Czwarta rewolucja przemysłowa powoli staje się faktem. Nowa wizja rzeczywistości związana z Przemysłem 4.0 jest wynikiem coraz większej integracji maszyn i tradycyjnych procesów produkcyjnych z rozwiązaniami sieci teleinformatycznych, w konsekwencji czego dochodzi do połączenia dwóch światów – realnego z wirtualnym.
Zgodnie z koncepcją Przemysłu 4.0 na każdym etapie łańcucha produkcji – począwszy od fazy projektowej, poprzez produkcję i serwisowanie oraz recykling – konieczne jest wykorzystanie nowoczesnych, inteligentnych technologii informatycznych oraz zaawansowanych systemów automatyzacji i monitoringu parametrów pracy maszyn. Dzięki takiemu podejściu do obsługi i zarządzania ich pracą zakłady przemysłowe mogą spodziewać się przewagi konkurencyjnej na rynku, co ma związek z optymalizacją procesów produkcyjnych, lepszym wykorzystaniem zasobów, możliwością szybkich zmian i adaptacji procesów produkcyjnych oraz logistycznych, dużą elastycznością, a także silną orientacją na konsumenta i jego potrzeby. Z pewnością przyszłość przemysłu będzie zależeć od stopnia integralności ludzi – pracowników, baz danych oraz inteligentnych maszyn i urządzeń. Czynnik ten będzie miał decydujący wpływ na pozycję rynkową poszczególnych przedsiębiorstw.
Od maszyn napędzanych parą do digitalizacji przemysłu
Istotą koncepcji Przemysłu 4.0 jest technologiczne przejście do zintegrowanych systemów cyfrowo-fizycznych w produkcji, gdzie wirtualny świat komputerów, realny świat maszyn oraz Internet stają się jednością. Zacieśnianie współpracy między podmiotami, zwiększenie tempa komunikacji oraz wymiany danych w czasie rzeczywistym to swoisty przewrót w podejściu do produkcji, stąd Przemysł 4.0 nazywany jest czwartą rewolucją przemysłową.
Trzy poprzednie rewolucje również w znaczący sposób zmieniły oblicze przemysłu: pierwsza polegała na wprowadzeniu produkcji fabrycznej dzięki wykorzystaniu energii pochodzącej z pary wodnej, druga – na zastosowaniu elektryczności, co przyczyniło się do umasowienia produkcji, natomiast siłą napędową trzeciej rewolucji był rozwój elektroniki i systemów IT, prowadzący do automatyzacji produkcji. Obecnie stoimy u progu kolejnego przewrotu, którego fundamentem jest kompleksowa digitalizacja, a najważniejszymi elementami są: funkcje automatyki i monitoringu, systemy IT oraz Internet Rzeczy (Internet of Things). Dzięki cyfryzacji przemysłu możliwe staje się wdrażanie nowych systemów pozwalających na lepsze powiązanie świata fizycznego (m.in. maszyn) ze światem wirtualnym, umożliwiającym zbieranie danych, przetwarzanie ich i efektywne wykorzystywanie w procesie zarządzania.
Jak wynika z badania przeprowadzonego przez redakcję magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu, dla większości ankietowanych „czwarta rewolucja przemysłowa” oznacza digitalizację przemysłu, pełną automatyzację wytwarzania w oparciu o wymianę danych, całkowite zintegrowanie procesów przemysłowych z technologiami informatycznymi, w szczególności z tymi określonymi jako IoT. Zdaniem sondowanych osób takie podejście do produkcji pozwala na skrócenie dystansu między klientami a przedsiębiorstwem.
Efektem czwartej rewolucji przemysłowej, która obecnie się dokonuje, ma być zbudowanie i implementacja rozwiązań technologicznych określanych mianem Przemysłu 4.0. Żeby w pełni zrealizować założenia związane z koncepcją Przemysłu 4.0, musi dojść do swoistego zjednoczenia realnego świata produkcji z wirtualnym światem cyfrowego sterowania i monitoringu, stąd konieczność automatyzacji i informatyzacji zakładów produkcyjnych. Dzięki temu każdy wytwarzany element, każdy proces produkcyjny oraz każdy etap produkcji będzie miał swoje cyfrowe odwzorowanie w postaci tzw. cyfrowego bliźniaka. Jak widać, współczesny przemysł wchodzi w zupełnie nową rzeczywistość i zmienia się jak nigdy dotąd.
Co wspiera Przemysł 4.0 i IIoT?
Ok. 60% ankietowanych uważa, że najbardziej użytecznym narzędziem technologicznym we wspieraniu IIoT (Industrial Internet of Things – Przemysłowy Internet Rzeczy) oraz Przemysłu 4.0 są teleinformatyczne sieci przewodowe lub bezprzewodowe, magistrale danych dla urządzeń – poziom obiektowy sieci komunikacji danych, a także procesy technologiczne, czujniki, nadajniki oraz systemy dyskretne i wizyjne. Zdaniem co drugiej ankietowanej osoby IIoT wspierany jest w dużej mierze również przez: interfejsy HMI, systemy SCADA, programy do archiwizacji danych, zarządzanie alarmami, a w opinii co trzeciego uczestnika badania – przez komputery typu PC oraz IPC, urządzenia mobilne, komponenty wbudowane oraz systemy sterowania ruchem i robotykę. 1 na 5 respondentów twierdzi, że najbardziej użyteczne we wspieraniu IIoT oraz Przemysłu 4.0 są m.in.: integracja systemów; usługi konsultingowe; projektowanie; analityka; systemy PLM, ERP, MES; przetwarzanie wsadowe; harmonogramowanie; oprogramowanie CMMS, EAM, ERP, MES. Warto dodać, że ok. 10% respondentów wskazało na: silniki, napędy i serwomechanizmy; przyrządy do analizy lub sprzęt do kalibracji; rozdział energii, systemy zabezpieczeń, obudowy; a także na rozdział energii elektrycznej, generację energii oraz oświetlenie.
Główne korzyści
W opinii 70% respondentów główną korzyścią z wdrożenia IIoT i rozwiązań technologicznych Przemysłu 4.0 jest ulepszona analiza danych. Natomiast zdaniem co drugiej osoby najważniejszym atutem takiego rozwiązania jest łączność pomiędzy ludźmi, zasobami danych i maszynami.
Innymi dziedzinami, w których ankietowani upatrują korzyści wynikających z wdrożenia koncepcji Przemysłu 4.0, są: utrzymanie ruchu, obsługa maszyn i urządzeń (ok. 40%); wysoki stopień automatyzacji, swobodny przepływ informacji, optymalizacja oszczędności kosztów (ok. 30%); ulepszone zbieranie danych, skrócony czas nieplanowanych przestojów, wdrożenie konserwacji zapobiegawczej, poprawiony wskaźnik OEE oraz większa wydajność (ok. 20%). Z kolei zdaniem ok. 10% ankietowanych do głównych korzyści należy zaliczyć: korzystny wpływ na innowacje, znaczną poprawę związaną z podejmowaniem decyzji i planowaniem, dużą mobilność oraz lepszy przydział zasobów.
Jeśli chodzi o ulepszoną analizę danych, która to korzyść znalazła się na pierwszym miejscu, to jest to niezwykle ważna kwestia, gdyż skuteczna analiza danych płynących zarówno z wewnętrznego środowiska danego zakładu, jak i z zewnątrz, umożliwia natychmiastową reakcję w przypadku nieefektywnych działań. Przetwarzanie na bieżąco danych pochodzących od partnerów biznesowych, klientów oraz z innych źródeł (m.in. z giełdy) pozwala w sposób automatyczny regulować produkcję oraz zarządzać łańcuchem dostaw i stanami magazynowymi w niemal czasie rzeczywistym. Dzięki zastosowaniu sytemu, który sam reguluje proces produkcji, można go optymalnie dostosować do potrzeb klientów, rynku oraz możliwości zakładu i zasobów, co w konsekwencji prowadzi do dużych oszczędności.
Niewątpliwie jedną z głównych zalet wdrożenia technologii IIoT w zakładzie jest wzrost produktywności o ok. 30%. Jest on wynikiem wprowadzenia automatyzacji i bardziej elastycznych technik produkcyjnych, kontroli usterek oraz ich wczesnego, a nawet predykcyjnego wykrywania. Nie ma wątpliwości, że na skutek wdrożenia założeń koncepcji Przemysłu 4.0 procesy produkcyjne ulegną diametralnej zmianie. Nastąpi integracja pojedynczych, zautomatyzowanych stanowisk pracy, co usprawni komunikację, wpływając na zwiększenie wydajności i elastyczności przedsiębiorstw. Przeobrażeniu ulegnie także codzienny tryb pracy, na co wpływ niewątpliwie będzie mieć ścisła współpraca pracowników z robotami oraz obsługa urządzeń, procesów i całych linii produkcyjnych z poziomu urządzeń mobilnych lub zdalnych stanowisk operatorskich.
Warto dodać, że za najbardziej użyteczne atrybuty platformy Przemysł 4.0 zostały uznane przez ankietowanych: interoperacyjność i otwarte standardy łączące ludzi, procesy oraz dane (56%), analityka (45%), bezpieczeństwo i technologie mobilne (34%) oraz technologia chmury (12%).
Świat i Polska
Najwyższą pozycję wśród europejskich państw dążących do uzyskania gospodarczej przewagi konkurencyjnej dzięki realizowaniu założeń Przemysłu 4.0 zajmują Niemcy (w 2011 r. pod egidą rządu federalnego zapoczątkowano tam prace nad programem rozwoju „Industrie 4.0”). Również wiele innych krajów na świecie jest mocno zaangażowanych we wdrażanie strategii Przemysłu 4.0. Przykładowo w Stanach Zjednoczonych został opracowano program „Advanced Manufacturing”, w Chinach – „Made in China 2025”, a w Singapurze zatwierdzono inicjatywę „Smart Nation”.
Jeśli chodzi o Polskę, to warto nadmienić, że w 2016 r. w Ministerstwie Rozwoju został powołany Zespół do spraw Transformacji Przemysłowej, którego celem jest doprowadzenie do zbudowania Polskiej Platformy Przemysłu 4.0, zrzeszającej podmioty działające w naszym kraju na rzecz rozwoju koncepcji Przemysłu 4.0 i wdrażania jej poszczególnych elementów. Powstanie tej platformy planowane jest na koniec pierwszego kwartału 2017 r.
Zespół do spraw Transformacji Przemysłowej składa się obecnie z sześciu grup roboczych, pracujących nad przygotowaniem propozycji rozwiązań dotyczących normalizacji i standardów zintegrowanej cyfrowej infrastruktury technicznej oraz rozwoju inteligentnych specjalizacji przemysłowych; cyfrowego wspomagania przemysłu; inteligentnego oprogramowania i przetwarzania danych; kształcenia, kompetencji i zasobów kadrowych; ram prawnych oraz aktywności sektora ICT i usług teleinformatycznych.
W 2016 r. została utworzona także nieformalna Inicjatywa dla Polskiego Przemysłu 4.0, składająca się z przedstawicieli świata przemysłu, nauki i biznesu. Przygotowana została m.in. koncepcja powołania Krajowych Centrów Kompetencji Przemysłu 4.0.
Jak widać, zostały już poczynione pewne kroki mające na celu cyfrową transformację polskiej gospodarki. Mimo że obecnie jesteśmy jeszcze w tyle za państwami przodującymi w realizowaniu założeń Przemysłu 4.0, to jednak pozostaje wierzyć, że podejmowane działania przyczynią się do zmiany tej sytuacji. Niektóre prognozy co do najbliższej przyszłości z pewnością napawają optymizmem. Warto w tym miejscu odwołać się chociażby do raportu IDC Worldwide Semiannual Internet of Things Spending Guide, z którego wynika, że wartość polskiego rynku IoT w 2014 r. wyniosła 1,5 mld dolarów, ale już w 2018 r. podwoi się, sięgając 3,1 mld dolarów.
Plany i obawy
34% sondowanych osób zamierza w ciągu najbliższych 2–3 lat zrealizować w swojej firmie inwestycje związane z IIoT i/lub produkcją cyfrową. Osoby te deklarują, że w planowanym budżecie odpowiednio zwiększą środki na ten cel, aby został on zrealizowany w zakładanym przez nich czasie. W przypadku pozostałych osób biorących udział w badaniu planowany budżet przeznaczony na inicjatywy związane z IIoT i/lub produkcją cyfrową w ciągu najbliższych 2–3 lat pozostanie bez zmian. Na uwagę zasługuje fakt, że co czwarty respondent planuje zrealizować wspomniane inwestycje w ciągu najbliższych 5 lat, a co szósty – w ciągu najbliższego roku. Jeśli chodzi o pozostały odsetek ankietowanych, wcielenie planu w życie nastąpi w bliżej nieokreślonym czasie.
Jak deklarują uczestnicy badania, w ich zakładach zrealizowanie wyżej wymienionych inwestycji jest: umiarkowanie istotne (45%), istotne (34%) lub niezbyt istotne (12%). Zdaniem pozostałych ankietowanych jest to zupełnie bez znaczenia.
Jeśli chodzi o obszary związane z Przemysłem 4.0, dla uczestników badania najważniejsze z perspektywy inwestycji planowanych przez nich w firmie są: wdrożenie elementów analizy danych/sieci IT (ok. 80%), komunikacja bezprzewodowa/tworzenie sieci (ok. 30%), robotyka (ok. 40%), wykorzystanie technologii RFID (ok. 20%), a także technologia druku 3D (ok. 10%).
Jak wynika z przeprowadzonego badania, 30% ankietowanych bardzo niepokoi się tym, że w ciągu najbliższych 3 lat ich firma straci udziały w rynku lub przewagę nad konkurencją na skutek szybszego wdrożenia technologii IIoT i/lub innych cyfrowych technologii produkcji przez konkurencyjne firmy. Do umiarkowanego niepokoju tą sytuacją przyznaje się 20% osób, natomiast 40% respondentów nie wyraża żadnych obaw z tym związanych.
Spragnieni wiedzy
Większość ankietowanych stara się na bieżąco zdobywać informacje o koncepcji Przemysłu 4.0, technologii IIoT i/lub innych cyfrowych technologiach produkcji. Pogłębianie wiedzy na ten temat jest dla respondentów: ważne (45%), umiarkowanie ważne (34%) lub bardzo ważne (21%). Jeśli chodzi o te zagadnienia, głównymi źródłami informacji jest prasa branżowa (w formie drukowanej i online) oraz Internet – wyszukiwarka (ok. 60%). Uczestnicy badania czerpią również informacje z takich źródeł, jak: seminaria i konferencje (ok. 50%), rozmowy z dostawcami (34%) oraz targi branżowe (12%).
Autorka: Agata Abramczyk
Tekst pochodzi z nr 1/2017 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
