Ideałem produkcji przemysłowej wedle koncepcji przemysłu 4.0 jest zindywidualizowana produkcja masowa. W praktyce oznacza to możliwość wytwarzania jak najmniejszych partii jednego wyrobu lub wręcz nawet pojedynczych jego sztuk o cechach ściśle dopasowanych do wymogów i oczekiwań odbiorcy. Ten sam przedmiot będzie mógł trafić na rynek w wielu różnych odmianach, teoretycznie w nieskończonej liczbie wersji odpowiadających na potrzeby konkretnego klienta.

Chodzi o to, by móc łatwo i szybko reagować na zmiany zachodzące na rynku i w jego otoczeniu, dostosowywać na bieżąco wytwarzane produkty do zapotrzebowania ze strony kontrahentów oraz gustów i oczekiwań konsumentów, a także być stale w zgodzie ze zmieniającymi się wymogami prawa, np. pojawiającymi się nowymi certyfikatami. Z drugiej strony ważne jest też, by mieć przy tym możliwość dostosowywania na bieżąco parametrów produkcji do uwarunkowań ekonomicznych i materiałowych, takich jak cena i jakość dostępnych akurat na rynku surowców i półproduktów pozyskiwanych od różnych dostawców oferujących w danej chwili najlepsze warunki sprzedaży.

Podstawą zapewnienia takiej elastyczności procesu wytwórczego będzie stała wymiana danych między wszystkim elementami procesu produkcji. Instrukcje co do dalszego sposobu wytwarzania mają być zapisywane niemalże w każdej części podlegającej obróbce. To one, komunikując się z systemami do zarządzania funkcjonowaniem taśmy produkcyjnej, będą każdorazowo sterować działaniami konkretnych robotów. Dane zawarte w konkretnym elemencie będą w stanie spowodować przeprogramowanie automatu produkcyjnego, tak by 
dostosować sposób jego pracy do aktualnych wymagań.

Nie wiadomo, czy w takiej sytuacji będzie można jeszcze mówić w ogóle o taś-
mie produkcyjnej, skoro każda maszyna używana w procesie produkcyjnym będzie mogła w tym samym czasie wykonywać całkiem inne zadanie. Wiadomo za to, że zakładanego stanu docelowego nie uda się osiągnąć bez kompletnej automatyzacji i robotyzacji procesów przemysłowych oraz biznesowych. Żeby zindywidualizowana produkcja masowa mogła być opłacalna, nie można tracić czasu na „ręczne” przestawianie linii produkcyjnej według stale zmieniających się parametrów. To musi być proces stałego, automatycznego reagowania na nowe, pojawiające się potrzeby i wymogi.

Warunkiem jego sprawnego funkcjonowania jest zapewnienie infrastruktury gwarantującej warunki do ciągłej wymiany i przetwarzania w czasie rzeczywistym olbrzymich ilości danych. Główne założenie koncepcji przemysłu 4.0 polega na integracji cyberfizycznej. Chodzi o ścisłe połączenie realnego, fizycznego świata produkcji i wirtualnego, cyfrowego świata zarządzania, sterowania i komunikacji. Fabryka 4.0 ma bazować na całkowitej integracji przez sieć komputerową wszelakich maszyn, urządzeń, systemów informatycznych i procesów biznesowych związanych z produkcją. Wszystko po to, by zapewnić jak najlepsze możliwości osiągnięcia jak największej elastyczności wytwarzania przy zachowaniu jak największej jego optymalizacji biznesowej.

 

Przyszłość już jest

Jakie są szanse na realizację w praktyce założeń przemysłu 4.0? Czy prezentowane w ramach tej koncepcji wizje i rozwiązania stanowią jedynie obraz dalekiej, trudnej do zdefiniowania przyszłości? Przyjrzyjmy się paru przykładowym sytuacjom dziejącym się już obecnie w różnych fabrykach, również na terenie naszego kraju.

Furgonetka Crafter jest dzisiaj produkowana w zakładach Volkswagen
Poznań w 69 wersjach nadwoziowych. Z kolei polsko-włoska firma Obag umożliwia swoim klientkom nie tylko kupienie gotowych zestawów, lecz także skomponowanie własnej torebki. Ceramika
Paradyż zapewnia klientowi zamówienie dowolnej, potrzebnej mu liczby płytek różnych rodzajów i modeli, czasami nawet może to być tylko kilka sztuk. Fronty piekarników z fabryki Amica mogą być skonfigurowane na różne sposoby według wyboru każdego indywidualnego nabywcy.

Nowoczesne technologie zmieniają nawet tak tradycyjne branże jak produkcja whisky. Szwedzka destylarnia Mackmyra wykorzystuje oprogramowanie bazujące na sztucznej inteligencji do przygotowywania nowych, oryginalnych receptur smakowych. Bazuje ono na analizie dużej ilości danych dotyczących m.in. najchętniej kupowanych i najbardziej lubianych przez klientów gatunków i smaków. Można w ten sposób stworzyć o wiele więcej kompozycji, które trafią w zróżnicowane gusta poszczególnych grup odbiorców.

Filip Fludra

Sales Manager Poland, Exact Software

Jednym z największych wyzwań przy wprowadzaniu rozwiązań przemysłu 4.0 jest konieczność zmiany mentalnej. Przy implementowaniu nowych systemów i automatyzacji pracy wiele procesów w firmie wymaga gruntownego przeorganizowania. Potrzebne jest bezpośrednie zaangażowanie kierownictwa, by przekonać pracowników do nowych rozwiązań, przedstawić wynikające z nich korzyści, a przede wszystkim rozwiać obawy przed utratą pracy. Innym poważnym problemem jest niedobór specjalistów IT potrzebnych do wdrażania nowych systemów informatycznych. Jeszcze na etapie cyfryzacji rozwiązania takie jak MES czy ERP mogły być traktowane jako oddzielne systemy. Dzisiaj konieczna jest ich integracja. Żeby w pełni wykorzystać ich możliwości, pracownicy powinni mieć dostęp do wszelkich potrzebnych informacji w każdym miejscu i czasie, choćby dzięki technologiom mobilnym.

 

Pomocne technologie

Wsparcie technologiczne jest niezbędne dla realizacji koncepcji przemysłu 4.0 na każdym etapie produkcji. Automatyzacja procesów produkcyjnych i biznesowych bazująca na analizie dużych ilości danych jest podstawą rozwiązań dla inteligentnych fabryk. Zaczyna się już na etapie planowania i przygotowania produkcji. Zapewnienie możliwości wytwarzania w jednym ciągu technologicznym różnych modeli i wersji wymaga koordynacji wielu czynników – zamówień klientów, oprogramowania maszyn, dostępności materiałów i części. Dla zachowania płynności produkcji i zapewnienia możliwości zarządzania nią – przy dużej skali koniecznych do realizacji zadań – wiele operacji musi się odbywać automatycznie. Przykładowo, specjaliści z firmy Dr Irena Eris wdrażają rocznie do produkcji kilkaset nowych produktów. Pomocne w tej sytuacji okazują się systemy do planowania i harmonogramowania produkcji czy do zarządzania wdrożeniami nowych produktów. Najnowsze rozwiązania z tych obszarów wykorzystują już elementy sztucznej inteligencji.

Z biznesowego punktu widzenia ważna jest poza tym możliwość pozyskiwania danych produkcyjnych i ich analizy jeszcze w trakcie procesu produkcyjnego. Takie rozwiązanie funkcjonuje już w Grupie Polpharma. Zbierane zdalnie dane z produkcji, m.in. dzięki wykorzystaniu IoT, są bezpośrednio przekazywane do kadry zarządzającej, która ma możliwość ich bieżącej interpretacji. Dane z maszyn są dostarczane w czasie rzeczywistym, co pozwala menedżerom na szybsze i częstsze reagowanie na pojawiające się sytuacje zarówno w sferze produkcyjnej, jak i biznesowej.

Wsparcie informatyczne jest również potrzebne w trakcie samego procesu produkcyjnego, m.in. przy obsłudze coraz większej liczby robotów wykorzystywanych na liniach produkcyjnych. W zakładach Volkswagen Poznań wyposażono serwisantów w specjalne smartwatche, na które otrzymują informacje o awarii robotów. System wskazuje lokalizację maszyny wymagającej interwencji, co przy dużej hali fabrycznej oszczędza czas, który byłby potrzebny na jej poszukiwanie. Przesyła też podstawowe informacje o zaistniałej sytuacji. Pracownik może za pomocą urządzenia potwierdzić przyjęcie zlecenia, a także w razie potrzeby wezwać innych specjalistów. W zakładach Franke Polska pracownicy magazynów korzystają ze specjalnych rękawic, na których są zamontowane cyfrowe czytniki działające w trybie IoT. Dzięki nim można bezdotykowo skanować kody artykułów i automatycznie prowadzić dokumentację ruchu magazynowego pobranych bądź wydanych produktów lub materiałów.

Fabryka Seata w Martorell zaczęła wykorzystywać drony do dostarczania podzespołów potrzebnych na linii produkcyjnej. Zdaniem przedstawicieli zakładu przesyłane tą drogą kierownice i poduszki powietrzne docierają na linię montażową sześć razy szybciej niż w tradycyjny sposób. Z kolei polska spółka TechOcean wdrożyła u jednego z producentów system do automatycznej kontroli jakości aluminiowych puszek schodzących z linii produkcyjnej. Składa się on z kamer połączonych z systemem analitycznym bazującym na algorytmach uczenia maszynowego.

 

Nowe technologie mogą wspomagać pracowników także na etapie wysyłki i sprzedaży wyrobów oraz obsługi klientów. Ceramika Paradyż zbudowała w pełni zautomatyzowane centrum logistyczne zarządzane przez specjalistyczny system WMS, zintegrowany ze zmodyfikowanym pod tym kątem systemem ERP. Między regałami wysokiego składowania jeżdżą bezobsługowe wózki wyposażone w specjalne karty podłączone do sieci. Za ich pośrednictwem do wózka jest wysyłane zlecenie na pobranie konkretnej palety potrzebnej do skompletowania zamówienia. Dzięki zastosowanym rozwiązaniom firma jest w stanie dostarczyć produkt klientowi w ciągu trzech dni roboczych.

Z kolei Grupa Amica we współpracy z Laboratorium Wirtualnej Rzeczywistości Katedry Technologii Informacyjnych Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu stworzyła program Future Room. W warunkach wirtualnej rzeczywistości umożliwia on klientom wybór odpowiadających ich gustom i potrzebom elementów wyposażenia piekarnika czy kuchenki. W wirtualnym środowisku można zobaczyć od razu finalny efekt swoich wyborów i sprawdzić, czy stworzony przez nas egzemplarz będzie pasować do naszej kuchni. Można sobie wyobrazić, że docelowo tego typu rozwiązania będą służyć automatycznemu uruchamianiu produkcji modelu skomponowanego przez klienta dzięki zamianie wirtualnych obrazów w projekt techniczny zrozumiały dla robotów produkcyjnych.

Potrzeby i możliwości są wszędzie

Powyższe przykłady pokazują, jak wiele obszarów jest do zagospodarowania od strony informatycznej w ramach realizacji koncepcji przemysłu 4.0. Uzmysławiają też, w jak wielu dziedzinach jest potencjalnie miejsce do działania dla firm informatycznych. Szczególnie dla integratorów, gdyż każde z zastosowanych rozwiązań wymaga połączenia z innymi systemami lub urządzeniami dla wymiany informacji bądź pobierania czy przetwarzania danych. Granicą jest wyobraźnia i umiejętność wykorzystania możliwości oferowanych przez technologie cyfrowe do usprawnienia zadań realizowanych na różnych etapach procesu produkcji.

Tomasz Rot

Sales Director CEE, Barracuda

Przemysł 4.0 to koncepcja organizacji produkcji i przebiegu procesów biznesowych z wykorzystaniem totalnej informatyzacji i wszechogarniającej łączności automatów produkcyjnych, analizę danych z sensorów oraz zbieranie i przetwarzanie danych w chmurze. Cały proces wymiany danych przez sieci przewodowe i bezprzewodowe wymaga zabezpieczenia, wszystkie urządzenia IIoT (Industrial Internet of Things) muszą być objęte polityką bezpieczeństwa transmisji i polityką bezpieczeństwa danych. Bieżące wyzwania z tym związane to: skalowalność zarządzania systemami, automatyzacja zarządzania polityką bezpieczeństwa, bezpieczeństwo systemów hybrydowego przetwarzania danych na terenie zakładu i w chmurze oraz koszty. Jeżeli będziemy mogli zarządzać bezpieczeństwem połączeń w skali dziesiątek i setek tysięcy urządzeń, jeżeli będzie można to robić w sposób standardowy (standaryzacja API) i dostępny pod względem ceny, to realizacja inicjatywy przemysł 4.0 będzie w zasięgu ręki.

 

Ułatwieniem dla firm zainteresowanych udziałem w tym rynku będzie z pewnością fakt, że poszczególne rozwiązania powstają zazwyczaj lokalnie, w konkretnych miejscach, na potrzeby funkcjonujących tam firm, zakładów czy wręcz nawet procesów produkcyjnych. Przykładowo, realizacja programu rozwoju przemysłu 4.0 w poznańskim oddziale Volkswagena jest wpisana w strategię całego koncernu, ale poszczególne narzędzia są wymyślane, tworzone i wdrażane w wybranych zakładach na terenie Wielkopolski.

Jaki jest ogólnie potencjał polskiego rynku, jeśli chodzi o zapotrzebowanie na rozwiązania z obszaru przemysłu 4.0? Jak wynika z tegorocznego badania „Gotowość firm produkcyjnych do wdrożenia rozwiązań Przemysłu 4.0” przeprowadzonego na zlecenie firmy PSI Polska, z terminem „przemysł 4.0” spotkała się ponad połowa firm na terenie naszego kraju (52 proc.). Większą znajomość tej koncepcji wykazywali duzi producenci (62 proc.) niż średni (41 proc.). Z perspektywy planów biznesowych sektora IT ważne jest, że 70 proc. firm znających koncepcję przemysłu 4.0 planuje bądź już zaczęło wdrażać rozwiązania będące jej elementem. Wśród dużych przedsiębiorstw działania takie podjęło 77 proc. badanych podmiotów, z kolei wśród średnich – 59 proc. Jak wskazują autorzy badania, najbardziej entuzjastycznie do tego procesu są nastawieni producenci maszyn i urządzeń (87 proc.) oraz samochodów i sprzętu transportowego (70 proc.).

Za najistotniejsze dla realizacji idei przemysłu 4.0 rozwiązania ankietowane firmy uznały zaawansowane systemy informatyczne do wspomagania produkcji. Wskazało je 57 proc. wszystkich respondentów, w tym 70 proc. dużych firm. Był to także najpowszechniej już stosowany w przedsiębiorstwach element tej koncepcji. Do korzystania z takich systemów przyznała się blisko jedna trzecia badanych ogółem (29 proc.) i 41 proc. dużych firm. Najbardziej zainteresowane nimi były przedsiębiorstwa produkujące samochody i sprzęt transportowy (65 proc. uznało je za strategiczne, a ponad 1/3 już je stosowała) oraz meble (67 proc. uznało je za strategiczne, przy czym tylko 19 proc. planowało wdrażać je w najbliższym czasie).

Za największą przeszkodę we wprowadzaniu rozwiązań z omawianego obszaru respondenci uznali opór użytkowników systemów (53 proc. wskazań ogółem). Na kolejnych miejscach znalazły się: brak wystarczających środków finansowych, niejasne korzyści ekonomiczne, obawa przed nieudanym wdrożeniem oraz brak rozwiązań odpowiadających potrzebom.

Z ubiegłorocznego raportu „Wyzwania polskich przedsiębiorstw w erze Industry 4.0”, opublikowanego przez ASD Consulting, wynika, że poważną przeszkodą w rozwoju koncepcji przemysłu 4.0 może być słaby poziom informatyzacji i automatyzacji procesów produkcyjnych. Tylko 12 proc. wszystkich ankietowanych przedsiębiorstw zbiera dane automatycznie z czujników zainstalowanych na liniach produkcyjnych. Lepsza jest tylko sytuacja w grupie dużych firm, w których dane z czujników są gromadzone w 28 proc. przypadków.

W sumie 84 proc. polskich przedsiębiorstw wciąż zbiera dane produkcyjne „ręcznie”, a 43 proc. przetwarza je elektronicznie. Z kolei 16 proc. korzysta ze skanowania i z kodów kreskowych. Jedna czwarta podmiotów uczestniczących w badaniu przyznała, że używa wciąż formy papierowej. Jak podkreśla ją autorzy raportu, sytuacja ta nie świadczy dobrze o gotowości polskiego przemysłu do realizacji koncepcji przemysłu 4.0. Automatyczna wymiana danych jest wszak podstawowym warunkiem sprawnego funkcjonowania inteligentnych fabryk. Patrząc jednak na to z perspektywy branży IT, można powiedzieć, że jest to wciąż obszar do zagospodarowania i wielka szansa na dalszy rozwój biznesu.