V pohodlí domova nebo třeba při cestě vlakem do práce si na webu vyberete, z jakého množství jakých ingrediencí se má skládat vaše oblíbená směs müsli, a druhý den vám ji kurýr doručí. Nebo kupujete sportovní boty a ve webovém konfigurátoru si zvolíte vlastní barvu podrážky a svršku a můžete přidat i oblíbený obrázek. A nečekáte na dodání týdny, ale dny či hodiny. Podobně se bude vyrábět většina běžných produktů. Vítejte ve světě Průmyslu 4.0.

Individualizované výrobky, ovšem vyráběné hromadně, s nízkými náklady a velmi krátkými dodacími lhůtami. To, co už dnes známe třeba z automobilového průmyslu, se stane v průmyslové výrobě standardem. A stejný je i důvod − tlak zákazníků. "Byznys se přesouvá na internet a dodavatelé musí být schopni pružně reagovat na měnící se poptávku zákazníků. A aby to mohli udělat, musí přizpůsobit svá výrobní zařízení a technologie. Čtvrtá průmyslová revoluce je reakcí právě na ty měnící se podmínky," vysvětlil v nedávné diskusi u kulatého stolu Hospodářských novin Eduard Palíšek, generální ředitel českého Siemensu.

Rozhovor výrobků se stroji

Změna charakteru poptávky podle Palíška vyvolává zcela nový způsob produkce, kterému se říká individualizovaná hromadná výroba. To si vynucuje i nový způsob řízení výroby. "Zavedením takzvaných digitálních dvojčat, jakýchsi obrazů budoucích produktů, které jsou následně propojeny se skutečným fyzickým objektem, vznikají takzvané kyberneticko-fyzické systémy. Díky nim bude možné hromadně vyrábět individualizované výrobky," říká Palíšek.

Výrobky na sobě ponesou buď nějaký identifikátor, podle něhož bude možné jejich digitální dvojče jednoduše přiřadit, nebo přímo čip, ve kterém budou všechny informace v digitální formě uložené. Výrobní stroje pak budou mít k těmto informacím přístup a podle nich budou s budoucím výrobkem zacházet. Výrobky tak obrazně řečeno budou strojům říkat, co s nimi mají dělat. Logika výroby se tím zcela změní, otočí. "V minulosti měly výrobní systémy jednoho dirigenta, řídicí systém, který strojům říkal, co mají dělat. Nyní je to ale opačně − všechny informace o výrobě si vznikající produkt nese na sobě. Stroje poskytují služby, které si výrobky objednávají samy. Jako by měly výrobky v sobě zakódován jakýsi nákupní seznam, tedy vlastně seznam zákazníkových požadavků, jak má výrobek vypadat. Výrobky či jejich polotovary pak vstupují na trh − do továrny − a nakupují u jednotlivých strojů různé služby," vysvětlil v rozhovoru pro Hospodářské noviny profesor Wolfgang Wahlster, jeden z autorů myšlenky vzniku kyberneticko-fyzických systémů a čtvrté průmyslové revoluce.

Výhodou takového systému je právě velká variabilita výroby, možnost vyrábět na stejném zařízení velkou škálu různých výrobků podle reálných objednávek zákazníků. Výroba velkých sérií stejných produktů do skladu bude minulostí.

70 %

V Německu je několik provozů, které kompletně splňují nároky Průmyslu 4.0. Podle profesora Wahlstera bude potřeba dalších pěti až 10 let, než to bude alespoň 70 procent.

Lidé se přesunou do kontrolních pozic

Se změnou organizace výroby přichází i rychlejší a jednodušší komunikace mezi všemi částmi dodavatelského řetězce. "Díky tomu, že produkty mají své dvojče nebo svou softwarovou reprezentaci a jsou schopné komunikovat s výrobním zařízením, klesá hierarchičnost řízení. Výrobky si samy řídí způsoby svého zpracování. Už to není jen mistr nebo vedení podniku. Předávání digitální informace může probíhat napříč podnikem nebo výrobní halou," vysvětluje profesor Vladimír Mařík z pražského ČVUT.

Proto je důležité, aby byla informace digitálně zpracována od začátku myšlenky až po konec výrobního cyklu. "Mění to celkový pohled na řízení výroby a na vztah k dalším součástem, které se vyskytují ve výrobním podniku nebo i mimo něj. Například zákazník do toho může vstupovat zvenčí, konstruktéři mohou interagovat i v průběhu výroby jak s výrobním zařízením, tak s produktem. Celá ta struktura se zplošťuje a zefektivňuje," dodává Mařík.

Každá součást výrobního procesu, každý stroj, skladové místo nebo výrobek, ale i každý senzor budou mít svou IP adresu a navzájem budou propojeny prostřednictvím internetu věcí. To umožní vzájemnou komunikaci a předávání dat. Díky analýze velkých dat půjde dále optimalizovat výrobní procesy i celé dodavatelské řetězce, ale i výrazně zjednodušit například údržbu. Díky všudypřítomným senzorům bude možné údržbu provádět, jen když to bude nezbytně nutné. Například podle zvýšené teploty či větších vibrací některého dílu a analyzováním dat z mnoha dalších podobných strojů bude možné předpovědět, za jak dlouho nastane porucha.

Senzory zajistí rovněž lepší kontrolu výrobních procesů a snížení zmetkovosti. Budou hlídat každou operaci a vznik případné chyby hned odhalí. To povede ke snížení nákladů a růstu kvality. Propojením informačních systémů se zautomatizuje řada činností v nákupu či přípravě výroby, které dnes běžně vykonávají lidé. Stejně tak masivní nasazení automatizace a robotů sníží potřebu pracovníků přímo ve výrobě. Lidé se více přesunou do kontrolních pozic a oblasti služeb.

Nejde jen o průmysl

Digitální revoluce, technologická změna, která začíná v průmyslu, protože je na ni nejlépe připraven, bude mít dalekosáhlé důsledky i v dalších lidských činnostech. "Komunikační, automatizační a počítačové technologie se stále více sbližují. Čím dál víc žijeme ve virtuálním světě počítačovém a začíná se to projevovat i v tom fyzickém. Přichází velká technologická změna způsobená právě sbližováním virtuálního světa a světa fyzické výroby. Průmysl je oblast, kam ty nové technologie pronikají nejrychleji. Dopadnou ale poté i do dalších oblastí, jako je doprava či energetika, a posléze přijdou i celospolečenské změny," předpovídá profesor Mařík z ČVUT.

V průmyslu se změny projeví nejen v samotné organizaci výroby. Jednou z novinek by měl být návrat továren zpět do velkých měst. "Díky novým technologiím a mnoha různým senzorům bude možné vyrábět bez škodlivých emisí. Návrat továren do měst odstraní zdlouhavé a neefektivní dojíždění za prací," vysvětluje profesor Wahlster. "Průmysl 4.0 také povede k tzv. onshoringu. V současnosti známe offshoring, kdy firmy přesouvají výrobu do vzdálených oblastí s levnou pracovní silou. Díky průmyslové revoluci ale bude výhodnější přenést produkci zpět do zemí, kde se nacházejí spotřebitelé," dodává. Zkrátí se tím logistické řetězce, aby zákazníci nemuseli na zboží vyráběné přesně podle jejich požadavků dlouho čekat.

Změna zasáhne velké množství profesí, z nichž některé zaniknou, jiné se změní a další zcela nové vzniknou. Jednou z klíčových výzev je proto změna systému vzdělávání, který bude muset v poměrně krátké době připravit budoucí odborníky v profesích, jež mnohdy ještě ani neznáme. Další důležitou oblastí, kde se bude muset angažovat hlavně stát, jsou rekvalifikace. To potvrzuje i Wahlster: "Musíme vychovat nový druh pracovníků, kteří budou znát technologie počítačových sítí. Neznamená to, že potřebujeme samé inženýry. Pracovníci ale například musí vědět, že když o automatický stroj opřou tabuli plechu, mohou odstínit magnetické vlny potřebné pro přenos informací. Jde o nový způsob přemýšlení, ale jsem přesvědčen, že současné pracovníky bude možné přeškolit − i starší generace."

Technologie mimo jiné usnadní i trénink nových pracovníků. S využitím virtuální a rozšířené reality bude možné lidi na novou pozici zaučit mnohem rychleji než dnes. Rozšířená realita umožní díky navádění krok po kroku vykonávat poměrně složité úkony i netrénovaným lidem. Dohlížet na ně bude kontrolní kamerový systém, který je na každou případnou chybu okamžitě upozorní.

Národní akční plán

Na koncept Průmyslu 4.0, který byl v Německu představen zhruba před třemi lety a postupně se objevuje v evropském i celosvětovém průmyslu, zareagovala v loňském roce také česká vláda. Ministerstvo průmyslu a obchodu sestavilo expertní tým pod vedením profesora Vladimíra Maříka, jehož úkolem bylo připravit národní iniciativu Průmysl 4.0. Z ní vyplývají konkrétní doporučení pro vládu, jak na nastupující průmyslovou revoluci zareagovat. Dokument byl dokončen začátkem letošního roku a v současné době jej projednává vláda.

"Česko je nejprůmyslovější zemí v Evropě a nemůže v tomto ohledu stát stranou. Tento fenomén ovlivní nejen průmysl, ale třeba i distribuci energií či dopravu a v podstatě v budoucnu celý život společnosti. Změny zasáhnou také do oblastí, jako jsou trh práce, vzdělávání či legislativa. Důležité tedy bylo pohlédnout na tu věc komplexně a vytyčit úkoly doporučené vládě k realizaci, abychom se přizpůsobili všem trendům, které Průmysl 4.0 vyvolá," vysvětluje Vladimír Mařík.

Výsledkem je soubor doporučení, jež se týkají nejen ministerstva průmyslu a obchodu, ale téměř všech resortů včetně školství, práce a sociálních věcí, ale třeba i zdravotnictví, zemědělství či dopravy. Jde o ucelený dokument, který naznačuje, co může Česko udělat pro to, aby z myšlenek Průmyslu 4.0 vytěžilo co nejvíce. Jednou z největších hrozeb totiž podle autorů dokumentu je, že naše reakce na změny ve světovém průmyslu bude nedostatečná. Ignorování reality by podle nich vedlo ke ztrátě konkurenceschopnosti nejen jednotlivých firem, ale i celého Česka.

Průmysl 4.0 v Česku

Dosavadní reakce českého průmyslu je opatrná. Vloni probíhalo na téma Průmyslu 4.0 mnoho spíše akademických diskusí. Firmy zjišťovaly, co má smysl, zda a jaká data sbírat, k čemu je využít, jestli existuje ucelená nabídka řešení a zda to zvýší jejich konkurenceschopnost. Podle Romana Knapa, generálního ředitele SAP ČR, se v letošním roce firmy už více zajímají o to, jak konkrétní řešení nasadit. "Některé firmy v tom vidí příležitost, a navíc vznikla řada start-upů, které se na ta řešení zaměřily, a všechny potřebné komponenty, jako sítě pro internet věcí, senzorika, sběr a vyhodnocování dat, ale i připravenost logistických a výrobních systémů, jsou už k dispozici. Navíc už dnes firmy vědí, kolik je to bude stát," vidí určitý posun v přístupu firem Roman Knap.

Pokud podle něho firmy uvidí, že díky konceptu tzv. chytré továrny budou moci flexibilně a rychle přeplánovat výrobu či vyplnit různé výpadky výrobního programu, pak pro ně taková investice bude znamenat jasný ekonomický přínos. Lepší kontrola kvality díky senzorům a vyhodnocování dat v reálném čase jim přinese i vyšší konkurenceschopnost na náročných trzích.

Investice tedy leží primárně na bedrech průmyslových podniků. "Za investicemi musí být jasný byznysplán, návratnost, ekonomický benefit pro každou firmu. Bez toho do toho nikdo investovat nebude. Firmy se ale musí také ptát, co se stane, když nezainvestují," říká Eduard Palíšek ze Siemensu.

Například německé firmy jsou v zavádění prvků Průmyslu 4.0 dnes mnohem dál i díky podpoře německé vlády. I tady je ale čtvrtá průmyslová revoluce teprve na začátku. "Dosud je v Německu transformováno méně než 10 procent továren. V některých případech jde jen o část výroby, protože je velmi těžké změnit veškerou výrobu v jediném kroku. Existuje už několik provozů, které kompletně splňují nároky Průmyslu 4.0, ale je to zatím minorita. Budeme potřebovat dalších pět až 10 let, než to bude řekněme alespoň 70 procent," řekl nedávno Hospodářským novinám profesor Wahlster.

České firmy tedy stále mají šanci do rozjíždějícího se vlaku naskočit. Některé tak už udělaly, jak dokazují příklady v boxech tohoto článku. Ty ostatní by neměly příliš dlouho váhat.


Chytrá řešení

Zrychlení dodávek elektromotorů

Výrobce elektromotorů Siemens Mohelnice zavádí chytrá řešení hned na několika frontách. "Implementace prvků Průmyslu 4.0 do výroby elektromotorů spočívá zejména v digitální podpoře všech konstrukčních, technologických a výrobních procesů," vysvětluje ředitel závodu Pavel Pěnička. Veškeré kroky výrobního procesu jsou propojeny nepřetržitým tokem dat − od návrhu produktu přes výrobu až po expedici. Elektronicky data tečou i mezi firmou a jejími zákazníky a dodavateli.

Zajímavým příkladem je také projekt Speed Delivery, který v Mohelnici rozjeli v říjnu loňského roku. Ze současných 65 tisíc různých variant elektromotorů, které tamní podnik vyrábí, vybrali 1300 variant, jež jsou schopni vyrobit a dodat do 48 hodin. "Před třemi lety jsme nabízeli dodávku do 48 hodin zhruba u 70 produktů, které jsme drželi skladem. Dnes nemáme skladem celé motory, ale jen určité klíčové komponenty. Další díly jsme schopni vyrobit a celý motor zkompletovat ve velmi krátké době," vysvětluje Pavel Pěnička.

Aby bylo možné tak rychle výrobu zvládnout, zákazníci si objednávají elektromotory v elektronickém konfigurátoru. Po objednání se veškerá data k výrobní zakázce zpracují automaticky. Z připravených variant se bez zásahu lidské ruky poskládá výrobní dokumentace, kusovníky, zkonfigurují výrobní postupy a motor jde automaticky do výroby. Tímto způsobem dnes firma vyrábí více než polovinu veškerých zakázek. Díky tomu výrazně vzrostla produktivita a snížily se náklady, což podle Pěničky firmě umožňuje konkurovat z hlediska nákladů i asijským výrobcům.

Virtuální realita a spolupracující robot

Moderní technologie výrazně usnadňují výrobu aut i ve Škodě Auto. Automobilka stále více využívá například virtuální realitu, která se uplatňuje v designu a v technickém vývoji, ale i ve výrobě předsériových vozů. Škoda využívá 3D zobrazení na počítačích i v takzvané virtuální jeskyni. Tedy místnosti, v níž se promítá trojrozměrný obraz vozu ve skutečné velikosti, a to včetně všech detailů a složení jednotlivých dílů. "Dříve jsme všechno dělali jen ve výkresech. Až když se auto postavilo, tak jsme poznali, že něco nesedí," popisuje Ivan Utěšil, který má aplikace virtuální techniky ve Škodě na starosti. "Nyní ručíme za to, že to půjde vyrobit." Virtuální realita umožňuje si auto sestavené z jednotlivých dílů do detailu prohlédnout, najít případné nedostatky a ty pak včas odstranit. I milimetrový problém je patrný v předstihu, ještě před výrobou prototypů. Přestože virtuální realitu využívá čím dál více automobilek, o zcela běžný postup stále nejde.

Pomáhá i 3D tisk − pokud se odhalí nějaké riziko, je snadné si modely jednotlivých dílů vytisknout předem a ověřit jejich kolize. Simulovat lze i části výrobní linky a testovat, zda lze vůz bez problémů smontovat, nebo jestli může při výrobě naopak docházet k potížím.

Další zajímavou aplikací Průmyslu 4.0 je nasazení robota schopného spolupracovat s lidmi ve výrobě automatických převodovek v závodě Vrchlabí. Lehký robot KUKA LBR iiwa provádí nejcitlivější operaci výrobního procesu − zakládání pístu řazení. Díky citlivým senzorům na každé z jeho sedmi os zakládá robot písty řazení s nejvyšší přesností. Senzory přitom registrují případný kontakt se zaměstnancem a robota okamžitě zastaví.

Plánování výroby se automatizuje

Integrace podnikového informačního systému, výrobního informačního systému a plánovacího a rozvrhovacího systému spolu s elektronickou výměnou dat s dodavateli a odběrateli umožňuje firmě Panasonic Automotive Systems v reálném čase reagovat na změny ve výrobě a změny vstupních a výstupních podmínek.

Výrobní informační systém zajišťuje plnou dosledovatelnost výrobního procesu z hlediska materiálu, výrobního postupu i okamžitých podmínek a v reálném čase aktualizuje data v podnikovém informačním systému. Propojuje všechna výrobní zařízení a stroje s informací o výrobku. Každý výrobek má vlastní identifikátor − 2D čárový kód. Díky tomu je možné automaticky nastavit parametry výrobního procesu bez časové prodlevy, což dává výrobní lince úplnou flexibilitu.

Elektronická výměna dat zajišťuje okamžité informace o změnách preferencí zákazníků či v dodávkách materiálu. Lidský faktor je však stále nezbytný pro spuštění a kontrolu aktualizace výrobního plánu. "Další rozšíření automatizace plánujeme v příštím roce. Chceme nasadit kompletně automatizovaný cyklus plánování výroby pro vybraného zákazníka a ověřit proveditelnost celého konceptu," říká Martin Šitanc, vedoucí ICT a HR firmy Panasonic Automotive Systems Czech.

Budoucnost plánování bude zhruba taková: zákazníkova objednávka se bez lidského zásahu promítne do výrobních plánů všech článků dodavatelského řetězce. Tím se nejen automaticky aktualizují výrobní plány, objedná materiál, vygenerují odvolávky a automaticky nastaví konfigurace a parametry výrobních linek, ale také minimalizují nebo úplně eliminují zásoby v celém dodavatelském řetězci.

Související
Newsletter

Byznys podle HN

Nechcete, aby vám uniklo to nejdůležitější?

Pro naše čtenáře připravujeme každý týden newsletter o byznysu a finančních trzích. Stačí zde zadat svůj email a každý pátek od nás dostanete souhrn událostí, které byste neměli minout. A přidáme osobní tipy čtyř osobností newsroomu Hospodářských novin. Píše Martin Jašminský, Luděk Vainert, Luboš Kreč a Petr Kain.

Přihlášením se k odběru newsletteru souhlasíte se zpracováním osobních údajů a zasíláním obchodních sdělení, více informací ZDE. Z odběru se můžete kdykoli odhlásit.

Přihlásit se k odběru