Sme práve súčasťou štvrtej priemyselnej revolúcie?

Pred tým, ako vám odpoviem, môžem mať jednu otázku ja? Aký majú postoj slovenské priemyselné podniky ku téme Industry 4.0?

Je to rôznorodé. Stále dostávame otázky typu „načo nám to bude“, „aké konkrétne výhody Industry 4.0 prináša“ poprípade „nič také nepotrebujeme“. S akým otázkami ste sa stretávali vy?

Hneď od začiatku sme boli konfrontovaní rovnakými otázkami. Naši zákazníci technológiu poznali z médií, ale pýtali sa nás, čo to vlastne znamená, čo sa za témou Industry 4.0 skrýva a ako ju musím využiť, aby sme sa dostali ku žiadaným výsledkom. Z týchto dôvodov sme sa hneď od začiatku pripojili k rôznym výskumným projektom. Hľadali sme odpovede na ich otázky a čo môže Industry 4.0 priniesť nám – výrobcovi káblov. Zistili sme, že veľa tém úzko súvisí s káblami a pripojením. Veď aj pojem Industry 4.0 vo všeobecnosti znamená budovanie siete – všetko je prepojené a káble tam zohrávajú dôležitú úlohu. Výsledky z výskumných projektov boli dôležité a pomohli definovať našu stratégiu v Industry 4.0. Veď skupina Lapp robí prepojenia medzi zariadeniami.

Späť k mojej prvej otázke. Sme svedkami štvrtej priemyselnej revolúcie?

Závisí to od mnohých faktorov. Musíme sa pozrieť do minulosti. Asi pred desiatimi rokmi sa začali diskusie o využití ethernetu v priemyselných závodoch. Ľudia používali ethernet v kanceláriách a povedali si: prečo to neskúsiť aj vo výrobe. Začali sa vymieňať existujúce priemyselné zbernice, respektíve sa tieto zbernice pripájali cez ethernet. Zákazník však žiadne výhody nevidel. V minulosti mali Profibus káble dva drôty a teraz máme ethernetové káble s ôsmimi drôtmi. Aká je to teda výhoda? Veď musím prepájať oveľa viac káblov.

Teraz, o 10 rokov neskôr, sme sa dostali ďalej. Ľudia začínajú badať nové možnosti. Máme snímače a iné komponenty pripojené na rovnakej sieti a môžeme z nich získať informácie. Informačné systémy ako napríklad SAP získali priamy prístup k údajom z výroby. Teraz sa dá priamo komunikovať so snímačom priamo vo výrobe. Zoberme si taký RFID snímač, ktorý zbiera údaje z RFID tagov na palete alebo na dopravníku. Tieto údaje sa automaticky ukladajú do ERP systému. Z výroby získame obrovské množstvo údajov. Dostávame sa do fázy, ktorá je podľa môjho názoru dôležitejšia ako prvá.

Hovoríte o big data?

Presne tak. Ľudia začínajú zase uvažovať, ako môžu big data využiť. V priemysle sa to práve teraz deje. Big data je veľmi úzko prepojené s Industry 4.0. Zoberte si takého majiteľa spoločnosti alebo výkonného riaditeľa – ich nezaujímajú snímače alebo protokoly. No v novinách si prečítajú o výhodách Industry 4.0, investujú financie na implementáciu a posunú výrobu a produkty na inú úroveň.

Čo myslíte pod pojmom na „inú úroveň“? Viete pomenovať konkrétne výhody implementácie Industry 4.0?

Jednou z veľkých výhod je prediktívna údržba. V informačných systémoch je uložené množstvo údajov z výrobných procesov, ktoré sa dajú využiť na predikciu porúch v závodoch. Napríklad, súčasná spotreba na výrobnej linke je vyššia ako štandardná. Po preskúmaní údajov údržba zistí, že jeden motor sa správa inak a na základe údajov z minulosti a predikcie navrhne výmenu. Údržba resp. výmena chybného komponentu sa dá naplánovať vopred, čiže nehrozí nepredvídaná odstávka výrobného procesu. S big data vieme naplánovať výmenu komponentov oveľa jednoduchšie. To je prediktívna údržba.

Spomínali ste, že kvôli Industry 4.0 ste sa pripojili k výskumným projektom. Aké výsledky ste dosiahli?

Spojili sme sa s ďalšími veľkými výrobcami automatizácie do projektu Smart Factory. Cieľom výskumného projektu bolo v priebehu 160 dní vyrobiť modulárny stroj z existujúcich komponentov, ktorý by ukázal výhody Industry 4.0. Jednalo sa o stroj vyrábajúci puzdro na vizitky. Išlo o štandardný výrobný proces, no filozofia stroja bola vcelku inovatívna. Myslíme si, – nielen v skupine Lapp, ale aj iné spoločnosti z projektu – že budúcnosť výroby budú predstavovať individuálne produkty, ktoré budú akceptovať požiadavky zákazníkov. Víziou projektu bol modulárny a ľahko konfigurovateľný stroj.
Súčasné výrobné stroje majú hlavnú riadiacu jednotku, ktorá riadi celý výrobný proces. Ak chcete v takejto štruktúre niečo zmeniť, pridať tlačiareň alebo RFID snímanie, musíte preprogramovať proces. Integrácia nových procesov môže zabrať pracovníkom aj mesiace.

Cieľom Smart Factory bola modularita výrobného procesu. Ak napríklad do výrobného procesu pridáte laserovú tlačiareň, tá bude automaticky pripojená a dostupná bez namáhavého nastavovania. Tento koncept sme nazvali Plug & Produce (pripoj a vyrábaj). Po pripojení konektora do zásuvky a stlačení tlačidla „Štart“ sa výrobný proces automaticky spustí. V tomto prípade môže výroba a testovanie takéhoto modulu prebiehať u konkrétneho výrobcu. Neskôr ho prinesie na miesto realizácie a zapojí do výrobného procesu, systém ho automaticky identifikuje a spustí výrobný proces. Jeden modul môže výrobca strojov z výrobného procesu odstrániť a druhý pridať. Výsledky našej spoločnej práce sme potvrdili a predviedli na Hannover Fair tento rok.

Čo z projektu Smart Factory malo najväčší úspech?

Určite modularita. Poradie modulov na stroji nemusí byť rovnaké ako výrobný proces. Môžeme meniť poradie, vybrať moduly alebo vložiť nový modul medzi ostatné. Ak máte za sebou 100 modulov, je veľmi ťažké vložiť jeden úplne nakoniec. Tak ho jednoducho vložíte na iné miesto. Na výrobnom procese sa ale nič nezmení. Každý modul mal integrovaný RFID tag, pomocou ktorého modul poznal svojich najbližších susedov.

Modularita výrobného stroja predstavovala pre nadradené systémy veľkú výzvu?

Hovorím o diametrálne odlišnom spôsobe výroby. Pri výrobe stroja prednedávnom ste museli poznať celý výrobný proces vopred. Ak chcel zákazník niečo zmeniť, tak to bolo príliš komplikované. Ak máte koncept Plug & Produce, riadiaca jednotka nevie, ako vyzerá kompletný výrobný proces. Modul sa po pripojení „ohlási“ riadiacemu systému a povie mu, kde sa nachádza a čo dokáže robiť. Tieto informácie sa automaticky uložia do ERP systému. Môže sa dynamicky upraviť objednávací formulár a zákazník si môže vybrať ďalšiu službu – napríklad laserové gravírovanie.

S akými problémami ste sa pri návrhu systému Industry 4.0 stretli v skupine Lapp?

Skupina Lapp nevyrába riadiace systémy ani softvér. Z pohľadu Industry 4.0 sme sa zamerali na ethernet. Napríklad pri projekte Smart Factory sme používali na pripojenie k hlavnej siete káble CAT 6A s prenosovou rýchlosťou do 10 Gbit/s. Keďže je na hlavnej sieti prepojený celý závod, je dôležité mať vysokú prenosovú rýchlosť. V prípade kamier sme použili káble CAT 5E pracujúce do prenosovej rýchlosti 1 Gbit/s. Iný prípad predstavovalo pripojenie snímačov. Kvôli tomu sme vyvinuli veľmi tenký kábel s prenosovou rýchlosťou 100 Mbit/s. Snímače sú väčšinou umiestnené na malom priestore a kábel preto musí mať veľmi malý polomer ohybu. Dokonca sme zmenili typ konektora – pre tieto najužšie káble používame konektor M8, ktorý nie je veľmi typickým zástupcom v priemyselnom prostredí. My ho začíname používať stále viac a viac. Je ideálnym kandidátom pre Internet of Things alebo kyber-fyzické systémy.

Kyber-fyzický systém?

V projekte Smart Factory sa nachádza chápadlo, ktoré nepracuje na pneumatickom, ale na elektrickom princípe a má v sebe integrované rozhranie Profinet. Čiže veľmi malý komponent je pripojený k ethernetu a samostatne komunikuje s nadradeným systémom. To je ideálny príklad kyber-fyzického systému.

Využíva skupina Lapp tieto trendy vo vlastných výrobných závodoch?

Vo výrobe sme rozbehli jeden projekt, ale nie kvôli Industry 4.0. Až po implementácii sme zistili, že sa jedná o ukážkový príklad. Možno ste počuli, že na našich stránkach máme konfigurátor káblov a konektorov série EPIC. V tomto konfigurátore si môže zákazník individualizovať produkt presne podľa svojich predstáv, či už podľa výkresu alebo pomocou webového nástroja.

Zatiaľ to neznie ako Industry 4.0.

Dôležité je, čo sa deje procesne v pozadí. Prvá fáza je konfigurácia. Zákazník si vytvorí alebo upraví konektor. Ihneď dostane predajnú cenu a môže si produkt objednať priamo cez stránku. Objednávka sa dostane priamo do SAP systému a odtiaľ priamo do výroby, kde sa zaradí do produkčnej fronty. Vyrobili sme vlastný flexibilný stroj, ktorý automatizovane vyrába tieto konektory, zabalí ich a vloží do kartónovej škatule a vyplní adresu doručenia. V týchto krokoch mu neasistuje žiadny zamestnanec. V tomto prvotnom projekte človek zatiaľ kontroluje prichádzajúce objednávky z internetovej stránky – skôr kvôli vyladeniu systému. Teraz to už znie ako Industry 4.0 – máme konfigurátor, flexibilný výrobný stroj a možnosť malej objednávky. V tejto verzii je minimálny objem štyri kusy. Našim cieľom je jeden kus.

Čo by mali výrobné spoločnosti vedieť ešte pred implementáciou Industry 4.0?

Mali by vedieť, aké technológie sú práve dostupné, musia ich vedieť použiť a riešiť údržbu. Know-how je veľmi dôležitý. Jeden konkrétny sieťový príklad: ak mám v celom výrobnom závode profibus, neznamená to, že môžem ihneď implementovať a udržiavať ethernetovú sieť. Sú to dve kompletne odlišné technológie.

Veľkí výrobcovia, napríklad automobilové závody, majú niekoľko stoviek ľudí zodpovedných za údržbu. Tieto výrobné koncerny vo svojich výrobných procesoch nezmenia nič, čo by nevedela údržba opraviť.

V dnešnej dobe sú vedomosti dosť podceňovaná téma. Ľudia rozprávajú o nových, pekných a „vyblýskaných“ technológiách – tablety vo výrobe, rozšírená realita, RFID systémy. Ale keď ich nebudú vedieť udržiavať, je kontraproduktívne ich vôbec vo výrobných procesoch nasadiť.
Alebo vo svojom výrobnom závode nedodržiavam základné IT bezpečnostné podmienky a hackeri mi napadnú systém. Technológia je dôležitá, ale znalosť technológie ešte dôležitejšia.

Horúcou témou je IT bezpečnosť v priemysle.

Úplne s vami súhlasím. Výrobcovia strojov nie sú IT špecialisti. Vedia naprogramovať PLC, pridať a nakonfigurovať snímače a pripojiť stroj k sieti. Ich v podstate nezaujíma aká ethernetová sieť je vo výrobnom závode alebo ako je riešená IT bezpečnosť. Štandardne majú títo výrobcovia dve oddelenia: IT, ktoré rozpráva o IP, MAC adresách a výrobné, ktoré rozpráva o signáloch a prúdoch. No súčasnosť si žiada symbiózu medzi týmito oddeleniami. Len takto sa dostane bezpečnosť v automatizácii do povedomia všetkých zúčastnených.

Ako bude vyzerať ďalšia priemyselná revolúcia? Továrne bez ľudí?

V skutočnosti si myslím, že už aj víziou Industry 4.0 je výrobný závod bez zamestnancov, v ktorom budú pracovať iba roboti. No nemyslím si, že sme už v takom štádiu. Ľudia v priemyselných závodoch stále pracujú a stále ich budeme potrebovať. Veď to sa dialo aj v minulosti. Ťažké manuálne pozície nahradili roboty a ľudia sa presunuli na iné pozície, napríklad do údržby.

Ďalšiu priemyselnú revolúciu sa neodvážim predpovedať. Mobilné telefóny prišli pred ôsmymi rokmi, tablety pred piatimi a už dokázali kompletne zmeniť život celej spoločnosti. Teraz máme k dispozícii veľké množstvo rôznych technológií, no musíme sa naučiť ich využiť v priemysle.

Napríklad medzi skupinou Lapp a zákazníkmi je stále užší kontakt. Reagujeme oveľa rýchlejšie a dodávame personalizované produkty porovnateľné s kusovou výrobou. Osobne si myslím, že ešte nevidíme na koniec tejto revolúcie. Najbližšie môžeme očakávať výrobu rôznych produktov pre rôznych zákazníkov aj pri minimálnych množstvách.

Nutná otázka pre výrobcu káblov na záver. Nebojíte sa stále viac nasadzovaných bezdrôtových technológií?

Bezdrôtové technológie sú všade okolo nás. A zákazník potrebuje prepojenia a je mu jedno, či drôtové alebo bezdrôtové, hlavne musia byť spoľahlivé. Pre nás je dôležité pochopiť zákazníkov a ponúknuť im širšie riešenia. Nemyslím si, že všetko výrobné zariadenie bude prepojené bezdrôtovo. Musíte myslieť nato, že vo výrobe potrebujete aj napájanie. V tejto dobe ešte nemáme riešenie na bezdrôtový prenos energie na veľké vzdialenosti. Druhý faktor je rušenie – vo vnútri výrobných závodov je obrovské množstvo rušiacich prvkov.

Pre pohyblivé zariadenia ako sú tablety, mobily, PDA alebo pre transportné systémy bez vodiča je bezdrôtová technológia priam stvorená. No pre fixne inštalované prvky je oveľa jednoduchšie použiť káble.