Anatómia inteligentného priemyslu: AIoT a autonomizácia

24.12.2019

Anatómia inteligentného priemyslu: AIoT a autonomizácia

Internetom sa revolúcia v priemysle a logistike neskončila. Nové technológie ako digitálne dvojčatá a umelá inteligencia menia výrobné postupy a princípy, čo následne vedie k transformácii na dynamické a autonómne riadenie výrobných a zásobovacích procesov. Distribuovaná produkcia, inteligentná automatizácia a dynamická škálovateľnosť sú kľúčové vlastnosti výrobných podnikov nastupujúcej dekády.

 

Decentralizovaná infraštruktúra podniku

Decentralizované systémy sú to, čo odlišuje éru tretej priemyselnej revolúcie (vyvolanú nástupom mikroprocesorov) od súčasnej štvrtej priemyselnej revolúcie. Centralizované systémy disponujúce jedinou centrálnou databázou boli obmedzené kapacitou centrálneho servera, čo predstavovalo zvýšené riziko pri výpadkoch. V rámci komplexných digitálnych ekosystémov, akými sú bezpochyby aj výrobné podniky, je preto nevyhnutné využiť decentralizované riešenia.

Tak ako je decentralizované fyzické usporiadanie podniku, rovnako je decentralizovaná aj zodpovednosť a potreba robiť operatívne rozhodnutia na jednotlivých úrovniach. Najlepšie je takéto rozhodnutie robiť čo najbližšie k miestu, na ktorom dochádza k jeho vykonaniu, pretože na tomto mieste sú dostupné potrebné informácie, súvislosti aj rýchla spätná väzba. Túto hierarchiu by preto mali kopírovať aj riadiace Smart Industry systémy.

V koncepcii štvrtej priemyselnej revolúcie sa preto počíta s vytvorením inteligentnej siete rôznorodých distribuovaných entít pozdĺž celého reťazca vytvárajúceho hodnoty, teda naprieč výrobnými, ekonomickými, obchodnými, logistickými a ďalšími úsekmi a oddeleniami.

Táto distribuovaná infraštruktúra umožňuje komunikáciu jednotlivých komponentov (ľudí, strojov, objektov, dát a systémov) siete medzi sebou a z pozície rovnocenných partnerov. Na druhej strane, komponenty pripojené do siete priemyselného internetu vecí generujú rozsiahle množstvo heterogénnych údajov, ktoré Smart Industry systémy musia neustále spracovávať a presúvať v reálnom čase.

Práve dáta sú komoditou, ktorej význam bude aj v priemyselnom prostredí radikálne narastať. V neposlednom rade, prínosom distribuovanej infraštruktúry a decentralizovaných Smart Industry systémov je rozšíriteľnosť siete, respektíve škálovatelnosť platformy, rovnako ako aj jej zvýšená odolnosť voči výpadkom siete samotnej, jednotlivých pripojených systémov alebo ich komponentov.

         Prínosy inteligentného podniku smart factory digitálny priemysel automatizácia

Benefity iniciatív inteligentného podniku: 12% nárast pracovnej produktivity, 11% nárast využívania podnikovej kapacity, 10% nárast celkovej výrobnej produkcie   (zdroj: Deloitte)

kolektívna Inteligencia zariadení a procesov

Inovatívne riadenie výroby a logistiky, aké zabezpečujú Smart Industry systémy, sa nezaobídu bez nástrojov a technológií umelej inteligencie (AI). Spájanie Internetu vecí (IoT) a umelej inteligencie (AI) sa dostáva do popredia nielen v bežnom spotrebiteľskom prostredí, ale aj v priemysle. Smart Industry systémy už dnes využívajú inteligentné algoritmy na monitorovanie, kontrolu, riadenie, a plánovanie komplexných procesov a operácií v celom výrobnom procese a v dodávateľských reťazcoch.

Využívanie kognitívnych technológii v priemysle bude postupne narastať a prispievať k zvyšovaniu autonómie jednotlivých komponentov zapojených do podnikového Internetu vecí (IoT). Vďaka tomu sa každý zapojený prvok postupne stane inteligentným ("smart"). To znamená, že bude pracovať relatívne autonómne a podľa potreby komunikovať s ostatnými členmi siete.

Prepojenie a interoperabilita "smart" komponentov decentralizovaného ekosystému priemyselného Internetu vecí (IIoT) sú predpokladom vzniku systémov kolektívnej inteligencie po vzore kolónií organizmov v prírode (tzv. swarm inteligencia).

Využitie princípu kolektívnej inteligencie vedie k vzniku riešení založených na samo-organizácii jednotlivých komponentov (zariadení, materiálov, dát, systémov) podieľajúcich sa na vnútropodnikových procesoch vrátane výrobných a logistických operácií. Práve schopnosť samo-organizácie otvára cestu k nástupu autonómnych riadiacich priemyselných systémov, ktoré nie sú až takou futuristickou technológiou ako by sa mohlo na prvý pohľad zdať.

                        Implementácia umelej inteligencie AI podľa funkcie inteligentný podnik smart factory

Implementácia umelej inteligencie (AI) podľa funkcie: 29% údržba, 27% kvalita, 20% produkcia, 16% vývoj produktu (vývoj a výskum), 8% riadenie zásobovacieho reťazca  (zdroj: Capgemini)

Priemysel na objednávku alebo dynamická produkcia ťahom

Rozvoj Smart Industry systémov postupuje k maximalizácii ich modulárnosti a schopnosti autonómnej rekonfigurácie na základe automatického rozpoznania situácie. Samo-organizovateľnosť výrobných procesov zahŕňa preto aj rekonfigurabilitu charakterizovanú ako nezávislú adaptabilnosť na vnútorné a vonkajšie podnety. Jej prejavom je auto-optimalizácia procesov, ktorá predstavuje ďalší evolučný stupeň inteligencie, aj vzhľadom na nástroje umelej inteligencie využívané pre jej realizáciu.

Nevyhnutným predpokladom pre dosiahnutie tejto schopnosti je zber a prenos rôznorodých dát naprieč podnikovým ekosystémom priemyselného Internetu vecí (IIoT) a ich urýchlená analýza na všetkých riadiacich úrovniach. Implementácia technológií ako sú umelé neurónové siete s prvkami strojového učenia (ML) potom posúva funkcionalitu auto-optimalizácie z pozície reaktívnej do pozície proaktívnej ako aj prediktívnej.

Do popredia sa v poslednom období totiž dostáva dopyt po vyššej flexibilite procesov. Ten je na jednej strane podmienený neustálym vývojom vonkajších okolností (ekonomických, technologických, či politických), na strane druhej taktiež narastajúcim dopytom po zvyšovaní  variability a personalizácie produktov. V súčasnosti zavedený model sériovej výroby sa stáva príťažou a výrobcovia sa musia prispôsobovať individuálnym želaniam zákazníkov, ktoré môžu presahovať kapacity stávajúcich možnosti variovania daného výrobku.

Už nie módne vlny, či časovo obmedzené trendy, ale výroba na zákazku je stále bežnejším režimom v prostredí sériovej produkcie. Súčasné Smart Industry systémy umožňujú podnikom pružnejšie reagovať na interné, či externé podnety a transformujú podnikové procesy na dynamické.

Príkladom môže byť digitálna transformácia skladu obchodno-distribučnej spoločnosti, kde spoločnosť ANASOFT implementovala funkciu autorekonfigurácie procesu naskladňovania. Pri príjme každého nového balenia tovaru upravuje  Smart Industry systém EMANS (na základe analýzy obrátkovosti tovarov),  umiestnenie konkrétneho balenia v sklade tak, aby najžiadanejší tovar bol čo najbližšie k expedícii. Minimalizuje sa tak čas následne potrebný na vychystanie a odoslanie objednávky zákazníkovi. Akonáhle sa zmenia vzorce dopytu, systém automaticky upravuje používaný algoritmus bez zložitého nastavovania prístrojov, či školenia skladníkov.

Dynamizácia procesov prostredníctvom auto-rekonfigurácie disponuje revolučným potenciálom, ktorý napríklad vo výrobe povedie k vzniku fluidných (nelineárnych) výrobných pracovísk. Tento režim produkcie bude kopírovať štruktúru decentralizovaného modelu, výrobky sa nebudú pohybovať po výrobnej linke podľa pevne daného a nemenného harmonogramu, ale autonómne pristupovať k neustále sa preskupujúcim pracovným stanovištiam podľa momentálnej dostupnosti zdrojov a požiadaviek personalizácie zvolených prvkov.

                       Inteligentný podnik smart factory digitalizácia automatizácia

Prieskum medzi výrobcami o iniciatívach inteligentného podniku (Smart Factory): 86% dopytovaných výrobcov verí, že iniciatívy inteligentného podniku budú hlavným katalyzátorom výrobnej konkurencieschopnosti za 5 rokov, 83% dopytovaných výrobcov verí, že inciatívy inteligentných podnikov zmenia spôsob, akým sa výrábajú produkty za 5 rokov, 30% globálneho rozpočtu vyčleneného na iniciatívy inteligentného podniku, 58% dopytovaných výrobcov očakáva, že ich rozpočty na iniciatívy inteligentného podniku sa na rok 2020 zvýšia (zdroj: Deloitte)

Od automatizácie k inteligentnej autonomizácii

Interoperabilita, decentralizácia, inteligencia a rekonfigurabilita sú vlastnosti, ktoré prinášajú podnikom v súčasnosti aj ďalšie výhody napríklad aj v oblastiach bezpečnosti a environmentalistiky. Priemyselný Internet vecí (IIoT) a ohromné množstvo dát, ktoré táto sieť generuje, vytvárajú v podnikových procesoch väčšiu prehľadnosť, a teda znižujú riziko vzniku chyby ľudským alebo technologickým faktorom.

Technológie priemyselného Internetu vecí (IIoT) a Smart Industry systémy majú vplyv aj na zvyšovanie bezpečnosti, spoľahlivosti a udržateľnosti výrobného prostredia, a v konečnom dôsledku aj na prevenciu negatívnych dopadov na kvalitu produktu.

Vyššia transparentnosť prispieva tiež k redukcii plytvania, k znižovaniu podielu nepodarkov či k identifikácii ich pôvodu nekvality, čím sa minimalizuje aj environmentálne stopa výrobného podniku. Prirodzene, aj integrácia technológie trojrozmerných tlačiarní ("aditívna výroba") prinesie ďalšie znižovanie odpadu z výroby ako aj redukciu potrebných logistických procesov.

Uvedené princípy inteligentnej výroby a logistiky sú tiež základné hybnou silou pre maximalizáciu pridanej hodnoty jednotlivých procesov v celom podniku. Industriálna automatizácia charakterizuje predovšetkým tretiu priemyselnú revolúciu. Tá súčasná, v podstate revolúcia Internetu vecí (IoT) a umelej inteligencie (AI), už nemá za cieľ automatizáciu, ale autonomizáciu priemyselných a zásobovacích procesov.

                    Top globálny výrobcovia implementujúci umelú inteligenciu AI

Top globálny výrobcovia implementujúci umelú inteligenciu (AI) (zdroj: Capgemini)

Článok bol pôvodne publikovaný v časopise Quark 1/2019.

Smart Industry newsletter

Prípadové štúdie, novinky a zaujímavosti o digitálnej revolúcii v priemysle priamo do vašej schránky.


Odoslaním súhlasíte so spracovaním osobných údajov spoločnosťou ANASOFT APR, spol. s r.o. za účelom zasielania newslettera a informácií súvisiacich s našimi službami a produktami. Máte právo proti tomuto spracúvaniu namietať na mailovej adrese gdpr@anasoft.com alebo na korešpondenčnej adrese spoločnosti. Viac informácií: Ochrana osobných údajov.
 

MOHLO BY VÁS TIEŽ ZAUJÍMAŤ

Digitálne dvojča: Inteligentný podnik a smart výroba

Dôležitosť technológie digitálneho dvojčaťa a jej prínos spočívajú v jej simultánnom duálnom nastavení ako simulačného a riadiaceho nástroja. Digitálne dvojča v kombinácii s Internetom vecí (IoT) a strojovou inteligenciou (MI) dokáže transformovať bežné objekty na inteligentné veci.

Nová infraštruktúra inteligentného priemyslu: Smart Industry a ERP

Adopcia a adaptácia nových technológií sa postupne stávajú súčasťou podnikových stratégií, čo následne vedie k nutnosti reštrukturalizácie etablovanej hierarchie informačných systémov. V ére kyber-priemyslu a autonomizačných tendencií podnikov sa preto prehodnocuje aj postavenie ERP systémov, ktoré sa musia integrovať do novej infraštruktúry digitálneho a inteligentného priemyslu.

Globálne megatrendy v logistike a priemysle na rok 2020

Nastupujúce desaťročie so sebou prinesie ďalšie revolučné zmeny, ktoré budú mať priamy dopad aj na logistiku a priemysel. Príchod roku 2020 predznamenáva viaceré kľúčové globálne trendy, v ktorých práve nové technológie budú zohrávať nenahraditeľnú úlohu.