Průmyslová výroba se dnes nachází na prahu rozsáhlých změn, které v následujících 15 až 20 letech změní její celkovou organizaci. Ta se bude vyznačovat použitím kyberfyzických systémů, jejichž součástky budou napojeny na internet. Stanou se tedy internetovými klienty, kteří spolu mohou komunikovat. Průmysl bude stále více využívat big data a business inteligence k plánování a optimalizaci výrobního procesu tak, aby dokázal pružně reagovat. Výrobní sítě a procesy v budoucnosti propojí prvky virtuálního a reálného světa. V reakci na již probíhající a v dohledné budoucnosti očekávané změny vznikl koncept Průmysl 4.0. Ten si klade za cíl využít při výrobě produktů, které lze přesně přizpůsobit zákazníkům na míru, propojeného, flexibilního a dynamicky organizovaného výrobního procesu. Ačkoli je Průmysl 4.0 přímým důsledkem změn, nastartovaných čtvrtou průmyslovou revolucí, nejde o „produkt“, který by bylo možné si koupit a vyřešit tak problémy, jež vznikají v důsledku těchto změn. Jeho posláním je zkombinovat digitální a informační technologie s průmyslem a zapojit dodavatele i zákazníky do výrobního podniku s cílem zvýšit produktivitu a efektivitu. Dva pohledy „Existují dva základní úhly pohledu, pod nimiž lze na Průmysl 4.0 nahlížet. Průmysl 4.0 na jedné straně velmi těsně souvisí s rychlým technologickým rozvojem, který v současné době zažíváme. Chytrá mobilní zařízení, internet a různé podoby digitalizace jsou dnes všude, kam se jen podíváte, a stále více pronikají i do průmyslové výroby. Druhým důležitým aspektem Průmyslu 4.0 jsou výrobní náklady, resp. možnosti jejich úspor, a také široká nabídka produktů a služeb. Tlak ze strany zákazníků na snižování cen produktů a služeb je v současnosti opravdu značný, a výrobci se proto musí snažit být flexibilnější a efektivnější. Nadto vzrůstá nabídka nabízených produktů a zákazníci požadují více individualizované a kustomizované zboží, služby i řešení,“ uvedl ředitel průmyslových divizí Digital Factory & Process Industries and Drives Wolfgang Weissler. Zatímco ještě nedávno byla vize Průmyslu 4.0 pouhým virtuálním konceptem, dnes je již realitou, kterou nejenže můžete vidět na vlastní oči, ale která je rovněž plně funkční. „Za jeho oficiální počátek můžeme považovat Hannover Messe 2013, kdy jsme však o tomto konceptu hlavně hovořili. Dnes tu již máme jeho hmatatelné projevy. Například před dvěma lety se velmi diskutovalo o našem PLM softwaru, který byl použit při návrhu planetárního vozítka Curiosity na Marsu. Od té doby uplynulo jen pár let a tento virtuální systém se již používá i pro pozemské účely, například ve Formuli 1 k vyhodnocování a vylepšování činnosti jednotlivých komponent vozů. Dnes díky pokročilým simulačním nástrojům svedeme i simulace crashtestů,“ popsal Wolfgang Weissler. Příkladem jedné z celosvětově prvních realizací digitální továrny je výrobní závod společnosti Siemens v německém Amberku, který byl pod názvem Siemens Elektronikwerk Amberg (EWA) založen v roce 1989. Vyráběly se v něm programovatelné logické automaty PLC (Programmable Logic Control) Simatic. Jedná se vlastně o malé průmyslové počítače, řídicí jednotky pro automatizaci procesů v reálném čase. PLC Simatic řídí výrobní procesy v nejrůznějších průmyslových odvětvích, od automobilového až po farmaceutický, dokáže ale také ovládat lyžařské vleky nebo bývá součástí palubních systémů výletních lodí. Siemens je největším dodavatelem PLC na světě. Závod EWA vyrábí 12 milionů PLC Simatic ročně. Předpokládáme-li 230 pracovních dnů za rok, znamená to, že v Amberku vyrobí jednu řídicí jednotku za sekundu. Co je to defekt ? Výroba je v závodě EWA převážně automatizována. Stroje a počítače obsluhují dvě třetiny činností v celém řetězci, zbývající práci vykonávají lidé. Pouze na začátku výrobního procesu se něčeho dotýká lidská ruka, například když pracovník pokládá první součástku (prázdnou desku plošných spojů) na výrobní linku. Od tohoto okamžiku běží všechno automaticky. Nejzajímavější však je, že výrobu jednotek Simatic zde řídí samy Simaticy, tzn. řídí vlastně výrobu sebe sama. V celém výrobním řetězci, od začátku výrobního procesu až po okamžik expedice, je zapojeno přibližně 1000 zařízení PLC. Impozantní je ale především kvalita výroby, které v závodě dosahují: bezvadných je 99,9988 % produkce a těch několik závad, k nimž dochází, spolehlivě odhalí řada zkušebních stanic. „Nevím o žádném srovnatelném závodě na celém světě, který by dosahoval tak nízké chybovosti,“ řekl prof. Dr. Karl-Heinz Büttner, vedoucí závodu EWA. Jednotlivé produkty automatizační techniky pak ze závodu putují k více než 60 000 zákazníků po celém světě. Jak se vyr ábí PLC Výroba začíná u prázdných destiček plošných spojů, které přinášejí dopravní pásy k tiskacímu zařízení. Tam se na ně fotolitografickým procesem nanáší bezolovnatá pájecí pasta. V dalším kroku připevňují osazovací hlavy jednotlivé součástky, jako jsou rezistory, kondenzátory a mikročipy, na desky plošných spojů. Nejrychlejší výrobní linka dokáže připevnit 250 000 součástek za hodinu. Po dokončení letování se desky opticky testují systémem, jehož kamera prověřuje umístění přiletovaných součástek, zatímco rentgenem se kontroluje kvalita spojů. Poté se každá deska vloží do pouzdra, které se následně znovu testuje, a odesílá do expedičního centra v Norimberku. Odtamtud se PLC řídicí jednotky rozesílají do celého světa. Přibližně 20 % výroby putuje do Číny, zbývající část míří převážně do Německa, USA a Itálie. Princip výroby a vlastně ani sám závod se od roku 1989 příliš nezměnily. Co je ale dramaticky jiné, jsou pracovní postupy a dosahované výsledky. Přestože výrobní plocha zůstala beze změny a počet zaměstnanců se téměř nezvýšil, vyrábí nyní závod sedmkrát více kusů než v roce 1989. A co je ještě důležitější, výrazně se zvýšila také kvalita. Zatímco v roce 1989 měl tento výrobní závod 500 defektů na milion vyrobených kusů, nyní to je pouhých 12 defektů. Tov árny budoucnosti Amberský závod Siemens EWA je ukázkovým příkladem realizace digitální továrny Siemens (Siemens Digital Enterprise), tedy výrobního prostředí, které by se do několika let mohlo stát standardem. Pod pojmem Digital Enterprise (digitální továrna) představila společnost Siemens portfolio řešení, která pomáhají implementovat koncept digitální výroby do podniků různých velikostí. Cílem je postupná digitalizace všech kroků výrobního řetězce a jejich začleňování nejen do komplexního výrobního procesu, ale i do celé dodavatelsko- odběratelské sítě. Ústředním motivem čtvrté průmyslové revoluce je propojování skutečných a virtuálních výrobních světů. Továrny budoucnosti budou z velké části schopny řídit a optimalizovat samy sebe. Produkty a stroje si samy mezi sebou určí, jaké části na kterých výrobních linkách mají být dokončeny nejdříve, aby byly dodrženy termíny dodávky. Nezávisle pracující počítačové programy, známé jako softwaroví agenti, budou sledovat každý krok a zajistí soulad s výrobními předpisy. To je již v amberském závodě Siemens EWA realitou a řada těchto řešení tam funguje v běžném provozu. Díky identifikačním systémům Simatic Ident si mohou výrobky řídit svůj vlastní výrobní proces. Optické kódy (QR kódy), které jsou připevněny ke každému polotovaru, v sobě obsahují informace o výrobku i o potřebných krocích, kterými výrobek musí projít, aby se z něj stal hotový produkt. Díky těmto kódům komunikuje výrobek přímo s výrobními stroji. Zcela bez lidí to zatím nejde Navzdory vysoce automatizovaným procesům hrají v amberském závodě lidé stále prim, a to především v oblastech vývoje a designu produktů, výrobního plánování a řešení neočekávaných událostí. To se ani v budoucnosti nezmění. „Pochybuji, že budou v dohledné budoucnosti existovat stroje, které budou schopny myslet nezávisle a pracovat inteligentně bez lidské pomoci,“ podotkl Karl-Heinz Büttner. Toto zjištění potvrzuje pohled do haly EWA, kde v jedné směně pracuje přibližně 300 lidí. Celkem má EWA cca 1100 zaměstnanců. /pj/