Říká se, že informace mají v dnešní době stejný strategický význam a hodnotu, jako měla v 70. letech ropa. Do budoucna mají šanci uspět jen ti, kdo informace nejen mají, ale především z nich umějí těžit. To bezezbytku platí i pro průmysl. Továrny budoucnosti budou kromě hmatatelných výrobků produkovat také moře dat, ze kterých se budou rodit nové a lepší produkty, výrobní postupy a optimalizace spotřeby materiálu, energií i lidské práce. Výrobní závody budoucnosti budou kyberfyzické, to znamená, že budou tvořeny virtuálními a fyzickými informačně- technickými, mechanickými a elektronickými komponentami, které spolu budou komunikovat prostřednictvím datové infrastruktury. Svět reálné výroby a věcí se zde bude prolínat s virtuálním světem, který ale nebude o nic chudší než ten skutečný. Naopak, může být dokonce i podstatně košatější. Životní mízou nejen průmyslu bude internet věcí (IoT), který s obrovskou silou proniká téměř do všech sfér – výrobních i nevýrobních. Ve výrobních centrech budoucnosti budou všechny stroje a procesy fungovat jako samoorganizující se internety věcí, založené na umělé inteligenci, které budou průběžně optimalizovat toky materiálů a energie v rámci výrobních zařízení a mezi jednotlivými těmito zařízeními. Stojíme na prahu nového věku, věku internetu Kdo si myslel, že už v něm žijeme, ten se mýlil. To hlavní nás teprve čeká. Podle posledních předpovědí bude do roku 2020 připojeno k internetu až 50 miliard různých objektů. Číslo je to závratné, technologie, která za tím vším stojí, však stále poměrně jednoduchá. Jakmile se k tomuto systému připojí i lidé a celé procesy, včetně veškeré datové infrastruktury, vstoupíme do éry internetu všeho (IoE). Společnost Cisco odhaduje, že v současnosti je 99,4 % fyzických objektů, které by se jednou mohly stát součástí internetu všeho, stále nepřipojených. Jejich začlenění do celosvětové sítě by přitom mohlo znamenat obrovský zisk v řádu bilionů amerických dolarů. Konkrétně, ve hře je globální nárůst podnikových zisků nejméně o 21 % do roku 2022. Podstatné ale je, že tato nová hodnota nejen vznikne, ale bude také výrazně přerozdělena ve prospěch podniků, které budou na tuto novou situaci připraveny. Internet všeho není jen realitou budoucnosti, ale už i žhavou současností. Využití internetu je v současnosti na takové úrovni, že jen v loňském kalendářním roce vygenerovalo zisk více než 600 miliard dolarů. Ja k z kva ntity získat kva litu Výrobní závody budoucnosti již nebudou vyrábět jen komponenty či celé produkty, ale také obrovské množství dat, se kterým budou umět pracovat a také z něho těžit. Sbírat data je v současnosti nejen velmi snadné, ale již také velmi levné. Osadit čidly dnes lze v podstatě vše a téměř každý tak může okamžitě začít sbírat data, jaká se mu zlíbí. První problém ale nastává v okamžiku, když se začne řešit, že je tato data potřeba někam ukládat, a další, mnohem zásadnější pak při hledání řešení, jak je nejlépe analyzovat a získat z nich co největší hodnotu. Nejkomplexnějším a technologicky nejpokročilejším řešením, které je v současnosti již dostupné, je otevřený operační systém a cloudové řešení pro průmyslový internet věcí MindSphere od společnosti Siemens. Na rozdíl od jiných, dílčích řešení MindSphere umožňuje jak připojení nejrůznějších zařízení ke cloudu, efektivní sběr dat a jejich následné ukládání, tak i další práci s těmito daty pomocí aplikací a pokročilých analytických funkcí, které rovněž fungují v cloudu. Tyto aplikace buďto také dodává společnost Siemens, anebo smluvní partneři. Mohou si je ale připravovat i sami zákazníci, kteří nejlépe vědí, co sami potřebují. Obrovskou předností průmyslové platformy pro internet věcí MindSphere je, že funguje jako otevřený partnerský ekosystém. Umožňuje spolupráci vývojářů aplikací s integrátory, kteří tyto aplikace umějí implementovat do konkrétního podnikového prostředí a napojit je na stávající systémy. Důležitou roli hrají rovněž firmy, které se zabývají konektivitou a které umějí rychle a spolehlivě připojovat zařízení třetích stran. Na této platformě ale fungují například i různé konzultační společnosti, které navrhují nové obchodní modely a radí, jak tyto nové technologie co nejlépe využít k posílení vlastního podnikání. Společný život dvojčat Do virtuální reality se přesouvá stále více činností. Díky pokrokům ve vytváření algoritmů a v simulačních technologiích má již dnes většina produktů ve virtuálním světě svá digitální dvojčata, čili digitální kopie. A stejným způsobem se dnes již vytváří také digitální dvojčata celých výrobních systémů. Magický svět jedniček a nul v sobě zrcadlí čím dál tím větší část skutečného světa a současně se v něm rodí zcela nové entity, které se později stávají realitou. Důležitou součástí práce s novými návrhy vždy byly a stále jsou simulace, které ukazují, jak nakonec budou vypadat ve skutečnosti. Co je v tomto směru nové, je to, že se zobrazování ve virtuální realitě používá již od samého začátku vytváření nového návrhu a nový produkt provází po celou dobu jeho životního cyklu. Simulace se již dávno neomezují jen na geometrické charakteristiky výrobku. V současné době se stále více týkají i funkcí založených na fyzikálních principech, jako je například pevnost materiálu, ze kterého se bude daný produkt vyrábět, nebo jeho elektromechanická rozhraní. A na dohled je již kompletní přenesení veškerého vývoje, testování a optimalizace celých výrobních procesů do virtuálního světa. Optimalizací zvoleného produktu ve virtuálním světě to celé však ani zdaleka nekončí. Teprve až když dojde k tomu, že se vyrobí jeho fyzický protějšek, otestuje se a začne se provozovat v reálném světě, začíná faktický společný „život“ obou dvojčat – digitálního a skutečného. Ve virtuálním světě se pro to skutečné otevírá nový prostor, kam mohou průběžně proudit data z fyzického světa, která se sbírají po celou dobu životního cyklu produktu. Tato data pak využívá především původní digitální dvojče, které se s jejich pomocí trvale vylepšuje. Tato nová digitální dvojčata, která se „rodí“ jedno za druhým, umožňují, aby byl každý další jejich fyzický protějšek, vyrobený v reálném světě, vždy o něco lepší. Navíc, současně s tím, jak bude fyzicky probíhat výroba, bude se i simulovat v reálném čase, takže bude možné okamžitě porovnávat její skutečný průběh s virtuálně vytvořeným modelem. Výsledkem bude nepřetržité zlepšování kvality a nové možnosti, zvláště pro zavedení prediktivní údržby. AI je v optimalizaci nedostižná Odborníci se domnívají, že základem budoucího ekonomického růstu budou data přetransformovaná do kvalitních informací. Význam a hodnota dat pro podnikání bude v budoucnu srovnatelná s hodnotou ropy v 70. letech. S vyhodnocováním takto obrovského množství dat, čili s tzv. big data analýzou, ale lidé budou potřebovat pomoct. Budou muset v čím dál tím větší míře zapojovat umělou inteligenci (AI). Umělá inteligence ale dokáže i mnohem víc. Například průběžně optimalizovat toky materiálů a energie v rámci výrobních zařízení a mezi jednotlivými těmito zařízeními. První hmatatelné výsledky jsou již k dispozici. V roce 2017 získali cenu Siemens „Vynálezce roku“ (Inventor of the Year) dva členové výzkumné skupiny z Mnichova, kteří aplikovali nové metody umělé inteligence na řízení hoření ve spalovací turbíně. Výsledek byl více než přesvědčivý. Poté, co odborníci-lidé dosáhli na konec svých možností z hlediska optimalizace produkce emisí oxidů dusíku, systém s AI dokázal tyto emise snížit o dalších 10 až 15 %. Spalovací turbína je ale jen začátek. Oba výzkumníci již použili stejnou metodu „vzdělávání“ umělé inteligence na řízení větrné elektrárny. Turbulentní proudy vytvářené větrnou turbínou snižují účinnost větrné turbíny, která stojí za ní. Tento efekt se projevuje napříč celou větrnou elektrárnou. Problém je, že se nedá analyticky vypočítat. Je to ideální úkol pro samoučící se software. Továrna „copy-paste“ Práce s digitálními dvojčaty ve virtuálním světě otevírá další nevídané možnosti, které bychom si ještě před pár lety stěží dokázali coby jen představit. Například „okopírovat“ celou továrnu a „vložit“ ji na druhou stranu zeměkoule – z Německa do Číny. Přesně to dokázala udělat společnost Siemens se svým referenčním závodem pro Průmysl 4.0 EWA z německého Amberku. Zdejší továrna vyrábí programovatelné logické řídicí jednotky Simatic s 75% stupněm automatizace a 99,99885% kvalitou. Každoročně se odsud expeduje 12 milionů řídicích jednotek Simatic k více než 60 000 zákazníkům po celém světě. A nyní, v podstatě stejná, funguje v srdci jihozápadní části Číny, ve městě Čcheng- -tu, pod názvem Siemens Electronic Works (SEWC). SEWC se pyšní především výjimečnou technologickou úrovní výroby. Každé dvě sekundy se v závodě vyrobí jeden produkt z rodiny Simatic PL C, Simatic HMI nebo průmyslových PC. Od roku 2013 závod SEWC zvyšuje svou produktivitu o 20 % ročně. V roce 2018 dokonce tento závod označilo Světové ekonomické fórum za jednu z „nejvyspělejších továren na světě“. Výrobní zařízení s tak mimořádně vysokou kvalitou výroby se pochopitelně nenarodí přes noc. Úspěch závodu SEWC by sotva byl možný bez referenčního závodu digitální výroby EWA v Amberku (EWA), který nedávno získal hlavní cenu „Průmyslu 4.0“. Z Amberku do Čcheng-tu byly přeneseny veškeré výrobní postupy v poměru 1 : 1. Od strojních a softwarových nástrojů až po ME S (Manufacturing Execution System) Simatic IT, který zaznamenává a kontroluje na virtuální úrovni každý aspekt výrobního procesu od začátku až do konce. Kromě toho, že závod SEWC disponuje vysokou úrovní automatizace a řízení kvality, jsou zde digitálně zaznamenávány všechny výrobní postupy. Příslušný software je denně zásobován až 10 miliony jednotlivých dat, z nichž většinu představují informace o průběhu výroby. Využívají se k řízení výroby a současně k trvalému zajištění vysoké kvality. Pomáhají také v práci více než stovce pracovníků v oddělení výzkumu a vývoje SEWC, kteří vytvářejí a zlepšují produkty určené pro asijské trhy. Každoročně přichází do sériové výroby více než 50 nových výrobků, z nichž několik již obdrželo ocenění za design. Ing. Andrea Cejnarová, Ph.D.
