Top 8 Smart Industry trendov v logistike a výrobe na rok 2019

Digitálna transformácia priemyslu neustále napreduje. Štúdia nemeckej vetvy spoločnosti PwC uvádza, že až 91% priemyselných spoločností investuje alebo plánuje investovať do vybudovania digitálnych tovární v Európe. Až 90% respondentov pritom potvrdilo, že pri digitalizácii priemyslu prevažujú príležitosti nad rizikami. V celosvetovom meradle sa Európa nachádza na treťom mieste v objeme investícií do digitálnej transformácie hneď po Spojených štátoch a Číne.

Najviac investícií orientovaných na digitalizáciu a inovácie vynakladajú podniky hlavne do diskrétnej a procesnej výroby a maloobchodu ako vyplýva z analýzy vypracovanej spoločnosťou IDC. IDC poznamenáva, že najvyššou prioritou pre európskych výrobcov je práve inteligentná výroba, teda automatizácia a optimalizácia výrobných procesov kombináciou nových technológií ako internet vecí (IoT), umelá inteligencia a Smart Industry systémy.

Investície do riešení na báze internetu vecí neustále stúpajú, regióny strednej a východnej Európy by mali zaznamenať takmer 19% medziročný nárast týchto investícií do roku 2021. Práve výroba a doprava (logistika) sa zaraďujú medzi sektory, ktoré najviac investujú do inovatívnych riešení, pričom sa zameriavajú predovšetkým na podporu riadenia výrobných operácií a riadenie výrobných aktív.  

Rozvíjajúce sa procesy digitálnej transformácie a nástup inteligentného priemyslu so sebou prinášajú aj nové technológie, ktorých vplyv na výrobné a logistické procesy bude narastať. Medzi najvýraznejšie Smart Industry trendy sa v nadchádzajúcich rokov budú radiť kognitívne technológie, inteligentné veci, robotizácia skladov, bezbariérové rozhranie človek-stroj (HMI), rozšírená analytika a kyberbezpečnosť.

Top Smart Industry trendy v logistike a výrobe na rok 2019

1.Digitálne dvojča

Digitálne dvojča (DT) predstavuje virtuálnu reprezentáciu fyzických objektov, procesov, ľudí, dát, systémov alebo prostredí a v súčasnosti sa využíva predovšetkým pre monitorovanie zariadení a simulácie výrobných a logistických procesov. Vzhľadom na možnosti digitálneho dvojčaťa je možné túto technológiu využívať pri testovaní úprav už zavedených komplexných logistických alebo výrobných procesoch alebo modelovanie nových.

V takomto prípade je digitálne dvojča využité predovšetkým na analýzy a interpretácie dát alebo predikciu pravdepodobného výsledku. So zreteľom na výrobné a logistické prostredie je vplyv digitálnej kópie fyzického objektu len pasívny.

V prípade kyberneticko-fyzikálnych systémov (CPS) sa však funkcionalita digitálneho dvojčaťa rozširuje, nakoľko umožňuje fyzickému objektu interagovať nielen vo virtuálnom, ale aj v reálnom priestore. Vzniká tak aktívne digitálne dvojča, respektíve virtuálny inteligentný agent fyzického objektu.

Tento druh digitálneho dvojčaťa nachádza svoje uplatnenie v Smart Industry systémoch a riešeniach, kde slúži k operatívnemu plánovaniu, riadeniu a monitorovaniu výrobných a logistických procesov alebo vybraných súčastí zásobovacieho reťazca. Vo svete, kde sa virtualizácia a  sociálne siete stali neoddeliteľnou súčasťou každodenného života, môžeme už teraz zaznamenať nástup rôznych softvérových botov, automatizovaných služieb a autonómnych zákazníckych servisov založených na princípoch digitálneho dvojčaťa.

V nadchádzajúcich rokoch sa dá očakávať, že vďaka prvkom umelej inteligencie (AI) sa budú technológie virtuálnych agentov využívať vo všetkých odvetviach a postupne implementovať i do stávajúcich výrobných a logistických prostredí. Virtualizácia totiž umožní i z bežných výrobných prostriedkov alebo výrobkov urobiť plnohodnotné inteligentné veci.

Rozvoj digitálneho dvojčaťa podľa užívateľského sektoru 2012-2022 (zdroj: TechSciResearch)                                                                                       

2. Multi-agentové systémy

Prepojenie a interoperabilita „smart“ komponentov v decentralizovanej štruktúre priemyselného internetu vecí (IIoT) sa stávajú predpokladom nezávislej spolupráce strojov a zariadení. Takéto systémy už disponujú kolektívnou inteligenciou inšpirovanou kolóniami organizmov v prírode. Súčasné vyspelé Smart Industry systémy už vo výrobných a logistických procesoch, či podnikoch využívajú princípy kolektívnej inteligencie, predovšetkým v prípade riešení na báze multi-agentových systémov.

Otvárajú sa tak nové možnosti samo-organizácie v priemyselnom prostredí predovšetkým pri synchronizácii na seba nadväzujúcich činností ako je napríklad zásobovanie metódou Just-in-Time. Paralelne sa zvyšujúca  nezávislosť zariadení s rozširujúcimi sa kognitívnymi funkciami (učenie sa, interagovanie a predikovanie) v súčinnosti so Smart Industry riadiacimi systémami povedie k nástupu ucelených autonómnych priemyselných systémov. 

3. Kognitívne technológie 

Nárast výpočtovej kapacity, množstvo dostupných dát a rýchlosť ich prenosu, technológia umelej inteligencie ako i všadeprítomnosť internetu vecí (IoT) budú mať v nadchádzajúcom období významný dopad i na logistiku a priemysel. V prvom rade bude dochádzať k mainstreamizácii kognitívnych technológií a ich implementácii do jednotlivých výrobných a logistických procesov nakoľko kognitívne technológie predstavujú technologickú platformu, ktorá združuje hardvérové a softvérové komponenty poskytujúce poznávacie funkcie približujúce sa ľudským schopnostiam.

Medzi kognitívne technológie patria predovšetkým strojové učenie (ML), rozpoznávanie reči, spracovanie prirodzeného jazyka, priestorová orientácia a počítačové videnie. Tieto technológie budú implementované pre komplexné riadenie zásobovacieho reťazca a pri vnútropodnikových procesoch, predovšetkým pri riadení zásobovania - riadenie skladových procesov a  výrobnej logistiky (intralogistiky).

Cieľom implementačných projektov bude predovšetkým zabezpečenie čo najvyššej efektívnosti logistických a priemyselných procesov, dosiahnutie vyššej úrovne kvality a zabezpečenie flexibilnosti procesov vzhľadom na narastajúce požiadavky klientov a trhu.

4. Inteligentné veci

Už s istotou môžeme tvrdiť, že nové technológie sa budú medzi sebou krížiť a prestupovať. V rámci ďalšieho evolučného štádia digitalizácie dochádza k prepojeniu informačných a komunikačných technológií (ICT), vrátane prvkov umelej inteligencie (AI), a prevádzkových technológií (OT) tvorených predovšetkým prvkami mechaniky a mechatroniky. Takéto prepájanie technológií sa stáva neoddeliteľnou súčasťou strojov, spotrebičov a bežného tovaru, čo povedie k vzniku nového fenoménu – inteligentných vecí.

Zavádzanie inteligentných vecí v priemysle bude znamenať transformáciu automatizácie na autonomizáciu zariadení a procesov. Dnes známe autonómne riadené vozidlá (AGV) sa budú nadobúdaním kognitívnych funkcií meniť na inteligentne riadené vozidlá (IGV), ktoré sa budú nielen autonómne pohybovať v priestore, ale aj nezávisle plniť požiadavky na prepravu materiálu a navzájom medzi sebou spolupracovať.

Internet vecí (IoT): Počet prepojených zariadení (v miliardách) celosvetovo 2015-2025 (zdroj: Statista)

5. Robotizácia skladov

Vzhľadom na uvedené trendy vo vývoji kognitívnych technológií a zvyšovaní „inteligencie“ jednotlivých zariadení môžeme očakávať intenzívnejšiu robotizáciu skladov a riadenia zásobovania. Okrem početnejšieho nasadzovania AGV a semi-inteligentných AGV s nábehom na IGV a autonómne skladové roboty (AWR) bude dochádzať aj k širšiemu nasadzovaniu robotov pre vychystávacie procesy. Tieto operácie budú zabezpečovať zariadenia kombinujúce schopnosti autonómnej orientácie a pohybu v priestore so zručnosťou manipulácie s predmetmi (úchop, vyzdvihnutie, uloženie).

Nová generácia zariadení už bude smerovať k typu robotov s humanoidnými prvkami, respektíve cobotov, ktoré budú prirodzene kolaborovať s ľudskými pracovníkmi. Samostatnú vývojovú vetvu robotizácie predstavujú drony. Ich počet a dôležitosť bude v skladových priestoroch narastať.

Už dnes sú k dispozícii drony s vstavanou čítačkou čiarových kódov alebo s RFID skenerom, ktoré sú prispôsobené pre pohyb v uzavretom priestore. Vďaka flotile samo–navádzaných dronov je možné vykonávať inventarizáciu skladových zásob v reálnom čase.

6. Bezbariérové rozhranie človek-stroj (HMI)

S rozširujúcou sa digitalizáciou a horizontálnou a vertikálnou integráciou logistických procesov bude kľúčové uľahčiť komunikáciu pracovníkov s implementovanými riadiacimi (ERP, WMS, APS, MES, MOM, QMS, ALM, PLM) a Smart Industry systémami. Už v súčasnosti sa v niektorých podnikoch využíva bezdotykové rozhranie na ovládanie systémov prostredníctvom snímania gest alebo ovládania hlasom.

S prienikom osobných virtuálnych asistentov do bežného života môžeme prirodzene očakávať aj ich expanziu do logistického a priemyselného prostredia. Technológia spracovania prirodzeného jazyka umožňuje napríklad bezprostrednú obojstrannú komunikáciu pracovníkov skladu s aplikačným modulom systému riadenia skladu (WMS systém).

Navzdory počiatočným ťažkostiam možno taktiež očakávať i postupné nasadzovanie aplikácií s technológiou rozšírenej reality (AR). Rozšírená realita nachádza uplatnenie nielen pri riadení zamestnancov v rámci skladových procesov, či vizualizácii evidovaného stavu zásob v reálnom čase, ale i pri procesoch vychystávania tovaru podľa odberateľských objednávok a balení tovaru. Vo výrobných podnikoch sa bude predovšetkým využívať pri efektívnom výkone údržby, či technických zásahov.        

7. Rozšírená analytika

S digitálnou transformáciou narastá v podnikoch aj počet senzorov, čo spôsobuje exponenciálny nárast dostupných dát. Súčasný prístup k Business Intelligence (BI) už nebude dostatočný k vyťaženiu kľúčových informácií a vedomostí z masy rôznorodých dát.

Umelá inteligencia bude preto nápomocná nielen pri triedení a príprave dát, metadát a tzv. temných dát (dark data), ale aj ich spracovaní. Takáto forma rozšírenej analytiky umožní vyťažiť z dát relevantné informácie akými sú napríklad vzorce správania a korelačné súvislosti alebo rôzne prognózy, predikcie a odporúčania.

Samostatnú oblasť predstavuje interpretácia a následná vizualizácia získaných poznatkov. Tu môžeme očakávať zapojenie algoritmov spracovania prirodzeného jazyka (Natural Language Processing) prostredníctvom ktorých sa budú reportovať výsledky a zistenia podobne ako to robia súčasní virtuálni asistenti vo forme podobnej ľudskej reči alebo vo vizuálne zrozumiteľnej podobe (ako ďalší variant bezbariérového HMI).

8. Kyberbezpečnosť

Vytváranie robustných infraštruktúr a distribuovaných architektúr, expandujúci vnútropodnikový internet vecí presahujúci fyzický priestor podniku a exponenciálne narastajúci objem dát si budú vyžadovať komplexnejšie riešenia kyberbezpečnosti. Zvýšená pozornosť sa bude musieť venovať aj ochrane dát v databázach a dátových úložiskách, prevencii únikov a zneužitiu citlivých informácií (Data Leakage Prevention - DLP).

Nevyhnutnými sa stanú posilnené firemné firewally (tzv. next generation firewall) pred DDoS útokmi („distributed-denial-of-service“) a hackerskými napadnutiami ako aj ochrana priemyselného prostredia pred vonkajšími interferenciami alebo voči cielenej, či neúmyselnej sabotáži z interného prostredia podniku.