Kvalita a Industry 4.0

Kvalita a Industry 4.0

Michal Čierny
Matador Automotive
riaditeľ kvality

resumé
V poslednej dobe veľa čítame o Industry 4.0 (I 4.0). Jednotlivé spoločnosti sa na ňu pripravujú, iné sa s ňou zoznamujú a niektoré implementujú časti, ktoré považujú za užitočné, nutné. S týmto pojmom pracujú softverové spoločnosti, spoločnosti zaoberajúce sa industrializáciou, automatizáciou a ani si to možno neuvedomujeme ale I 4.0 sa stretávame denne. Ako ale I 4.0 súvisí s kvalitou, ako sa na ňu pripravujú, budú pripravovať kvalitári a čo to vlastne I 4.0 je? V nasledujúcich riadkoch som sa venoval I 4.0 hlavne z pohľadu priemyselných podnikov uvedomujúc si, že I 4.0 má oveľa širší rozmer a teda aj dopad na spoločnosť.

História vzniku pojmu Industry 4.0 a základné informácie

V roku 2011 Nemecký výskumný zväz pre vedu a ekonomiku (Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft) prišiel s výskumným programom s cieľom udržať Nemecko ako krajinu na vysokej technologickej úrovni a program nazval Industriálna revolúcia 4.0, resp. Industry 4.0. Podľa nich, I 4.0 odzrkadľuje spoločenskú zmenu spôsobenú prepojovaním fyzického, virtuálneho a sociálneho sveta. Je to v podstate celospoločenská zmena zasahujúca oblasť priemyslu, technickej štandardizácie, bezpečnosti, vzdelávania, právneho rámca, výskumu, prepojenia až po sociálne systémy, trh práce a nároky na pracovníkov, ich vzdelanie a špecializáciu.
Hlavná z myšlienok, prečo sa táto filozofia a teda tento pojem ujal a prečo sa začal presadzovať, je očakávaný nárast produktivity, výrobnej efektivity, zníženie energetickej a surovinovej náročnosti výroby, optimalizovanie logistických trás, inteligentná infraštruktúra a mnohé iné s tým spojené, prepojené veci súvisiace s rastúcou konkurenciou a tlakom na znižovanie spotreby pri výrobe v spojení s využívaním nových technológií.

Naspäť trochu do histórie, prečo 4-tá?

  1. Kvalita a Industry 4.0Priemyselná revolúcia (medzi rokmi 1760 – 1820) – využitie pary a mechanizácie.
  2. Priemyselná revolúcia (1870) – masová výroba a použitie elektrickej energie.
  3. Priemyselná revolúcia (od 1950) – využívanie počítačov a automatizácie.
  4. Priemyselná revolúcia (od roku 2011) – Kyberneticko – fyzikálne systémy.

Pre jednoduchšiu vizualizáciu pripájam obrázok 1, pomerne často s touto témou spájaný na internete [5].

Či bolo revolúcií viac, nie je možno až také dôležité. Vyššie spomenuté odzrkadľujú hlavné zmeny v myslení a prístupe.

Niečo o I 4.0, hlavné prvky a riešenia
Prvýkrát bol tento program prezentovaný na výstave v Hanovery 2011. I 4.0 je súčasný trend automatizácie a výmeny dát výrobných technológií založený na hlbokej priemyselnej integrácii prostredníctvom informačných technológií a s tým spojené spracovanie dát. Táto integrácia má 4 základne charakteristiky:

  1. Kvalita a Industry 4.0Vertikálna integrácia výrobných systémov – informačné previazanie všetkých systémov naprieč celou štruktúrou podnikov. Smart – produkčné systémy, závody, produkty, prepojené logistické systémy, marketing, služby orientované na individuálne potreby špecifických požiadaviek klientov – personalizácia.
  2. Horizontálna integrácia – previazanie naprieč dodávateľským reťazcom – prepojenie dodávateľov – odberateľov, od výrobcu až po koncovú distribúciu k zákazníkovi, servis. Jedná sa o novú generáciu globálnych, hodnotu pridávajúcich prepojení, sietí, zahŕňajúca integráciu partnerov a zákazníkov.
  3. Integrácia inžinierskych procesov – ide o integráciu v rámci celého životného cyklu (od plánovania životného cyklu, vývoj, realizáciu, testovanie až po popredajné služby).
  4. Akcelerácia cez exponenciálne technológie – toto nie sú úplne nové technológie, len sa stávajú prístupnejšie pre širšie využitie a ich hlavnou úlohou je umožnenie individuálnych riešení, zvýšenie flexibility a šetrenie nákladov v procese industrializácie.

Riešenia, ktoré napomáhajú k prechodu na koncept I 4.0, som na internete našiel rôzne s rôznymi pomenovaniami a rôznym rozdelením. Mne osobne sa pozdáva štruktúrované rozdelenie podľa [7], hodnotenie pripravenosti Švajčiarska.

1. Vertikálna integrácia výrobných systémov:
• IT Integrácia,
• Analýza a data management,
• Cloudové riešenia,
• „Operačná efektivita 2.0.

2. Horizontálna integrácia:
• Optimalizácia biznis modelu,
• „Smart“ dodávateľský reťazec,
• „Smart“ logistika,
• Management IT bezpečnosti,
• Nové modely zdaňovania,
• Nový IP management.

Kvalita a Industry 4.03. Integrácia inžinierskych procesov:
• 10 typov inovácií,
• Model inovácie efektivity,
• Efektívny management produktu.

4. Akcelerácia cez exponenciálne technológie:
• Nové modely obchodného podnikania,
• Organizácia vzdelávania.

V iných literatúrach sú používané pojmy, ktoré sú možno jasnejšie už po prečítaní ich názvu. Tie najpoužívanejšie, najcitovanejšie uvádzam aj s krátkym vysvetlením, čo je ich podstatou.

  • Kyberneticko – fyzikálne systémy (CPS – Cyber-physical systems) – fyzické zariadenia na zber dát, ich spracovanie, distribúciu a ich vzájomné prepojenie cez internet.
  • IoT – Internet of Thing – sieť fyzických jednoznačne identifikovateľných objektov – zariadení a iných predmetov so zabudovanou elektronikou, softvérom, senzormi a pripojením k sieti (CPS), ktorý umožňuje týmto objektom zber a výmenu údajov. IoT pripojené predmety ovláda na diaľku cez existujúce sieťové infraštruktúry s cieľom zvyšovania efektivity. S IoT pojmom sú spájané aj pojmy ako M2M (Maschine-to-Maschine) alebo M2M (Maschine-to-Men).
  • IoS – Internet of Services – najlepšie vystihuje IoS výraz „cloud computing“ – pripojenie sa svojím zariadením ku externému úložisku, sieti, SW, službe atď.
  • PLM (Product lifecycle management) Systems – je to SW na komplexné riadenie výrobku, od konštrukcie až po samotné používanie. Umožňuje vertikálne prepojenie (v rámci spoločnosti) aj horizontálne prepojenie (zákazník – dodávateľ) obr.3. [8]
  • Digital Manufacturing a Aditívna výroba je vlastne použitie integrovaného počítačového systému zloženého zo simulácie, trojrozmernej (3D) vizualizácie, analýz a rôznych nástrojov určených pre spoluprácu pri tvorbe výrobku a výrobného procesu súčasne. Proces výroby je realizovaný postupne, preto je možné presne plánovať, určiť koľko materiálu a výrobných prostriedkov je treba. Umožňuje optimalizovať strojné vyťaženie a plánovanie materiálov, zdieľanie strojných kapacít, ich správu a riadenie.
  • AR (Augmented Reality) – prepojenie fyzického a virtuálneho sveta. Znamená to vytvorenie digitálneho dvojčaťa reálnemu svetu. Až keď je produkt digitálne pripravený, začne jeho fyzická produkcia. Pričom AR obsahuje všetky digitálne informácie z fyzického sveta. Úlohou je hlavne neustála optimalizácia a z efektívnenie procesu, produktu. Pri AR používame dva princípy:
    • Video see-through,
    • Optical see-through.
  • Kvalita a Industry 4.0Big Data – súbory dát o veľkosti peta bytov (1015), ktoré sú veľké a zložité až tak, že tradičné aplikácie pre spracovávanie dát nie sú schopné ich spracovať. Riešenie zahŕňa analýzy, zachytávanie, správu údajov, vyhľadávanie, zdieľanie, ukladanie, prenos atď. Presnosť v Big Data môže viesť k istejšiemu rozhodovaniu a lepším rozhodnutiam, môžu mať za následok vyššiu prevádzkovú efektivitu, zníženie nákladov a zníženie rizika. Jedná sa o zber všetkých možných dát generovaných všetkými zariadeniami ako napr. teplota, tlak, spotreba energie, napätie, dáta z PLC atď.

Prepojenie, spojenie a interakcia všetkých hore uvedených technológií, riešení sa nazýva „smart factory“, čiže prepojenie ľudí, strojov, zariadení, logistických systémov a produktov, ktoré dokážu navzájom komunikovať – obr. 4.

… viac sa dočítate v aktuálnom čísle časopisu.