Letošní Hannover Messe byl opět jedinečnou příležitostí vidět na vlastní oči spojení nejžhavějších novinek z oblastí strojírenství, elektrotechniky a IT. V minulých letech patřily k hlavním tématům veletrhu senzorické systémy a jejich možnosti v oblasti automatizace, letos již bylo možné spatřit celé platformy – v cloudu založené systémy pro sběr velkého množství nejrůznějších dat z výroby a pro jejich následnou analýzu. Stále častěji se hovoří o virtuálním zdvojení celého výrobního procesu – o digitálním dvojčeti (digital twin) reálné výroby. Možnosti aditivní výroby obdivovala i kancléřka Angela Merkelová, v tomto případě ve stánku společnosti Coboty otevírají nové možnosti kooperace člověk-stroj Siemens, kde dostala darem 3D tiskem vyrobenou figurku zpodobňující ji samotnouCoboty otevírají nové možnosti kooperace člověk-stroj Přednosti virtuální simulace jsou již zřejmé i laikovi: odpadá nákladná a mnohdy zdlouhavá fáze testování prostřednictvím reálních prototypů vyrobených ze skutečných materiálů na skutečných strojích. Vše, co konkrétní výrobní proces obnáší, se může odehrát ve virtuálním prostoru a výsledný, optimální tvar se pak přenese do skutečného provozu. „Trend digital twins ve výrobním prostředí otevírá celému průmyslu zcela nové perspektivy,“ poznamenal člen představenstva Deutsche Messe Jochen Köckler. Digitální dvojčata – digital twins – pomáhají při optimalizaci návrhu produktu a eliminují možné chyby v konstrukčním a následném výrobním procesu. Jejich základem je vysoce přesný 3D CAD model, do nějž byly zaneseny všechny vlastnosti a funkce, které by měl navrhovaný produkt mít – od materiálů a senzorických systémů po pohyby a dynamiku skutečného stroje. K identifikaci závad dochází již v časné fázi vývoje a jejich odstranění je tak možné ještě před zahájením výroby. Odpadá tím tedy nákladná výroba prototypů. Jemné obrábění plastů s pomocí robotů KukaDigitální dvojčata jsou navíc jedno s druhým v neustálém kontaktu. Skutečný stroj je totiž vybaven četnými senzory, které průběžně posílají data svému virtuálnímu dvojčeti, které je srovnává se specifikacemi, které stroji byly dány při jeho výrobě do vínku. V tradičních výrobních podmínkách jsou stroje, výrobní informační systémy (MES), a systémy ERP odděleny. Digitalizace tuto situaci mění; propojené procesy jsou pro nový průmyslový věk klíčové. Klasická, rigidní automatizační pyramida se tak stává sítí nezávislých, a přesto propojených komponentů. Data tečou mezi stroji a MES či ERP systémy a spojují tak business a výrobu. I když to může znít poněkud abstraktně, dopady jsou již hmatatelné: zásadně se mění obchodní modely v mnoha organizacích. TOUHA PO ORIGINALITĚ Proč je dnes digitalizace tak důležitá, vysvětlil Jan Mrosik, ředitel divize Digital Factory společnosti Siemens: „Pouze pomocí digitalizace dokážeme vyhovět požadavkům našich zákazníků. Rychlejší uvedení produktu na trh, větší efektivita a flexibilita při zachování vysoké kvality a míry bezpečnosti. Řada zákazníků například požaduje, aby bylo možné efektivně vyrábět i v kvantitě jeden kus: například na míru šitou sportovní obuv nebo automobil.“ Ostatně téměř každé auto je dnes díky mnoha volitelným konfiguracím originál. „Extrémní tlak na co nejkratší čas dodání produktu na trh vyvíjejí zvláště výrobci chytrých telefonů, protože pouze rychlost jim v dnešní konkurenci umožňuje získat pro sebe větší tržní podíl,“ řekl dále Jan Mrosik. Siemens rozvíjí digitalizaci výroby ve čtyřech hlavních směrech: průmyslový software a automatizace, průmyslová komunikace, průmyslová bezpečnost a průmyslové služby. Tyto čtyři prvky umožňují podnikům digitálně integrovat jejich výrobní procesy. „Celému tomuto balíku softwarových systémů a automatizačních komponentů říkáme Digital Enterprise Suite,“ dodal Jan Mrosik. Digitální dvojče pokrývající výrobu se již u Siemensu rozčlenilo do trojice digital product twin, digital production twin, digital performance twin, jak uvedl na tiskové konferenci, kterou německý koncern uspořádal v průběhu veletrhu, Klaus Helmrich, člen představenstva Siemens AG. Firma se tím jen snaží zdůraznit fakt, že v digitalizaci výroby hraje celosvětově prim a že skutečně dokáže pokrýt celé výrobní portfolio. NOVÉ FORMY SPOLUPRÁCE K hlavním tématům letošního Hannover Messe patřila rovněž „chytrá“ robotická zařízení, pro která je charakteristická vysoká míra adaptability, tedy schopnost pohotově a žádoucím způsobem reagovat na úkony lidí, které robotům nejsou předem známy. Možnost velmi těsné, flexibilní, přesné a současně rovněž velmi bezpečné kooperace s člověkem činí z těchto „kolaborativních robotů“ neboli cobotů slibný směr průmyslové evoluce. Coboty velmi citlivě reagují na lidská gesta a umožňují tak nové formy spolupráce člověk-robot. Jsou dalším článkem řetězce vedoucího od uzavřené robotické buňky (robot je v izolovaném prostoru, přítomnost člověka v něm není možná) přes koexistenci (sdílený prostor, oddělená pracovní pole člověka a robotu), synchronizaci (pracovní pole se protínají, ale pohyby člověka a robotu musejí být sladěny tak, aby se neproťaly), kooperaci (sdílené pracovní pole, člověk a robot pracují každý na jiném objektu) až po nynější kolaboraci (člověk a robot pracují současně v jednom sdíleném prostoru na jednom předmětu). Významnou roli v současné fázi vývoje hraje bionická robotika, kterou propaguje zvláště německá společnost Festo. Jedná se o přístup, který se inspiruje v přírodních principech pohybu, u nichž lze předpokládat, že při věrném napodobení budou snáze sladitelné s pohyby člověka než pohyby čistě artificiální. Další velkou předností kolaborativních robotů je to, že je lze velmi snadno programovat. Některé dokážou dokonce řešit problémy autonomně a předávat své znalosti a dovednosti dalším cobotům. Letos byla na Hannoverském veletrhu k vidění řada cobotů schopných velmi přesně interpretovat lidská gesta. Význam robotických asistentů poroste zvláště v oblasti montáže. Výhodou robotické linky s cobotem je to, že může pokračovat v činnosti i tehdy, když je v ní přítomen člověk. Jeho přítomnost je vždy rozpoznána a robotická zařízení díky citlivé senzorice přizpůsobí rychlost a sílu pohybů a zastaví se až v případě bezprostředního nebezpečí kolize. Vítězem letošní prestižní soutěže o hlavní cenu veletrhu – Hermes Award – se stala německá společnost Schunk – přední specialista na upínací a uchopovací systémy. Zástupci rodinné firmy si cenu převzali během zahajovacího ceremoniálu z rukou spolkové ministryně pro vzdělání a výzkum Johanny Wankové. „Vítězné řešení podporuje spolupráci člověk-robot a činí z ní živou součást chytré továrny. Skvěle tak vystihuje zaměření celého Hannover Messe, který letos opět hraje klíčovou roli v určování dalšího vývoje Průmyslu 4.0,“ řekl Jochen Köckler. Uchopovač Schunk JL1 je inteligentní modulární uchopovací systém pro spolupráci člověk-robot, který dokáže interagovat a komunikovat s operátorem. Jeho integrovaný senzorický systém průběžně sleduje polohu člověka a v případě potřeby okamžitě reaguje tak, aby zabránil jakémukoli kontaktu s ním. Dokáže rovněž uchopit a manipulovat s objekty nejrůznějších geometrií. Uchopovač je založen na třech principech odvozených z MRK norem, což znamená, že 1. nikdy nezraní, 2. při dotyku člověka vždy rozpozná, že je to člověk, 3. nikdy neztratí manipulovaný objekt, ani v případě, že je nucen z důvodu blízkosti člověka ubrat na rychlosti a síle. K tomu, aby těchto cílů dosáhl, musel Schunk rozvinout a sladit několik různých technologií a komponentů. Uchopovač například dokáže omezit svou sílu v případě, že je identifikováno riziko kolize. Ani v takovém případě však uchopovač manipulovaný předmět neupustí. Jeho citlivá senzorika bezpečně rozpozná lidskou ruku od jiného objektu. Za tím vším se nachází speciální software, který neustále vyhodnocuje data získaná ze senzorů a umožňuje tak okamžitou reakci. Uchopovač JL1 má, jak již bylo uvedeno, vlastní senzoriku, a to včetně taktilní, dokáže tak „hmatem“ okamžitě rozeznat, zda se jedná o manipulovaný objekt či o lidskou ruku. Jeho dotykový displej umožňuje obsluze komunikovat přímo s uchopovačem. Mezi prsty má umístěnu kameru, která prozkoumává okolí a identifikuje předměty určené k manipulaci. Oblast upínací a uchopovací techniky je nepochybně významnou součástí Průmyslu 4.0. Měření a zkoušení totiž v budoucnu bude spojeno s momentem uchopení. Bude klíčem k efektivní spolupráci člověk-stroj. Uchopovací zařízení bude s robotem samo komunikovat, senzibilita uchopovačů, která se bude přenášet do robotů, přispěje k eliminaci kolizí. Uchopovače budou robotům samy dávat příkazy, kam a jak se mají pohybovat. „O inteligenci lze hovořit pouze tehdy, když dokážeme informace, které jsme získali prostřednictvím uchopovačů, předat na další zařízení. Zde hraje důležitou roli variabilita konektivity. Musíme se snažit o to, abychom byli schopni komunikovat v každém protokolu,“ řekl Markus Klaiber, technický ředitel společnosti Schunk. Pro úplnost uveďme, že dalšími nominovanými společnostmi na cenu Hermes Award byly: AGS-Verfahrenstechnik GmbH (Stade, Německo), Augumenta (Oulu, Finsko), Linz Center of Mechatronics (Linec, Rakousko) a Noonee AG (Curych, Švýcarsko). Ve světové premiéře Festo představilo nový koncept Motion Terminal. Jedná se o univerzální programovatelnou platformu pro automatizaci a digitalizaci pneumatických technologiíSpolečnost Festo znovu předvedla refinované technologie inspirované přírodou ROBOTICKOU CENU ZÍSKALA FIRMA FLEXSTRUCTURES Ocenění Robotics Award si z Hannoveru odvezla další německá společnost fleXstructures GmbH. Porotu zaujala svým „smart“ softwarovým řešením IPS Robot Optimization. Druhé místo získala firma Mayser GmbH & Co. KG (Lindenberg, Německo), třetí pak eta- |opt GmbH (Kassel, Německo). Vítězné řešení od fleXstructures podle poroty soutěže ilustruje rozsáhlý potenciál pokročilých simulačních technologií v průmyslu. Určeno je především pro automobilový průmysl, kde má napomoci robotickým buňkám pracovat rychleji a flexibilněji. Simulací milionů možných kombinací pohybů robotů toto řešení koordinuje trasy a sekvence tras více robotů, takže zvyšuje efektivitu práce a eliminuje kolize. Simulace rovněž optimalizací pohybů přispívá k prodloužení servisních intervalů. SIEMENS: DOTEK DIGITÁLNÍHO DVOJČETE Digitalizace je již na dosah, „Discover the value of the Digital Enterprise“, to bylo mottem obřího stánku společnosti Siemens, v jehož centru se nacházel veliký multimediální stůl demonstrující možnosti integraci automatizace hardwaru a softwaru, která umožňuje společnostem sbírat a zpracovávat nejrůznější data produkovaná výrobními stroji. Ta jsou klíčem k maximálnímu využití potenciálu digitalizace. V souladu s tímto trendem Siemens jako jednu z hlavních novinek prezentoval v cloudu založený otevřený IoT operační systém MindSphere. Ten podle slov koncernu umožňuje společnostem proměnit data ve znalosti a ty pak v měřitelné obchodní úspěchy. V MindSphere Lounge, speciálním sektoru, který byl součástí stánku firmy, společně s partnerskými společnostmi Siemens představil své představy i příklady z praxe a konkrétní aplikace. KUKA: NEJVĚTŠÍ SMART FACTORY Robotický specialista Kuka nabídl ve stánku největší ukázku smart factory ve své veletržní historii. Jejím mottem bylo „Hello Industrie 4.0_we connect you“. V rámci své expozice prezentoval rovněž partnerskou start-upovou firmu Connyun, kterou Kuka přímo založil. Tato nová firma se zabývá vývojem technologií umožňujících propojení robotů a strojů prostřednictvím cloudu. Svůj prostor ve stánku Kuky měla i mladá společnost Roboception, s níž Kuka velmi těsně spolupracuje. Tato firma představila aktuální výstupy výzkum v oblasti 3D vnímání robotických systémů. PRŮLOMOVÁ INOVACE V DIGITALIZACI PNEUMATICKÝCH TECHNOLOGIÍ Společnost Festo ve světové premiéře představila svůj nový koncept Motion Terminal. Jedná se o univerzální programovatelnou platformu pro vysoce flexibilní a adaptabilní automatizaci a digitalizaci pneumatických technologií. S jistou nadsázkou lze říci, že Motion Terminal zahajuje novou éru. Pneumatická technologie platí za snadno ovladatelnou, od nynějška je však její řízení ještě jednodušší, mnohostrannější a flexibilnější. Nový Motion Terminal VTEM katapultuje pneumatiku do éry Průmyslu 4.0 – aplikace umožňují nahrazení více než 50 jednotlivých komponentů, díky aktuálnímu vývoji v oblastech piezotechniky a softwaru. Tak jako před 10 lety otřásl světem mobilních technologií smartphone, tak nyní postavil Festo Motion Terminal na hlavu celou automatizační techniku. Nový způsob integrace funkcí společně se softwarovými aplikacemi zjednodušuje celý výrobní řetězec, protože vyžaduje pouze jedno hardwarové zařízení. Rozmanité funkce ventilu se dají flexibilně programovat a řídit prostřednictvím Motion Apps. Toto programování nových funkcí je rychlé a intuitivní. Platforma v sobě propojuje mechaniku, elektroniku, řídicí techniku a software. Festo Motion Terminals má 10 základních funkcí Motion Apps: od jednoduchých změn pohybu ventilů po energetickou optimalizaci provozu či diagnostiku netěsností. To vše pouze s jediným hardwarem. „Vytvořili jsme automatizační platformu, ve které jsou všechny funkce, aby adaptivní a flexibilní výroba mohla být i ekonomická – proto jsme pneumatiku zrevolucionalizovali,“ uvedl Alfred Goll, mluvčí představenstva společnosti Festo. Aplikace umožňují významně snížit spotřebu energie. Rovněž piezoventily dosahují ve srovnání se stávajícími magnetickými ventily velmi výrazné úspory. Nezávisle na použití je možné dosáhnout úspor i ve spotřebě vzduchu – až 70 %. Funkce terminálu lze navíc dále rozšiřovat. Díky novým, softwarovými aplikacemi řízeným funkcím mohou nyní vývojáři strojů a strojních zařízení vytvořit jeden základní typ, který pak mohou snadno modifikovat podle specifických přání zákazníků. CHAPADLO CHOBOTNICE ČI SLONÍ CHOBOT Inženýři Bionic Learning Network společnosti Festo představili na Hannover Messe 2017 tři nové robotické koncepty. Pro první z nich – BionicCobot – byly inspirací přirozené pohyby lidské ruky. Ke vzniku Bionic- MotionRobot posloužily jako inspirace sloní chobot a chapadlo chobotnice. Ta byla inspirací i pro nový bionický uchopovač OctopusGripper. Všechny tři projekty dokládají, jak bude pravděpodobně v dohledné budoucnosti vypadat těsná a přitom bezpečná spolupráce člověk-robot. Uchopovač Co-Act Gripper JL1 v akciOctopusGripper tvoří měkká silikonová struktura, která se pneumaticky deformuje a přizpůsobuje se tak tvarům uchopovaného objektu. K pevnému uchopení dochází s pomocí pasivních a aktivních sacích pohárků. Uchopovač si dokáže poradit s nejrůznějšími tvary a povrchy, i s velmi hladkými a křehkými povrchy. Pohyby BionicCobotu lze nastavit podle potřeby, mohou být dynamické, ale také citlivě reagující na blízkost člověka. Umožňuje to platforma pneumatické automatizace Festo Motion Terminal, která propojuje vysoce přesnou mechaniku, senzoriku a komplexní řídicí a měřicí techniku. Obsluha BionicCobotu je intuitivní díky vlastnímu grafickému rozhraní. S tabletem je možné velmi snadno zvolit a parametrizovat provozní funkce. Jednotlivé procesní kroky lze řadit libovolně prostřednictvím Drag and Drop. Virtuálně je tak možné zobrazit celý soubor pohybů a provádět simulaci těchto pohybů. Rozhraním mezi tabletem a Festo Motion Terminal je Open-Source platforma ROS (Robot Operating System), na níž probíhají kinematické výpočty. ionicMotionRobot – POHYBY PODLE PŘÍRODY Sloní chobot či chapadlo chobotnice jsou velmi ohebné, avšak pneumatický lehký robot BionicMotionRobot dokáže i takto obtížné pohyby věrně napodobit. Koncept jeho kinematiky je založen na bionickém handling-asistentovi z roku 2010, který získal respektované ocenění Deutscher Zukunftspreis. Nový plášť z 3D textilie robotu umožňuje využít veškerý jeho silový a kinematický potenciál. Jeho rameno uzvedne zátěž až 3 kg, přičemž vlastní hmotnost robotu je taktéž 3 kg. AMERIČANÉ BYLI NEPŘEHLÉDNUTELNÍ Nepřehlédnutelné byly na letošním Hannover Messe stánky amerických firem, jako jsou Microsoft, Intel či IBM. USA byly loni partnerskou zemí veletrhu a Američané letos dali zcela jasně najevo, že coby „jednička“ v oblasti informačních technologií budou hrát v příštích letech při digitalizaci průmyslu klíčovou roli. Co se týče Microsoftu, ten pokračuje ve vývoji OPC UA standardu pro komunikaci machine-to-machine. OPC UA umožňuje nastavení výrobních zařízení z cloudu s pomocí řešení Azure IoT Connected Factory. Microsoft dále ohlásil novinku IoT Central, produkt z kategorie software-as-a-service (SaaS), který nabízí potenciál k výraznému zvýšení rychlosti výroby, uvádění nových produktů na trh. Firma tak systematicky pracuje na odstraňování bariér při tvorbě řešení pro IoT. Cloud Microsoft Azure je proto kompatibilní s většinou IoT platforem, včetně ABB Ability, Rockwell Automation či Siemens Mindsphere, a dává tak výrobcům na výběr, kterou platformu si zvolí. Zákazníci a partneři Microsoftu tak mohou pohodlně sdílet nástroje pro digitální výrobu v souladu s klíčovými koncepty, jako jsou Dual Strategy, Digital Twins, prediktivní údržba, průmyslová automatizace a robotizace či smíšená realita a Microsoft HoloLens. Petr Jechort, Hannover
