Konferencia Robotika
Konferencia Robotika

Priemysel 4.0 je riadenie ekonomiky v reálnom čase

V automatizácii začal podnikať rok pred Nežnou revolúciou a v súčasnosti jeho firma oslavuje pekných 25 rokov existencie. Tvrdí, že je automatizérom už 33 rokov, s výrazmi tváre, ktoré strúhal počas nášho rozhovoru, by sa však s prehľadom uživil aj ako herec. Debata bola o všeličom, o jeho profesijných začiatkoch, o nezriedka nelichotivých skúsenostiach s postojom kompetentných k prostrediu s nebezpečenstvom výbuchu v slovenských fabrikách a tiež o populárnom pojme dneška Priemysle 4.0. Ing. Peter Ratkoš, riaditeľ a konateľ APLI s.r.o. bol vďačný adept na rozhovor, ktorý sršal dobrou náladou a svojím sýtym smiechom by prebudil aj mŕtvolu.
Priemysel 4.0 je riadenie ekonomiky v reálnom čase

Ste jeden z mála ľudí, ktorí na vlastnej koži zažili PLC a riadiace systémy československej výroby. Aké to bolo?

O tejto histórii nenájdete na internete takmer žiadne informácie. Mal som to šťastie, že som sa na začiatku kariéry dostal do firmy ZPA, ktorá medzičasom zmenila niekoľkokrát meno a dnes je známa pod názvom PPA. ZPA bola vtedy československá spoločnosť, pretože mala výrobné fabriky a projekčnú časť aj v Čechách. Tu som sa v roku 1982 dostal k jednému z prvých programovateľných logických automatov Zepalog-P, s ktorým som robil aj svoju diplomovú prácu. Rád by som spomenul niekoľko najznámejších programovateľných automatov, ktoré v tom čase na území Československa existovali. Najpoužívanejším bol asi Zepalog-P, ktorý sa dokonca exportoval do zahraničia, s rozmermi skrine 1800 x 800 x 800 a logický procesor mal vytvorený z TTL obvodov, lebo procesory 8080 sa v Piešťanoch ešte nevyrábali. Disponoval 1024 binárnymi vstupmi/výstupmi, analógové boli len vo forme komparátorov. Išlo o čistý logický a sekvenčný automat, keďže ponúkal aj možnosť časovania. Disponoval vnútornou pamäťou 1024 bitov RAM pre odkladanie vnútorných premenných a vyrábal sa v Blansku.

Pôvodne to bola jednotka styku s prostredím pre veľký počítač, ktorú vlastne rozšírili o dve dosky programovateľného logického procesoru. Programoval sa cez diernu pásku. Ďalší menej používaný automat mal označenie PLA-8 s 64 vstupmi/výstupmi. O ňom som na internete nenašiel nič. Vyrábal sa v ZPA Trutnov, mal EPROM pamäť, takisto sa programoval z diernej pásky. Pre tento automat som vtedy dokonca na PC vytvoril prekladač, kde sa v editore písali inštrukcie. Blansko si vyrábalo svoj počítač pre programovanie, ktorý mal vlastný logický jazyk písaný v texte. Ďalším logickým automatom bolo hardvérové PLC Diamo na báze modulovej skladačky určené hlavne pre banský priemysel, čiže s vyššou spoľahlivosťou. Vo Vyškove sa začal koncom 80-tych rokov vyrábať systém Sauter v zakúpenej licencii. Išlo o systém určený pre riadenie budov s modulárnym softvérom. Na Slovensku vznikol v polovici 80-tych rokov ešte PLC systém Midas, zložený z procesorových 2-bitových rezov vyrábaných v Piešťanoch. Boli aj iné systémy, ale tie sa nasadzovali obmedzene.

Medzitým sa objavili počítače IBM/PC a na ich báze vymysleli v Žiline riadiaci systém SM50/40, ktorý kritizovali českí vývojári s názorom, že PC nemôže byť riadiacim systémom, pretože je nespoľahlivé. Na tomto systéme bežal operačný systém CM/P, čo bol v princípe predchodca DOSu. Na českej strane vo Výskumnom ústave matematických strojov vyvinuli systém Deris, decentralizovaný systém zložený z dvoch systémov. Jedným boli PLC automaty založené na technológii východonemeckej U880(Z80) s ruskými EPROM pamäťami, ktoré bohužiaľ mali tendenciu „zabúdať“, čo bolo samozrejme nebezpečné pre akýkoľvek riadiaci systém a druhým systémom bol procesor pre spojité číslicové riadenie vyvinutý na báze počítačov rady ADT4000.

Ako ste toto „zabúdanie“ ošetrili?

Vytvorili sme mechanizmus na kontrolu obsahu pamäte prostredníctvom výpočtu súčtu všetkých bajtov, niečo na spôsob paritného bitu. Ak súčet nesedel, proces sa zastavil a vydalo sa hlásenie. Nebol to hardvérový, ale len softvérový watchdog, pretože do hardvéru sa už nedalo vstúpiť. Preprogramoval som firmvér v asembléri a optimalizoval v 2 kB pamäti až na úroveň inštrukcií. V originálnom firmvéri sa nachádzali len základné bloky typu AND/OR. Systém bol určený pre jadrovú elektráreň Mochovce, pre ktorú vymysleli jeden veľký univerzálny automat pre riadenie servopohonov s asi 8 vstupmi a 4 výstupmi pre povely a stavy pohonov. Toto bolo do firmvéru PLC doprogramované a časovo optimalizované ako samostatný modul.

Aký bol osud spomínaných československých logických automatov?

Otvorením hraníc po páde železnej opony a príchodom firiem zo západu ako Siemens, Honeywell a pod. postupne všetky zanikli. Jedine Diamo sa pretavilo do firmy ZAT a myslím, že ešte jedna spoločnosť z Kolína doteraz vyrába riadiace systémy. Československé PLC a riadiace systémy boli na primeranej úrovni technickej základne, dovolím si tvrdiť, že aj na porovnateľnej tých zo zahraničia. Zánik bol však nezadržateľný, pretože po revolúcii zanikli oddelenia technického rozvoja resp. vývoja, keďže sa presadzovala myšlienka, že sa nebude predsa vyvíjať to, čo už vyvinuli na západe a navyše na vývoj nebol ani kapitál.

V zákulisí sa občas šíria reči, že zabezpečenie prostredia s nebezpečenstvom výbuchu v priemyselných fabrikách nie je vždy ideálne. Aké sú vaše skúsenosti?

O výbušnom prostredí sa hovorí vo všetkých fabrikách, kde to je opodstatnené, najmä v chemickom a petrochemickom priemysle. Na iniciáciu výbuchu je potrebný výbušný plyn alebo horľavý prach (ten sa veľmi podceňuje), kyslík a samotná iniciácia. My sa našou činnosťou snažíme iniciácii zabrániť, čiže inštalujeme buď bariéry resp. ochrany na zníženie energie potrebnej na výbuch, alebo projektujeme zariadenia s ATEX certifikátom. Nie je však nič horšie, ako keď presviedčate zákazníka budujúceho sušiareň mlieka, že sušené mlieko je výbušné. Podarilo sa mi na internete objaviť fotku vybuchnutej sušiarne a keď som ju predložil riaditeľovi firmy, tak ihneď odsúhlasil inštaláciu Ex prvkov aj na miestach, kde neboli navrhnuté, ale protokol o prostredí ich vyžadoval. Druhým extrémom je, keď zákazník požaduje Ex prvky aj mimo Ex zóny, teda v základnom prostredí.

Nebezpečné prostredie je napríklad aj v pivovare, kde môže vybuchnúť silo s jačmeňom. V dôsledku prirodzených biologických procesov sa v sile zvyšuje teplota až na úroveň výbušnej teploty, preto sa silo prevetráva, alebo chladí. Spomínam si na udalosť z konca 90-tych rokoch, keď sa v jednom slovenskom pivovare pre odlíšenie fľašiek lepil na hrdlá alobalový kryt á la šampanské. V pivovare putujú vratné fľaše najskôr do umývačky, kde sa na ich umývanie používa voda, kyselina a lúh. Lúh reagoval s hliníkom a vznikala vodíková atmosféra. Na dôvažok, aby nestrácali energiu, teplý lúh odkladali do nádrže. A tá jedného pekného víkendového dňa vybuchla. Našťastie výbuch nespôsobil žiaden úraz, iba poškodenie technológie. Zmena technológie nebola posúdená a prenesená do protokolu o prostredí, ani nebola urobená analýza hazardu zmenou výrobného procesu.

Iným príkladom je sírouhlík. Je to plyn s veľmi nízkou zápalnou teplotou. Vzniká pri výrobe viskózneho vlákna, ktorého základnou vstupnou surovinou je drevná celulóza. Tá sa pomelie na kašu a za pôsobenia ďalších látok, predovšetkým kyseliny sírovej a lúhu, vzniká viskóza. Pri tejto chemickej reakcii z celulózy uniká uhlík, reaguje s vodíkom a sírou a vzniká sírouhlík. Ten sa v rámci celého výrobného procesu využíva pri chemickej reakcii a preto sa zachytáva. Jedna z prvých aplikácií našej firmy v jej histórii bola automatizácia prania viskózneho vlákna resp. odsávania vzniknutého sírouhlíka, ktorý je nielen výbušný, vysoko korozívny ale navyše aj nervovoparalytický. Pri realizácii tejto zákazky došlo k nehode, keď sírouhlík vybuchol v kotle a odtrhlo jeho poklop s priemerom asi 2,5 metra. Vlákno dlho ležalo v otvorenom kotle a nahromadil sa tam sírouhlík, ktorý pri nízkej koncentráciou vybuchuje. Stačila malá iskra a poklop s hmotnosťou asi pol tony letel vzduchom. Našťastie dopadol len na zem, nikoho nezranil a ani nič nepoškodil.

Prostredie s nebezpečenstvom výbuchu sa môže objaviť na rôznych miestach, čo vedia kvalifikovane posúdiť kvalitní technológovia a projektanti. Tí však na Slovensku postupne aj so svojimi skúsenosťami vymierajú a noví ich nenahrádzajú. Zdá sa, že nie je spoločenská zákazka, aby tu nejakí boli, keďže sa na Slovensku prakticky žiaden priemysel nevyvíja. V ostatnom čase som mal možnosť navštíviť nové menšie výrobné závody z rôznych priemyselných odvetví a bol som zhrozený, ako sa v nich pristupuje k riešeniu problematiky výbušného prostredia. Videl som napríklad, že nie všetky obvody v potenciálne výbušnom prostredí boli iskrovo bezpečné resp. vyhovovali požiadavkám ATEX a to išlo o technické prostriedky umiestnené na striekacej linke v prostredí jej vzduchotechniky, odkiaľ sa odsávajú pary. Ani v samotnej projektovej dokumentácii nebolo uvedené, že sa má inštalovať technika s príslušnou ochranou vhodnou do prostredia s nebezpečenstvom výbuchu. Druhý prípad bol prívod zemného plynu pre ohrievače, ktorý sa ťahal krížom cez celú výrobnú halu a nebolo uskutočnené ani len stanovenie úrovne nebezpečenstva prostredia a posúdený prípadný úniky plynu. Tým druhým sa nie je potrebné zaoberať, pokiaľ protokol o prostredí neoznačí priestor za nebezpečný, je to však stále pohybovanie sa na tenkom ľade. Teraz je v platnosti inovovaná norma pre stanovenie prostredia, ktorá sa zlepšila oproti prechádzajúcej. Je presnejšia a výsledky stanovenia prostredia budú v určitých prípadoch s vyššou pravdepodobnosťou rovnaké pri rôznych posudzovacích komisiách.

Priemyselný svet zachvátila mánia Priemyslu 4.0. Aký je váš názor na túto koncepciu?

Vývoj ide stále dopredu, ale zdá sa, že v priemysle to bude iné ako v spotrebnom živote. A toho sa práve týka téma Priemyslu 4.0. Začnem tým, že industria znamená po latinsky okrem iného pracovitosť alebo činorodosť. Ja vnímam vývoj slovenského priemyslu stále ako pracovitý, veď roboty sa naprogramujú a následne sú pracovité, nie však činorodé. V momente ako budú činorodé, majú ľudia vo všeobecnosti problém s Gaussovou krivkou. Gaussova krivka sa dá nasadiť na všetko vrátane inteligencie ľudí a z nej následne vyplýva, že veľmi inteligentní a naopak ľudia s podpriemernou inteligenciou nebudú potrební. Je to smutné, ale vývoj speje k tomu, aby sme tu mali systém, ktorý bude veľmi pravdepodobne inteligentnejší ako ľudia, bude rýchlejší, s rýchlejšími reakciami a analýzou dát. Ja stále rozmýšľam, či ešte prebieha Priemysel 3.9, alebo už je Priemysel 4.1, pretože o Priemysle 4.0 sa hovorí viac ako 5 rokov, čo nesvedčí o žiadnom vývoji. Ak by sme to mali aplikovať na softvér, tak 4.0 by trval maximálne dva roky. Ďalšia vec v súvislosti s koncepciou Priemysel 4.0 je jeho vízia.

Tá sa mi zdá vyslovene ekonomická, lebo myšlienka cloudu je krásna, ale je to len optimalizácia nákladov na ukladanie dát. Na druhej strane si neviem predstaviť, že by priemyselný podnik ukladal svoj vývoj a nápady na cloud. Priemysel 4.0 má napomôcť urýchleniu resp. optimalizácii výroby. A to až do takej miery, že keď si z chladničky vyberiem liter mlieka a vypijem ho, tak na družstve v Hornej Dolnej sa vzápätí dozvedia, že musia nadojiť liter mlieka. Ide vlastne o optimalizované riadenie ekonomiky v reálnom čase.

Hovorí sa, že Priemysel 4.0 prinesie niečo podobné ako bitcoiny, že fabriky si medzi sebou budú platiť svojimi virtuálnymi menami, aby neboli závislé od výkyvov kurzov súčasných mien. Podľa môjho názoru to má nahradiť bártrový obchod. Priemysel 4.0 však nehovorí nič o ľuďoch, ale len o výrobe a ekonomike. Z konceptu Priemysel 4.0 akurát vyplývajú požiadavky na budúcich zamestnancov a tie sú výrazne vyššie ako dnes. Dokonca aj na roľnícke družstvá budeme potrebovať erudovaných servisných pracovníkov, pretože nové poľnohospodárske vozidlá už disponujú sofistikovanými riadiacimi systémami a na servisný zásah nebude postačovať ručné náradie. Jednoducho bude veľký dopyt po ľuďoch s vyššou mierou znalostí, ale vôbec nie je jasné, čo bude s ľuďmi s nízkou mierou znalostí a vzdelania, ktorých prácu ľahko nahradia roboty. Myslím, že tento systém, ako taký, nemá zatiaľ rozumné riešenie. Speje to k sociálnej revolúcii, prípadne až k vojne. V dôsledku moderných technológií sa stráca aj sociálny kontakt a nahrádza ho virtuálna realita a virtuálne siete, o ktorých Priemysel 4.0 zatiaľ nehovorí. Virtuálna realita je najväčšie nebezpečenstvo pre ľudské sociálne vzťahy a podľa mňa spôsobuje odcudzenosť, citovú prázdnotu a vedie k deštrukcii človeka.

Jedným z pilierov konceptu Priemysel 4.0 je robotika. Bude pre ľudstvo spásou alebo prekliatím?

Roboty sú pre existujúci výrobný systém výhodné, pretože pracujú v priebehu dňa podľa potreby a netreba im dávať mzdu. Fixné náklady predstavujú len účtovné odpisy za roboty a spotrebovanú energiu, ktoré sú značne menšie ako mzda, keďže roboty začínajú lacnieť. S robotom nepotrebujete dvojzmennú ani trojzmennú prevádzku, pretože je schopný pracovať 24 hodín denne. Jediné riziko je, že sa pokazí. Ak však máte dobre zabezpečený servis, tak do hodiny ho máte opravený.

Roboty resp. humanoidov s vysokou mierou inteligencie však vnímam skôr ako hrozbu pre ľudstvo. Je veľkou otázkou ako sa vývoj posunie z hľadiska poznania nášho vedomia a aplikovania inteligencie do stroja. Automatizovaná či humanoidná vojenská armáda môže viesť k záhube ľudstva, napriek existencii zákonov, Asimovými počínajúc. Humanoidy sú v princípe o automatizácii. Ale automatizácia nie je len o priemysle, je to o všetkých systémoch, ktoré sú strojmi-entitami. Nedávnom som videl film Andrew – člen našej rodiny, ktorý výstižne zobrazil možnú problematiku humanoidných robotov. Scifi nápadov je neúrekom, veľa z nich sa stane naozaj aj realitou, ale nikto nehľadá, či nepozná riešenie, ako to urobiť, aby ľudský svet fungoval aj po Priemysle 5.0.

Čo bude Priemysel 5.0?

Ak bude, tak to už bude planéta robotov, alebo automatizovaných entít (autoentít), ktoré budú činorodé, navzájom informačne prepojené, so silnými analyzačnými a syntetickými schopnosťami a rola človek na tomto svete začne byť ešte viac otázna.