TOP technologické trendy pre inteligentný priemysel 2019

Digitálna transformácia napreduje čoraz intenzívnejším tempom naprieč všetkými odvetviami vrátane priemyslu. Nové technológie totiž prinášajú podnikom množstvo benefitov, najmä v oblasti produktivity, kvality a flexibilnosti procesov. Zároveň sa čoraz viac skracuje aj návratnosť takýchto investícií. Riešenia na báze internetu vecí (IoT) a implementácie systémov inteligentného priemyslu sa preto postupne stávajú normou. Digitálne dvojča, kognitívne technológie či multiagentové systémy patria medzi kľúčové trendy v oblasti inteligentného priemyslu (Smart Industry) roku 2019 aj nadchádzajúceho obdobia priemyselnej transformácie.
TOP technologické trendy pre inteligentný priemysel 2019

Digitálna transformácia priemyslu, zavádzanie prvkov Priemyslu 4.0 a riešení na platforme priemyselného internetu vecí (IIoT) expandujú. Bariéra medzi prevádzkovou (výrobnou, OT) a informačno-komunikačnou technológiou (IT) sa prelomila a podniky čoraz intenzívnejšie adaptujú integračné stratégie. Nové technológie a globálne sa rozširujúca digitalizácia otvorili cestu ére kyberpriemyslu. Podľa prieskumu PwC podniky očakávajú dvojnásobné rozšírenie digitalizácie z pôvodných 33 % z roku 2016 až na 72 % do roku 2020. Podniky sa primárne plánujú zamerať na vertikálnu integráciu a produktový rozvoj a inžiniering.

Nástup a implementácia digitálnych technológií do komplexných priemyselných prostredí predstavuje sukcesívny proces, i v ňom však možno registrovať prevažujúce trendy. V súčasnosti sa za jednu z najdôležitejších technológií považuje digitálne dvojča. Takmer 75 % globálnych podnikov zavádzajúcich IoT riešenia potvrdilo medzinárodnej konzultačnej spoločnosti Gartner, že sa chystá túto technológiu do svojich procesov implementovať do roku 2022. Digitálne dvojča v spojení s umelou inteligenciou, resp. inými kognitívnymi technológiami, budú nositeľmi najvýraznejšieho rozvoja aj mimo priemyslu a logistiky.

Štúdia spoločnosti PwC: Industry 4.0: Building the digital enterprise

Nastupujúce technológie sú často označované ako prelomové práve preto, že významným a predovšetkým bezprecedentným spôsobom rozvracajú etablované procesy. Zároveň sa stávajú nevyhnutnými prostriedkami budovania nových výrobných procesov, ktorých miera efektívnosti aj optimalizácie prevádzkových nákladov by bola nedosiahnuteľná konvenčnými nástrojmi.

Overené technologické a strategické modely strácajú vo veku digitálnej transformácie a nových technológií svoju relevantnosť. S ohľadom na udržateľnosť výrobných procesov, zvyšovanie konkurencieschopnosti a generovanie žiadanej pridanej hodnoty musia spoločnosti pristupovať k inovovaniu priemyselných a podnikových procesov, ako aj k riadeniu zásobovacieho reťazca, a to čoraz promptnejšie a flexibilnejšie, vrátane osvojovania si nových technológií a konceptov riadenia vyplývajúcich z digitalizácie.

Článok spoločnosti Gartner na tému presadzovania sa digitálnych dvojčiat v priemysle

Digitálne dvojča

Základný koncept digitálneho dvojčaťa sa vzťahuje na virtuálnu reprezentáciu fyzických objektov, procesov, ľudí, dát, systémov alebo prostredí. V súčasnosti sa využíva predovšetkým na monitorovanie zariadení a produktov vo výrobe a simulácie výrobných a logistických procesov, obzvlášť pri analýzach ohľadom potenciálnej optimalizácie. V takomto prípade slúži digitálne dvojča primárne ako nástroj analýzy a interpretácie dát ako aj na predikciu a rôzne prognózy. Vzhľadom na bezprostredný vplyv na výrobu možno tento druh digitálneho dvojčaťa považovať za pasívny.

Funkcionalita digitálneho dvojčaťa sa v prípade systémov Smart Industry a kyberneticko-fyzikálnych systémov (CPS) výrazne rozširuje. Na rozdiel od analyticko-interpretačnej a simulačnej funkcie pasívneho dvojčaťa má aj svoju aktívnu formu, ktorá umožňuje fyzickým objektom interagovať medzi sebou a s priemyselným prostredím nielen vo virtuálnom priestore, ale aj v reálnom.

Táto forma digitálneho dvojčaťa sa už považuje za virtuálny inteligentný agent. Najčastejšie sa využíva na operatívne plánovanie, riadenie a monitorovanie výrobných a logistických procesov alebo vybraných segmentov zásobovacieho reťazca. V dobe, keď sa virtualizácia a sociálne siete stali neoddeliteľnou súčasťou každodenného života, môžeme už teraz zaznamenať vzostup rôznych softvérových botov, automatizovaných služieb a autonómnych zákazníckych servisov založených na princípoch digitálneho dvojčaťa. V nadchádzajúcich rokoch možno očakávať, že vďaka prvkom umelej inteligencie sa budú technológie virtuálnych agentov využívať vo všetkých odvetviach. Virtualizácia totiž umožní transformáciu bežných výrobných prostriedkov alebo výrobkov na plnohodnotné inteligentné veci.

Kognitívne technológie

Vďaka nárastu senzorov v jednotlivých zariadeniach a ich celkovému rozšíreniu do výrobných procesov, ale aj vďaka neustálemu rozširovaniu výpočtovej kapacity a prvkov informačnej a komunikačnej infraštruktúry narastá aj množstvo zbieraných a spracúvaných dát. Všadeprítomnosť internetu vecí (IoT) má zase výrazný dosah na zvyšujúcu sa rýchlosť prenosu samotných informácií. Schopnosť vnímať a vyhodnocovať tieto podnety už naráža na fyziologické limity ľudského mozgu. Táto skutočnosť bude preto viesť k mainstreamizácii kognitívnych technológií a ich postupnej adaptácii do výrobných procesov aj do všetkých úrovní riadenia podniku.

Kognitívne technológie predstavujú platformu združujúcu hardvérové a softvérové komponenty, ktoré poskytujú poznávacie funkcie približujúce sa k ľudským schopnostiam. Medzi kognitívne technológie patria predovšetkým strojové učenie, rozpoznávanie reči, spracovanie prirodzeného jazyka, priestorová orientácia a počítačové videnie.

Tieto technológie budú spočiatku slúžiť ako nástroj rozšírenia kognitívnych schopností zamestnancov. Kombinácia strojovej a ľudskej inteligencie predstavuje hybridnú – rozšírenú inteligenciu prispievajúcu k včasnému, kvalitatívne správnemu a efektívnejšiemu napĺňaniu úloh. Následkom toho sa stanú vnútropodnikové a medzipodnikové procesy dynamickejšími a agilnejšími so skracujúcim sa reakčným časom.

Zároveň sa tieto technológie využívajú pri zjednodušovaní komunikácie medzi človekom a strojom, čo povedie k rýchlejšej adaptácii ďalších technológií do už etablovaných procesov. Kognitívne technológie povedú k výraznejšiemu rozvratu (disrupcii) existujúcich technicko-pracovných postupov a modelov a k nástupu nových, ktoré budú aj od pracovníkov vyžadovať úplne nové schopnosti a zručnosti.

Multiagentové systémy

Prepojiteľnosť a interoperabilita inteligentných komponentov sú nevyhnutným predpokladom spolupráce strojov a zariadení v decentralizovanej a distribuovanej infraštruktúre podnikového internetu vecí (IoT) a internetu služieb (IoS). Tradičná hierarchia informačných systémov sa preto modifikuje na architektúru, ktorá je orientovaná na služby, výmenu správ a spracovanie udalostí. Takéto riešenia sú založené predovšetkým na princípe multiagentových systémov. Systém ako celok potom disponuje funkciami a vlastnosťami charakteristickými pre kolektívnu inteligenciu.

Súčasné vyspelé systémy Smart Industry využívajú princípy kolektívnej inteligencie v podnikoch už dnes, predovšetkým v rámci zabezpečenia komplexných logistických operácií.
Otvárajú sa tak nové možnosti samoorganizácie v priemyselnom prostredí, najmä pri koordinácii na seba nadväzujúcich činností, napríklad vo forme autonómnej synchronizácie zásobovania a výrobných procesov (horizontálna integrácia procesov). Paralelne sa zvyšujúca nezávislosť zariadení s rozširujúcimi sa kognitívnymi funkciami, ako je učenie sa, interagovanie a predikovanie v súčinnosti s riadiacimi systémami Smart Industry, povedie k nástupu autonómnych priemyselných systémov.

Inteligentné veci

Prepájanie informačných a komunikačných technológií s prevádzkovými (tvorenými predovšetkým prvkami mechaniky a mechatroniky) sa stáva neoddeliteľnou súčasťou pri výrobe strojov, spotrebičov a bežného tovaru, čo vedie k vzniku nového fenoménu podporeného internetom všetkého (IoE) – inteligentných vecí. Nasadzovanie inteligentných vecí v priemyselnom prostredí bude znamenať postupnú transformáciu automatizačných konvencií na stratégiu autonomizácie nielen zariadení, procesov a dát, ale aj komplexného riadenia na všetkých úrovniach.

Dnes známe autonómne riadené vozidlá (AGV) sa budú s rozširovaním kognitívnych funkcií meniť na inteligentne riadené vozidlá (IGV), ktoré sa budú nielen autonómne pohybovať v priestore, ale aj nezávisle plniť požiadavky na prepravu materiálu v súčinnosti s ostatnými zariadeniami v materiálovom toku alebo výrobnom procese.

Bezbariérové rozhranie človek – stroj

S rozširujúcou sa digitalizáciou ako aj vertikálnou a horizontálnou integráciou procesov bude kľúčové uľahčiť komunikáciu pracovníkov s implementovanými systémami Smart Industry. Už v súčasnosti sa v niektorých podnikoch využíva bezdotykové rozhranie na ovládanie systémov prostredníctvom snímania gest alebo ovládania hlasom.

Technológia spracovania prirodzeného jazyka umožňuje napríklad bezprostrednú obojstrannú komunikáciu pracovníkov skladu s aplikačným modulom systému riadenia skladu (Warehouse Management System). S prienikom osobných virtuálnych asistentov do bežného života môžeme očakávať aj ich nasadzovanie v podnikovom prostredí.

Navzdory počiatočným ťažkostiam zaznamenávame aj postupné rozširovanie aplikácií s technológiou rozšírenej reality (AR). Rozšírená realita nachádza uplatnenie nielen pri navigovaní zamestnancov v rámci skladových procesov či pri monitorovaní evidovaného stavu zásob, ale aj pri údržbárskych zásahoch a prevencii poruchových stavov zariadení.

Rozšírená analytika

Digitalizácia sa podpisuje aj pod spomínaný exponenciálny nárast dostupných dát v podnikoch. Súčasný prístup k Business Intelligence a reportingu už nebude dostatočný na vyťaženie kľúčových informácií a vedomostí s cieľom zabezpečenia kvalifikovaného rozhodovania v komplexných procesoch. Umelá inteligencia bude preto nápomocná pri triedení, príprave a spracovaní dát, metadát aj tzv. temných dát. Takáto forma rozšírenej analytiky umožní získavať z dát relevantné informácie a poznatky, akými sú napríklad vzorce správania a korelačné súvislosti alebo rôzne prognózy, predikcie a odporúčania pre vybrané procesy.

Samostatnú oblasť predstavuje interpretácia a následná vizualizácia získaných poznatkov. Tu môžeme očakávať práve zapojenie algoritmov spracovania prirodzeného jazyka, ktoré budú reportovať výsledky a zistenia podobne ako súčasní virtuálni asistenti vo forme prirodzenej ľudskej reči alebo ako vizuálne zrozumiteľne spracovanú dátovú analytiku (ako ďalší z variantov bezbariérového rozhrania človek – stroj).

Kyberbezpečnosť

Vytváranie robustných infraštruktúr a distribuovaných architektúr, expandujúci vnútropodnikový internet vecí a služieb presahujúci fyzický priestor podniku a exponenciálne narastajúci objem dát vyžadujú komplexnejšie a sofistikovanejšie riešenia kyberbezpečnosti. Zvýšená pozornosť sa bude musieť venovať aj ochrane dát v databázach a dátových úložiskách, prevencii únikov a zneužitiu citlivých informácií (Data Leakage Prevention – DLP) aj s ohľadom na platnú reguláciu GDPR. Posilnené firemné firewally (tzv. Next Generation Firewall) sa stávajú nevyhnutnými na ochranu pred útokmi DDoS (distributed-denial-of-service) a hackerskými napadnutiami. Ochrana virtuálneho priemyselného perimetra podniku pred vonkajšími interferenciami, ako aj proti cielenej či neúmyselnej sabotáži zvnútra podniku patria medzi ďalšie oblasti, ktoré sa musia zaradiť medzi priority podnikovej stratégie digitalizácie a transformačných iniciatív už v súčasnosti.

Peter Bílik
Smart Industry solution designer
ANASOFT