„První a druhá průmyslová revoluce trvaly zhruba století, třetí více než 40 let a u čtvrté průmyslové revoluce se předpokládá, že bude trvat rovněž několik desítek let,“ říká Vladimír Karpecki, senior konzultant firmy Minerva Česká republika. „Z tohoto pohledu je těžké hledat nějaké výraznější posuny během jednoho roku. Řekl bych, že vývoj v roce 2019 potvrdil správnost základních konceptů Průmyslu 4.0 a jejich postupné prosazování.“
Co se týče rozdílů mezi rozvojem Průmyslu 4.0 v ČR a ve světě, pak vývoj na trhu práce (zvyšování ceny práce a především omezená dostupnost pracovní síly) zvyšuje podle Karpeckého motivaci českých podniků v oblasti robotizace na obdobnou úroveň jako ve vyspělejších ekonomikách. „Naproti tomu ve využívání cloudových služeb stejně jako dříve zůstává rozdíl mezi ČR, západní Evropou a hlavně USA. Nicméně se domnívám, že se tyto rozdíly sice pomalu, ale jistě zmenšují,“ dodává Karpecki.
V ČR stejně jako jinde ve světě je rozvoj Průmyslu 4.0 sektorově diferencovaný. Nejdále jsou podle Karpeckého v realizaci jeho principů sektory s vysokou technologickou úrovní výroby a s velkým tlakem na inovace, jako jsou automobilový průmysl, elektronický průmysl, zdravotnictví atd. „Na jedné straně jsou to společnosti se zahraničními vlastníky, ale na straně druhé jsou hodně aktivní i menší vysoce inovativní firmy s českými vlastníky,“ dodává Karpecki.
Role sítí 5G
Přestože soukromé sítě 5G jsou stále ještě v plenkách, objevilo se ve výrobním sektoru už několik významných případů jejich využití. Jde například o automatizované operace, sledování pohybu materiálu a zboží, vzdálenou robotickou výrobu, prediktivní údržbu, vzdálenou podporu produktů a integraci dodavatelských řetězců a správy zásob. Vysokorychlostní komunikační sítě a bezdrátová infrastruktura také umožňují obohatit robotická zařízení o nové schopnosti a zároveň snížit náklady prostřednictvím cloudových technologií.
Mezi průmyslová zařízení, která jsou zvláště vhodná k využití soukromých 5G sítí, patří:
- přepravní porty a uzly,
- distribuční sklady,
- zařízení pro přepravu ropy a zemního plynu,
- vybavení pro povrchovou a podzemní těžbu,
- procesní, hybridní a diskrétní výrobní závody,
- nemocnice a laboratoře,
- elektrárny,
- zařízení na úpravu vody.
Řada praktických pokusů s nasazováním soukromých sítí 5G už probíhá. V jednom z projektů se dohodly společnosti KPN a Shell na vytvoření sítě 5G v rotterdamském přístavu, která slouží pro preventivní údržbu téměř 16.000 kilometrů potrubí.
Díky kombinaci kamer s ultravysokým rozlišením, sítě 5G a algoritmů strojového učení je údržba potrubí lépe předvídatelná, přičemž údržbáři dostávají potřebné informace o systému na tablety podporující rozšířenou realitu.
Nasazení soukromé sítě 5G není ovšem bez problémů, a to bez ohledu na jejího vlastníka. Společnosti pro ně musejí zvážit správný byznys model. Mohou se spolehnout na systémového integrátora při navrhování a nasazení sítě nebo na partnera s dopravcem, který jim může síťové řešení outsourcovat.
V každém případě musejí být podrobně definovány jak projektový záměr, tak návrh, integrace a nasazení sítě včetně jejího provozu. Řešení musí odrážet podnikovou strategii IoT, plnit její cíle a využívat existující technologie. V budoucnu to vše pak může vést ke zlepšení služeb a nižším nákladům na vlastnictví.
Není pochyb, že příštích pár let bude zásadní pro průmyslové podniky, které se poohlížejí po sítích 5G kvůli zlepšení procesů, zvýšení produktivity a zvýšení interakce se zákazníky. Soukromé sítě 5G budou hrát stále rostoucí roli při uskutečňování příslibů čtvrté průmyslové revoluce.
„Zatím je nasazení 5G sítí v počátcích,“ komentuje vývoj Karpecki z Minervy. „Zanedbatelný není ani jejich negativní vliv na zdraví. Přesto s rozvojem internetu věcí význam těchto sítí určitě poroste. Využití v rámci průmyslového internetu věcí však může být alespoň v první etapě vzhledem k vysokým požadavkům na spolehlivost a bezpečnost komunikace v této oblasti omezené.“
Interworking a interoperabilita
Nové standardy a protokoly jako oneM2M nebo OPC Unified Architecture mohou být pro vzájemně propojené systémy a hybridní infrastrukturu, které jsou využívané při nasazování Průmyslu 4.0, z hlediska interoperability opravdu přínosné.
Mnoho společností se snaží lépe porozumět tomu, jak robotika, propojená zařízení a systémy a konvergentní hybridní infrastruktura spolu s cloudovými a datovými centry mohou z dlouhodobého hlediska zlepšit produktivitu a snížit náklady. Přidejte do tohoto mixu technologie od různých dodavatelů a dostanete velmi komplikovaný obrázek.
Návrháři standardu oneM2M si dali za cíl tyto složitosti omezit nebo alespoň před vývojáři systémů skrýt. Standard se specializuje na průmyslový sektor, přičemž řada technických zpráv TR (Technical Reports) už byla dokončena a na dalších se intenzivně pracuje.
Například technická zpráva TR-0018 s názvem Industrial Domain Enablement (Aktivace průmyslových domén) mapuje řadu případů použití týkajících se rozvoje Průmyslu 4.0 a potenciálních požadavků, které je třeba řešit, aby se zajistilo, že komunikace M2M skutečně zlepší provoz výrobního závodu. Na základě výzkumu uskutečněného v průmyslové oblasti dokument zdůrazňuje potřebu vyvinout společnou strategii pro implementaci Průmyslu 4.0 jako prostředku k urychlení aktualizace výrobních systémů, do kterých mnoho globálních organizací začalo investovat.
Iniciativa OneM2M také spolupracuje na celé řadě projektů s dalšími průmyslovými subjekty. Ve zprávě TR-0018 OneM2M odkazuje na několik organizací a průmyslových subjektů, které tuto oblast také pokrývají. Jde například o konsorcium IIC (Industrial Internet Consortium) a organizaci Plattform Industrie 4.0, které vytvářejí vlastní referenční architektury IIRS a RAMI 4.0. Spolupráce s IIC se už naplňuje prostřednictvím společných seminářů a prací v testovacím centru oneM2M.
Dalším standardem zjednodušujícím komunikaci mezi systémy a architekturami, založeným na konceptu Průmysl 4.0, je sjednocená architektura OPC UA (OPC Unified Architecture).
Tato architektura řeší obvyklý problém s nasazením většího množství programovatelných logických ovladačů PLC (Programmable Logic Controllers), které mezi sebou nedokážou jednoduše komunikovat. Externě totiž mohou mluvit pouze se zařízeními vyrobenými stejnou společností. Aby se mohly domluvit i s výrobky jiných dodavatelů, jsou provozní pracovníci často nuceni na koleně přizpůsobovat propojovací ovladače, tak aby umožňovaly vzájemnou komunikaci těchto různých připojení. Jde přitom o náročný proces z hlediska času, zdrojů i nákladů.
Kvůli usnadnění takových spojení se proto průmysl stále více obrací k široce přijímanému komunikačnímu protokolu s názvem OPC Unified Architecture zveřejněnému v roce 2008. Jde o architektonicky nezávislou platformu orientovanou na služby, která integruje všechny funkce jednotlivých specifikací starší architektury OPC Classic do jednoho rozšiřitelného rámce.
Tento vícevrstvý přístup splňuje původní cíle specifikace návrhu OPC Classic:
- Funkční rovnocennost, kdy všechny komunikační specifikace OPC Classic vyhovují i architektuře OPC UA,
- nezávislost na platformě od integrovaného mikrořadiče po infrastrukturu založenou na cloudu, bezpečnost zajištěná šifrováním, ověřováním a auditováním,
- rozšiřitelnost umožňující přidávat nové funkce bez ovlivnění existujících aplikací,
- komplexní informační modelování dovolující definovat komplexní informace.
„Jakýkoli široce akceptovatelný standard je přínosný,“ podotýká Karpecki z Minervy. „Nicméně ne všechny standardy s deklarovanou širokou podporou a vytvořené standardizačními organizacemi byly nakonec v reálném životě úspěšné. Často se místo nich prosadily jednodušší a efektivnější, zprvu proprietární technologie, které se staly de facto průmyslovými standardy a až následně byly standardizovány.“
Příkladem mohou být podle Karpeckého třeba standardy pro ISDN datovou komunikaci vytvořené v rámci CCITT (dnes ITU-T), které nahradil internet. Je ale známo hodně dalších příkladů v různých oblastech.
„Vzhledem k úspěšnému rozšíření starších verzí OPC založených na proprietárních technologiích a začínající reálné podpoře výrobců výrobních technologií pro OPC UA chovám naději, že se tento standard dočká širokého rozšíření. V oblastech standardů obecně si ale troufám říct, že nikdo není prorokem. Nicméně mým přáním je, aby tu jakékoli široce akceptovatelné standardy byly,“ zdůrazňuje Karpecki.
Digitální pracoviště 4.0
Základní myšlenkou formující implementaci strategie Průmysl 4.0 by měla být schopnost vést, motivovat a vzdělávat zaměstnance v efektivním využívání digitálních technologií na pracovišti. Toto tvrzení do značné míry potvrzuje i nedávná studie poradenské firmy EY o současném stavu a perspektivách Průmyslu 4.0, podle které podniky očekávají od Průmyslu 4.0 hlavně zvýšení produktivity (57 %), vyřešení nedostatku pracovní síly (50 %) a dosažení větší flexibility výroby (36 %).
Hlavními ambicemi Průmyslu 4.0 jsou minimalizace mezigeneračních rozporů v nahlížení na digitální technologie a ve schopnostech tyto technologie používat, lepší využití mobility a tlak na vyšší efektivitu a nižší dlouhodobé náklady při současném dosažení vyšší výrobní kvality a vyšší flexibility výroby. Z těchto ambicí se pak odvíjejí požadavky na nové a moderní pracovní místo.
„Moderní digitální pracoviště by mělo vypadat tak, aby umožnilo efektivní činnost pracovníka a jeho spolupráci s jinými zaměstnanci, systémy a výrobními technologiemi,“ uvádí Karpecki z Minervy. „Pro splnění tohoto požadavku budou použité jakékoli vhodné IT technologie, které se však mohou pracoviště od pracoviště značně lišit.“
Někteří odborníci považují humbuk kolem Průmyslu 4.0 jen za další bublinu. Praskne tato bublina a zmizí, nebo dojde k jejímu naplnění reálnými řešeními a projekty v mnoha odvětvích? „Domnívám se, že nejde o žádnou další bublinu, ale o reálný směr dalšího vývoje v oblasti průmyslu, který reaguje na současné požadavky a využívá nové technologické možnosti,“ tvrdí Karpecki. Jeho prosazení je však dlouhodobý proces.
„Stejně jako u různých jiných IT technologií i v tomto případě přehnaná medializace vyvolává nadměrná očekávání, jak je například vidno z grafu Gartner Hype Cycle ilustrujícího zavádění nových technologií. Proto věřím, že se koncept Průmyslu 4.0 prosadí. Jenom to bude trvat déle, než to vypadá, a výsledky pravděpodobně nebudou tak bombastické, jak se očekává,“ uzavírá Karpecki.
