Průmysl 4.0 ?!

Dost se o tom mluví a jakože roboti nám vemou práci a jakože zas nebudeme muset chodit do práce a jakože spousta dalších podobnejch řečí. Studuju obor na ČVUT s názvem průmysl 4.0 a tak k tomu něco napíšu. Průmysl 4.0 je

1) Dobrej marketingovej tah. Úspěch výzkumu často záleží na míře financování. Občas je dobré své práci přidat trochu na kráse, strhnout trochu dav. Pan Elon Musk ví moc dobře proč říká věci, které se mu asi ani nemohou podařit. Lidem se to líbí, dají do toho víru a hodně svých peněz a díky tomu to nakonec skoro může vyjít. Když začínaly placaté televize, stála jedna několik dobrých platů. Dnes si ji může koupit každý a je to díky nadšencům, kteří si je zpočátku koupili, protože tomu fandili a tak zaplatili lidi, kteří vše vymýšleli a všechna jejich práce již nosí plody všem. Na začátku vždy stojí nadšenci, kteří podpoří věc, u které není zaručená pozdější funkčnost a už vůbec ne následná návratnost. Průmysl 4.0 je tak trochu marketingovým tahem jak přinést potřebné finance do oblasti, která může být akcelerátorem světové ekonomiky a jak pořád ještě pár lidí věří, i lidského štěstí a blahobytu. Co se pod ním skrývá? Sami učitelé daného oboru moc neví. Většinou nejde o nové technologie, spíše o nové možnosti nasazení již dávno existujících technologií, které díky mnohonásobně rychlejším výpočetním časům a také téměř real-time komunikaci budeme moci využít úplně novým způsobem, který má během 20 let přinést nárůst efektivity výroby o 30%. Co všechno se pod průmysl 4.0 řadí nám může pomoci objasnit následující obrázek a také poměrně hezky zpracovaný dokument Iniciativa průmysl 4 od kolektivu autorů pod taktovkou pana Maříka.

2) Souhrn všech možných nových, nebo i starších, ale díky novým možnostem lépe využitých technologií jako

Kyber-fyzikální systém

Jak název napovídá, jde o propojení světa reálného se světem počítačů. Příkladem může být doktor, který operuje pacienta nepřímo přes dva ovladače, z kterých jde signál do počítače a ten následně ovládá dvě robotická ramena. Dalším příkladem může být simulace výrobního zařízení, kdy máme například svařovacího robota se všemi jeho komponenty přesně vymodelovaného v počítači a my pak následně řídíme jeho činnost z kanceláře. Úzce propojený termín je digitalizace (popřípadě simulace a virtualizace). V ideálním případě by měla mít celá továrna své takzvané digitální dvojče, které může vypadat nějak takhle. SimulationV Čechách když je například ve slévárně něco špatně, odstraňujeme problěmy pokus omyl (delší doba, jiné poměry přísad, jiná forma…) každý takový pokus stojí přinejmenším desetitisíce a ještě mnohem dražší čas. Dnes máme velmi promyšlené simulační software, kde celý proces výroby samotné z klidu kanceláře odladíme a potom jdeme o trochu více najisto. Ve slévárně v Německu se stejným objemem výroby pracuje asi jedna pětina lidí. Podobný proces čeká doufejme i Česko. Digitální signál jde do chytré továrny, kde se převede na potřebná data. Co musí být naskladněno, jaké stroje budou pro výrobu nutné, kdy a jak bude výrobek dopraven zákazníkovi.

Velmi nám pomáhá automatizace, jejímiž hlavními prvky jsou patrně dopravníky, robotická ramena, pokladače, zakladače, paletovače a bůh ví co ještě. Jak to může vypadat v praxi viz následující gify.

Lidi u pásu asi dáme jinam

Skladníky taky


Při konstruování, ale i při přípravě výroby nového produktu nebo při přestavbě dílny nám práci ulehčí rozšířená a virtuální realita.

Aditivná výroba a 3D tisk

Když chceme vyrobit přírubu, vemem tyč a o většinu jí toho připravíme… když můžu vyrobit rovnou součást kterou chci… Neni to teda vůbec rychlý ani levný. Zato však můžem vytisknout cokoliv (a nemusíme vyrábět formu a další mnoho věcí, takže výroba začne mnohem dřív) výhodou je, že dnes máme i technologie na kov a tak můžeme tisknout třebas pórovitý titan nebo tak něco…

Internet věcí

Váš počítač má svou IP. Těch je v nové verzi IPv6 tolik, že ji může mít každý. Hodiny, budík, termostat, auto, družice… ideálně prej všechno. Přenos dat může probíhat pomocí IoT protokolu, který je něco jako telefoní síť 4G, ale na jiných frekvencích. Celkově hodně je průmysl 4.0 o komunikaci. V průmyslu by měla jeho obdoba – průmyslový IoT mít velkou úlohu v tzv. smart factories, kde jeden stroj povídá tomu dalšímu co zrovna dělá, jak se má a jak dlouho musí čekat. Další možností, již dlouho dobře fungující je také RFID což je něco jak čárovej kód který lze přečíst aniž bysme na něj viděli.



Autonomní roboti a multiagentní systémy

Trochu z jiného pohledu něco podobného jako výše uvedené. Nyní se ale nejedná o typ komunikace, ale o objekty, které spolu komunikují. Hezkým příkladem mohou být například autonomní auta (a kamiony…)



Cloud

Dneska je všechno online… výhoda je hlavně škálovatelnost. Přijde na vaší webovou aplikaci pár lidí – zaplatíte pár korun a bude zabraná trošička servru. Přijde vám tisíc lidí najednou? Není problém, zaplatíte tisíckrát víc. I výpočetně složitý věci jdou odteď dělat z jakýhokoliv telefonu, protože celý se to děje kdesi na virtuálním servru… Rozlišuje se tzv SaaS, PaaS a IaaS. Čili software, platforma nebo infrastruktura as a service. Podle toho, jestli služba, kterou si kupujete je software, který už něco dělá, operační systém, a nebo jen místo na cloudu, kde si sami něco vytvoříte.

Big data

Z údajů z vyhledávání, z výrobních dat, ze skenů DNA, nebo třeba z LHC urychlovače částic, všude vzniká ohromné množství dat. Klasické databáze selhávají a tak musíme vymyslet jak zpracovávat data ve velkém. Těžko si představit co to jsou exa, nebo zetabyty… ale jsou mezi námi…

big data

Umělá inteligence

Mluví se o ní všude. V průmyslu samotném se zatím moc nepoužívá. Běžně se používají spíš tzv. PLC – programovatelné automaty a dále například PID regulátory, kterým být inteligentní spíš škodí. Přesto však nacházíme víc a víc oblastí, kde je nejen možné, ale taky výhodnější použít metody, u kterých sami ani nevíme, jak se budou moci chovat. Uplatnění jsme našli třeba v OCR – optical character recognition, které například z fotky stránky přijde na to, co je na ní napsáno, další aplikací může být voice recognition, což je rozpoznávání řeči, které umožní například překladače hlasu do jiného jazyka, nebo například ovládání počítače/telefonu hlasem. Tyto funkce užívají technologií jako například  neuronové sítě, genetické algoritmy, celulární automaty. Víc o tom třeba tady… (moje bakalářka)

Human machine interface

Dneska je nutno jezdit myší, klepat do klávesnice… Velmi pomalé je to. Je spoustu dalších možností jak rozhraní člověk-stroj překlenout, jak sdělit stroji, co po něm chceme.

HMI

Další líčová slova o kterých se v průmyslu 4.0 hodně mluví: Kybernetika, robotika, mechatronika, autonomní vozidla, prediktivní údržba

Na přídavek 4.0 můžeme nahlížet jako na verzi nějakého softwaru – bude se neustále měnit.. 4.1, 4.2, 4.2.1, 5.0… mluví se v souvislostech s revolucí, nicméně vždy se jedná spíše o evoluci, která má však má svá lokální maxima… 4. revoluce, protože některé technologie umožnily raketový start technologií jiných. První revolucí byla pára – najednou jsme mohli mít motory, které mají velkou sílu, větší než bejk – toto období můžeme nazvat industrializací – nalezení nástrojů na jednotlivé činnosti. Další revolucí byla elektrifikace a začátky jiné organizace dělby práce – vznik linek.  Toto období známe pod klasickým názvem průmyslová revoluce. Další revoluce souvisela s nasazením počítačů a s algoritmickým zpracováním které umožnily automatizaci. Každý přelom přicházel postupně a přinesl velké zvýšení produktivity.

Industry 4.0

Jedna technologie může změnit tvář celého průmyslu a tím i světa samotného. Často se v souvislosti s průmyslem 4.0 mluví o zániku pracovních míst. Je pravdou, že mnoho povolání zanikne (především ty, které se v průběhu dne nemění – totiž pásová manuální a kancelářská byrokratická, totiž nudné stereotypní práce) na stranu druhou však průmysl 4.0 pracovní pozice vytvoří a zkušenosti ze zemí, kde už jsou výše uvedené koncepty zaváděny ukazují, že víc pracovních pozic vznikne než zanikne. Nová pracovní místa však budou náročnější co se tvořivosti a porozumění problému týče. Kvalita současného českého školství rozhodně nejde naproti změnám společnosti, která nastane změnou technologického backgroundu. Například v Německu probíhá velká debata a je jasné, že koncept průmyslu 4.0 je spíše filozofií, která prosakuje do všech sfér společenského života a proto se pečlivě analyzují možné dopady změn a snaží se předcházet problémům a využívat možností. Mluví se o pojmech společnost 4.0, školství 4.0, zemědělství 4.0, dále taky například o webu 2.0, energetice 4.0 a podobně. Za každý uvedený pojem někdo konkrétní nese zodpovědnost a poměrně tvrdě pracuje na tom, aby jeho práce zapadala do celého konceptu. Na problém je třeba pokoušet se dívat co možná nejvíce celistvě. Infrastruktura, průmysl, logistika – ale i školství, finanční zabezpečení lidí, spokojenost zaměstnanců, věk pro odchod do důchodu… to vše se ovlivňuje navzájem a proto musíme doufat, že ministři jednotlivých resortů i u nás se nechají inspirovat a vzniklá komunikace mezi nimi se bude, tak jako komunikace mezi roboty, rychle zlepšovat.

Připomínám, že průmysl 4.0 je z podstatné části marketing, který se snaží prodat. Proto mne nezarazí, když bude někdo chtít implementovat umělou inteligenci do zubních kartáčků. Nakonec uvedu tzv. Gartnerovu křivku, kde je uvedeno několik dalších slibných technologií. Křivka ukazuje běžný průběh vývoje očekávání od takových technologií. Na začátku investice stoupají a stoupají, zdá se, že technologiee vyřeší problémy světa a tak se každý chce podílet… buď nápady, nebo financemi, nebo popularizací. Později se zjistí, že realizace některých naprojektovaných částí je mnohem komplikovanější, že se všechno protáhne, že něco nepůjde, že někdo našel teoreticky lepší řešení, nebo že v cestě stojí politika, počasí a nebo špatný vkus masové společnosti. Prostě se stane, že velká část investorů své peníze chce najednou zpět a technologie je na tom dost špate. Po delší době se stane to, že díky zkušenostem již přesně víme co od technologie čekat, jaká má omezení, ale i jaké má výhody od ostatních. A tak se technologie dostane tam, kde má být.

Nezbývá než popřát technologii šťastnou cestu a jít se na chvíli projít někam do lesa…