V súčasnosti takmer nenájdeme konferenciu, veľtrh alebo odbornú diskusiu, ktorých súčasťou by neboli pojmy ako Priemysel 4.0, inteligentný priemysel, digitalizácia. Asi to, čo je aspoň ako tak uchopiteľné či už predstavivosťou človeka, alebo aj reálnymi príkladmi z praxe, je digitalizácia procesov. Skúste na začiatok vysvetliť, čo sa za tým skrýva.
Ak sa na to pozeráme z pohľadu priemyselných výrobných a spracovateľských podnikov, možno digitalizáciu rozdeliť do troch oblastí.
Prvou je digitalizácia produktov, tzv. digitálne dvojča produktu. To znamená, že v digitálnej podobe vytváram obdobu reálneho produktu – od konštrukčného návrhu, elektronickej a mechanickej časti, jeho správania či fyzikálnych a chemických súvislostí a pod.
Druhou oblasťou je digitalizácia samotnej výroby. V digitálnom prostredí možno navrhnúť celú výrobnú alebo montážnu linku, robotické pracovisko či strojné zariadenie. Pri tom sa vychádza z nejakých matematických modelov jednotlivých dejov, ktoré sa majú vykonávať, dokážeme si vytvoriť a spúšťať programy pre riadiaci systém, spraviť kompletnú vizualizáciu linky a procesov, zahrnúť do toho koncept bezpečnosti. Súčasťou toho sú aj najnovšie postupy vrátane virtuálneho uvádzania do prevádzky, kde v digitálnom prostredí dokážeme s veľkou mierou presnosti „uviesť do prevádzky“ strojné zariadenie alebo linku. Jednou z mnohých výhod tohto celého prístupu je výrazné skrátenie času uvádzania do prevádzky priamo na mieste v podniku. Výstup z digitálneho dvojčaťa produktu sa dá veľmi elegantne a výhodne využiť v rámci digitálneho dvojčaťa linky alebo strojného zariadenia. Inými slovami otestovať správanie digitálne vytvorenej linky pri výrobe digitálne vytvoreného produktu.
Treťou oblasťou je digitalizácia celého výkonu – digitálne dvojča všetkých procesov a prevádzkových parametrov súvisiacich s danou výrobou, t. j. čas operácií, spotreba energií, sledovanie kvality a pod.
Čiže cieľom digitalizácie je preniesť reálny svet do toho digitálneho, čo možno najpresnejšie a so zachovaním jednak vzájomných súvislostí medzi procesmi, objektmi a pod., jednak so zachovaním know-how, ktoré s danými procesmi, prevádzkami a postupmi súvisia. V tejto súvislosti je to aj podpora trvalej inovácie, pretože žiadny výrobný závod nefunguje až do svojho zavretia tak, ako bol na začiatku postavený. Zmeny, ktoré sa v priebehu času uskutočňujú, možno vďaka digitalizácii procesov zvládnuť podstatne jednoduchšie, efektívnejšie a dostať sa k výsledkom, ku ktorým by ste sa bez digitalizácie nedostali. Skúsenosti, ktoré sa v rámci digitálnych modelov ukladajú, potom nemusíme dlho, ťažko a draho hľadať, keď ich znovu potrebujeme použiť pri inovácií procesov alebo postupov.
Vráťme sa ešte na chvíľu k digitálnemu dvojčaťu či už produktu, linky, alebo strojného zariadenia. Do akej miery je takéto dvojča a výsledky z neho presné, aby sme sa mohli spoľahnúť, že to bude naozaj aj v reálnom svete fungovať? Možno sa už na základe takéhoto podkladu rozhodnúť o investícii a začať projekt skutočne realizovať?
Je to presné do takej miery, do akej sme ochotní investovať do vstupného inžinieringu. Na začiatku je to síce väčšia položka, pretože musíme robiť niečo navyše, čo sa možno doteraz nerobilo, nakúpiť softvér alebo externé služby od tretej strany, zaškoliť pracovníka a pod. No z dlhodobého hľadiska je to určite návratná investícia. Kedysi konštruktéri kreslili na pauzáky, potom si museli zvyknúť na 2D CAD systémy a používať myš, čo nebola pre všetkých samozrejmosť. Dnes sa pracuje v 3D priestore, modelovanie v počítači je naozaj vernou kópiou reálneho sveta. Keď však niekto chce reálne prostredie dostať do digitálnej formy, musí tomu venovať čas, aby to bolo spracované do detailov, musí mať dostatočné know-how, ako to urobiť a pod. Napr. v prípade modelovania CNC stroja sa môže použiť Mechatronic Concept Design, ktorý je súčasťou nášho PLM produktového portfólia, pracuje s databázou preddefinovaných materiálov, elektro- a mechanických komponentov a ktorý v konečnom dôsledku vytvorí digitálnu a z hľadiska funkčnosti veľmi vernú kópiu CNC stroja. Samotné softvérové prostredie bez vstupných údajov, samozrejme, nedokáže spraviť nič. Čiže presnosť vstupov determinuje aj presnosť a spoľahlivosť výstupov digitálnych dvojčiat.
Môže sa firma venovať len jednej z troch oblastí digitalizácie, ktoré ste už skôr spomenuli?
Digitalizáciu produktu dnes už robí snáď každý. Neviem si predstaviť, že by sa niečo vyrábalo len nakreslené rukou na papieri. Digitalizáciu linky alebo stroja je zase výhodné robiť vtedy, keď sa stavia úplne nová výrobná alebo montážna linka, alebo keď sa robí nejaké preusporiadanie liniek, hlavne z dôvodu nadväzujúcej logistiky, toku materiálov a pod. V reáli sa to musí podariť na prvýkrát, pretože inak sa musia robiť komplikované a nákladné zmeny. Vďaka digitalizácii celého procesu si môžeme odskúšať niekoľko scenárov a vybrať naozaj ten najlepší, ktorý sa nakoniec aj zrealizuje. Druhou oblasťou, kde možno využiť digitálne dvojča existujúcej linky, je snaha optimalizovať jej výkon (bližší opis možno nájsť napr. v článku V Embraco Slovakia ožilo digitálne dvojča. In: ATP Journal 10/2018, pozn. red.). No digitalizáciu možno využiť aj pri zlepšovaní rôznych ukazovateľov výroby, kvality spotreby energie, zrýchlenia času výrobných operácií a tým zlepšenia efektivity, lepšej vyťaženosti podnikových zdrojov a pod. Ak nemáme prehľad o tom, čo sa deje vo výrobe, nevieme, čo a ako zlepšovať.
Zatiaľ najviac príkladov digitalizácie procesov pochádza z odvetví pracujúcich s diskrétnymi procesmi, resp. kusovou výrobou, napr. automobilového priemyslu alebo strojárstva. Má teda digitalizácia svoje miesto aj v odvetviach, ktoré využívajú spojito a dávkovo pracujúce procesy?
Podľa mňa nielen automobilový, ale napr. aj farmaceutický priemysel je top oblasťou na digitalizáciu procesov. Legislatíva v tejto oblastí tlačí na to, aby bolo všetko zdokumentované a dosledovateľné. A väčšina významných výrobcov z tejto oblasti naozaj funguje bezpapierovo. Vďaka digitalizácii procesov už dokážu špičkové farmaceutické firmy vyrábať individualizované lieky. Presne podľa požiadaviek lekára a priamo na meno pacienta. A to je zmysel digitalizácie – umožniť vyrábať výrobky v malých sériách a podľa požiadaviek zákazníka.
V mnohých podnikoch a prevádzkach sú zdroje informácií na digitalizáciu procesov a následné zlepšovanie spomínaných ukazovateľov výroby takpovediac pod nosom. Kde a ako začať s digitalizáciou, čo treba spraviť v prvom kroku?
Pracovníci zodpovední za údržbu či prevádzkové technológie často nemajú dôvod iniciovať proces digitalizácie. Ich úlohou je udržiavať chod technológií a zariadení čo najdlhšie bez poruchy. Čiže vo väčšine prípadov musí prísť tá iniciatíva z vedenia podniku, manažmentu. Práve vrcholoví predstavitelia musia chcieť od výroby niečo viac ako doteraz. Je v ich záujme, aby sa zvyšovala produktivita, znižovali náklady a pod. Väčšina firiem pôsobiacich na Slovenska v oblasti automobilového priemyslu už má oddelenie alebo splnomocneného pracovníka na riešenie Priemyslu 4.0 či digitalizácie. Je na nich, aby hľadali príležitosti a možnosti, ako zvýšiť výkonové ukazovatele výroby. Digitalizácia sa dá však spraviť aj prostredníctvom rôznych externých, konzultačných nadnárodných firiem, ktoré zanalyzujú podnikové procesy, zoptimalizujú, navrhnú nejaké riešenie. Adekvátne tomu je to aj finančne náročné. Opačný prístup je zdola nahor. Ak poznáme svoje stroje, linky a procesy, tak prvý krok je začať zbierať údaje, sieťovo poprepájať stroje a technologické zariadenia, generovať reporty a pod.
Je teda dôležité delegovať proces digitalizácie na konkrétne oddelenie alebo kompetentného pracovníka?
Digitalizácia procesov je revolúcia v myslení ľudí. V prvom rade si musíme uvedomiť, že stroje nám vedia dať oveľa viac informácií, ako sme boli zvyknutí doteraz. Mnohí operátori, údržbári a často aj pracovníci na vedúcich pozíciách často ani neočakávajú, že by im stroj mohol poskytnúť tých informácií viac. Stačí, že nie je v poruche a že vyrába. Preto je potrebná práve zmena myslenia, aby sme sa na bežné veci začali pozerať novými očami. Každý riadiaci systém, ktorý nie je starší ako, povedzme, desať rokov, dokáže premeniť údaje na hodnotné informácie. No niekto to musí od toho stroja a riadiaceho systému chcieť. A mnohé veci – snímače, meracie transformátory a pod. – sa dajú za úplne malé investície doplniť tak, aby sme požadované informácie získavali. Prínosy potom výrazne prekročia vynaložené investície.
Môžeme uviesť nejaký konkrétny príklad „skrytého potenciálu digitalizácie“ vo výrobnom podniku?
Každý frekvenčný menič či inteligentný istič dokáže merať veľkosť prúdu. Najväčší odber elektrickej energie pri nejakom strojnom zariadení vzniká na motore. Ak pohon nejde, stroj stojí. Stačí teda sledovať nejakú minimálnu hodnotu prúdu, aby sme vedeli vyhodnotiť prevádzkové hodiny stroja, prestoje a pod. Na základe toho vieme presnejšie určiť a plánovať zásahy údržby. Ak veľkosť prúdu prekročí nejakú štandardnú hodnotu, je to signál, že ide o mechanický problém motora. Takúto informáciu možno opäť poslať na údržbu a zasiahnuť skôr, ako dôjde k odstaveniu linky. Z tej istej hodnoty prúdu môžeme odvodiť aj veľkosť spotreby elektrickej energie či stlačeného vzduchu na konkrétne vyrábané produkty a pod. A to stále hovoríme o jednej veličine, ktorá bola doteraz takto „informačne“ nevyužitá a pochádza zo štandardných prvkov, ktoré má mnoho podnikov bežne nainštalované už teraz.
Z toho vyplýva, že na začiatok možno nemusí podnik investovať nejaké vysoké náklady, aby vykročil na cestu digitalizácie procesov. Ide skôr o hľadanie príležitosti a údajov skrytých v tých zariadeniach a prvkoch automatizácie, ktoré už má podnik nainštalované.
Prístup zdola hovorí o tom, že treba nájsť rezervy a potenciál v tom, čo už v prevádzke máme. Veľkým prínosom je už len napr. nasadenie RFID systému, ktorý má tú výhodu, že je obojsmerný. Nielenže dokážeme čítať údaje uložené na RFID značke, ale vieme na ňu údaje aj zapisovať. Dosledovateľnosť vykonaných procesov a sledovanie kvality je takto mimoriadne jednoduché.
Mnohé spoločnosti prichádzajú na trh s produktmi označovanými ako „pripravené na Priemysel 4.0“. V čom sa líšia od tých štandardných produktov?
Nemám vedomosť o tom, že naša spoločnosť by mala nejaké produkty takto označené ˘. Faktom však je, že naše nové produkty majú napr. schopnosť pripojenia do cloudových technológií. Sme totiž toho názoru, že vývoj bude smerovať k distribúcii inteligencie na koncové zariadenia, ktoré budú schopné nielen posielať údaje do cloudu, ale sprostredkovane z cloudu aj preberať údaje či vykonávateľné aplikácie. Navyše si myslíme, že v budúcnosti bude pre Priemysel 4.0 dominantnou technológiou OPC UA, ktorá práve umožňuje aj komunikáciu s cloudovými technológiami.
V čom vidíte rezervy podnikov na Slovensku z hľadiska rýchlejšieho napredovania v procese digitalizácie procesov?
Z môjho pohľadu sa veľmi podceňuje a zanedbáva využívanie systémov SCADA v podnikoch. Ide o centrálne úložisko údajov, kde sa údaje stretávajú a navyše dochádza k ich unifikácii na ďalšie spracovanie. Okrem archivácie dokáže spraviť aj reportovanie, podporu procesom údržby vďaka správe alarmov, vizualizáciu procesov, tvorbu receptúr a pod. Implementovať SCADA je podstatne menej náročné, ako nasadiť komplexný MES. SCADA nie je MES, ale veľa vecí sa dá vyriešiť práve takýmto spôsobom, čo podporuje prístup digitalizácie zdola nahor. SCADA môže navyše slúžiť ako zdroj informácií pre také softvérové aplikácie, ako je Process Simulate a pod.
Do digitalizácie sa jednoducho treba pustiť. V každom výrobnom podniku sa určite nájde oblasť na digitalizáciu procesov. A to, že firmy do toho nejdú, vyústi podľa mňa do starého známeho – učíme sa na vlastných chybách. V súčasnosti sa takmer všetkým na trhu darí, peniaze sú relatívne lacné, čiže je z čoho investovať. Celá koncepcia Priemyslu 4.0 dáva výrobným podnikom do rúk nástroj na prežitie. To nie je o tom, že Nemecko si pred časom vymyslelo marketingový slogan, ale prišli s tým preto, aby naštartovali inovácie vo svojich firmách. Ľudia sa nenakopnú sami, aj preto nemecká vláda podporuje tento smer veľkými investíciami. Inak Čína svojou lacnou elektrickou energiou a lacnou pracovnou silou stiahne výrobný priemysel k sebe. My si potrebujeme udržať konkurencieschopné fabriky vyrábajúce kvalitné veci v Európe, v Nemecku, na Slovensku a pod.
Máme na Slovensku dosť firiem a odborníkov, ktorí dokážu usmerniť, pomôcť či naštartovať procesy digitalizácie vo výrobných podnikoch?
Naša firma poskytuje takéto vstupné konzultácie dokonca bezplatne, či už prostredníctvom nášho profesionálneho tímu z Rakúska, alebo priamo cez naše oddelenie na Slovensku. Máme, samozrejme, následne nejaké očakávania týkajúce sa budúcej spolupráce, ale najprv chceme podniku naozaj ukázať možnosti, ktoré ich posunú vpred.
Po rokoch hojnosti mnohí očakávajú aj skromnejšie roky. Keď sa digitalizácia procesov nezrealizuje v tomto období, môže nastať situácia, že podniky na Slovensku s tým pre krízu začnú až o niekoľko rokov neskôr? Budú potom schopné zvládnuť konkurenčný boj s tými, ktorí už budú podstatne viac využívať prínosy digitalizácie procesov?
Keď si spomenieme na poslednú krízu, tak práve ona bola motorom hľadania úspor a zvyšovania efektívnosti v mnohých výrobných podnikoch. V konečnom dôsledku tak vlastne začali riešiť digitalizáciu. V zlých časoch sa tak pripravili na tie lepšie. Čiže nemusí to byť také tragické, ak sa to nezrealizuje teraz, ale odkladať to tiež nie je prezieravé. Je totiž riziko, že niektoré podniky už najbližšiu krízu neprežijú.
Ďakujeme za rozhovor.
