Technologické inovace mění zaběhlé výrobní postupy

Výrobní sektor vytvářel v roce 1978 ve Velké Británii rovnou čtvrtinu (25 %) pracovních míst, v roce 2014, tedy s odstupem 36 let, to bylo už jen 8 % pracovních příležitostí. Ovšem produktivita práce tu mezi lety 1980 až 2009 rostla každoročně o 2,3 %. Znamená to, že nastupující chytrá výroba zredukuje výrobní pracovní sílu ještě mnohem výrazněji? Je to pravděpodobné, experti ovšem tvrdí, že kolem průmyslové výroby se zásadně mění i celý její ekosystém. Zatímco továrenských dělníků rychle ubývá, přibývají návrháři, zaměstnanci ve službách, v servisu a zákaznické podpoře a rovněž i školitelé a znalostní pracovníci.

Podle globální studie Industry 4.0: Building the digital enterprise, provedené v loňském roce společností PwC ve více než dvou tisících podniků z devíti průmyslových odvětví a 26 zemí, vyplývá, že výrobní firmy podporované zemskými vládami budou každým rokem - a to až do roku 2025 - do smart manufacturingu investovat přes 900 miliard dolarů. Velká část těchto investic půjde do pokročilých digitálních technologií, jakými jsou internet věcí, sady senzorů, zařízení s konektivitou, bezdrátové komunikační technologie, cloud computing, snadno reprogramovatelné roboty, aditivní výroba (3D tisk), inteligentní stroje, software a aplikace typu MES (manufacturing execution system) a další digitální technologie nové generace vytvářející přímé real-time rozhraní mezi virtuálním a fyzickým světem.

Též by nám nemělo uniknout, že celá řada zemí, ve spolupráci s konkrétními podniky a průmyslovými sektory vehementně investuje do této oblasti, což je patrné i z naší tabulky.

Informační technologie hrají dlouhodobě významnou roli při řízení výrobních procesů, ať už jde o softwarové aplikace, číslicově řízené CNC stroje, nebo průmyslové roboty. Rostoucí možnosti IT však v éře inteligentní výroby odhalují zcela nové formy zapojení IT, a to nejen v oblastech digitálně řízeného designu, ale též u digitálně řízené výroby. Inteligentní výrobní zařízení se v současnosti vnořují do další úrovně výrobních procesů a jejich transformace na modulární, flexibilní systémy zvyšuje efektivitu výroby, kvalitu výrobků, umožňuje další inovace a šetří zdroje.

Velká data ve výrobě

Gigantické objemy dat generované například motory dopravních prostředků značně mění nabídku služeb, zákaznické podpory a údržby, jež mohou jejich výrobci poskytnout. Tyto motory totiž za běhu vygenerují obří množství informací. Osmihodinový let z New Yorku do Londýna v letadle se dvěma motory vyprodukuje až 320 terabajtů dat. GE Aviation Motors u svých strojů nepřetržitě sledují a vyhodnocují přesné letové podmínky - teplotu, vlhkost, zeměpisnou polohu, nadmořskou výšku, prachové částice ve vzduchu a mnohé další veličiny. V souladu s tím, když pak GE sestavuje nabídku na údržbu a servis motorů pro letecké společnosti, Emirates, Lufthansa, Southwest nebo United, je tato založena na detailních informacích o provozních hodinách a velmi podrobných znalostech každého smluvně servisovaného motoru.

Podobně Rolls-Royce využívá internet věcí ke shromažďování údajů o provozu motorů používaných v reálném čase, což minimalizuje provozní náklady společnosti za současného zvyšování životnosti těchto strojů. To společnosti umožňuje zavádět nové služby, jakou je například služba "bez poruchy" (zero-based disruption). Obchodní model "Power by the Hour" firmě v kombinaci s on-line monitoringem motorů vyprodukoval v roce 2014 úspory ve výši 550 milionů dolarů a zvýšil příjmy o více než miliardu dolarů.

Xerox reprezentuje další přesvědčivý příklad společnosti, která díky chytré výrobě úspěšně vylepšila svůj obchodní model. Firma převedla svůj základní model kopírky a tiskárny z produktu na službu zavedením zákaznického programu Managed Print Services, pomocí níž Xerox vlastní a dohlíží na všechna svá zařízení instalovaná u zákazníka - a dbá o ně dle jejich reálného provozu, např. počtu vytištěných stránek. Aby to však bylo možné, musel Xerox přidat snímače na všechny své tiskárny - na fotoreceptorový válec, výstupní zásobník podavače a tonerové kazety, čímž zajistil i přesné účtování provozu. Zákazníci z toho rovněž prosperují, neboť služba mění fixní náklady na kontrolovatelnější náklady variabilní. Proctor and Gamble tímto snížil spotřebu papíru o 40 procent a zredukoval náklady společnosti na tisk o celou čtvrtinu.

Prediktivní údržba

Princip prediktivní údržby je založen na automatickém odhalování začínající degradace zařízení a okamžitém řešení problému v momentě jeho identifikace. Tento postup se odráží v úsporách nákladů na údržbu v rozmezí 10 až 40 procent při započítání počátečních investic do diagnostických zařízení a vyškolení pracovníků. Prediktivní údržba se od klasické preventivní údržby liší tím, že řídí údržbu podle reálného stavu zařízení, ne na předem stanoveném časovém plánu. Například tupá výměna maziva u vozidla po předepsaném ujetí 15 tisíc kilometrů je tu nahrazena on-line analýzou pro určení aktuálního stavu, mazacích vlastností a výkonnostní kapacity, resp. tribologie olejů, což může způsobit prodloužení výměny maziv třeba až po ujetí 30 tisíc km.

Výhody prediktivní údržby lze spatřovat v mnoha oblastech, zde jsou některé z nich:

• provoz zařízení na optimální úrovni,
• zvýšení spolehlivosti,
• snížení počtu poruch,
• nárůst provozní životnosti,
• redukce prostojů zařízení, resp. procesů,
• minimalizace skladových zásob náhradních dílů.

Řízení chytré výroby pomocí MES

Při čtení o chytré továrně by snad čtenář mohl nabýt dojem, že inteligentní výroba ustupuje od potřeb přesného plánování a koordinace operačních procesů, jak je třeba reprezentují systémy MES nebo MOM (manufacturing operations management). Tak tomu ale rozhodně není.

Bylo by chybou myslet si, že pokud se o těchto systémech tolik nehovoří, znamená to, že již nejsou potřebné nebo byly nahrazeny jinými aplikacemi. Dnes je MES více než kdy jindy v organizaci klíčem pro další procesní a technologický růst, jenž může podpořit dobrou kondici či přežití firmy v současném konkurenčním, značně turbulentním prostředí.

Inteligentní výroba je založena na dostupnosti informací umožňujících včasné a správné rozhodování pro sofistikovanou optimalizaci své konkurenceschopnosti. Rozsah MES zjevně přesahuje jednoduché výrobní operace a dívá se na firmu jako celek přes integraci strategických, obchodních, organizačních, výrobních a distribučních procesů. Systémy MES/MOM v této souvislosti představují nativní základ každého inteligentního výrobního řešení.

Architektura MES je docela standardní. Je to klasická aplikace, závislá na transakčním modelu. Zajišťuje silnou integrační vazbu mezi agregovanými informacemi z ERP systému a vlastní výroby. Na cestě od výrobních linek k ERP jsou nastřádané údaje dále upravovány pro snadné zpracování a dostupnost všech operátorů zapojených do výrobního řetězce, což jim umožňuje efektivnější řízení celého procesu. Vyjmenujme zde alespoň některé z výhod systémů MES:

• měření účinnosti výrobní linky či stroje,
• minimalizace prostojů a odpadu,
• garance disponibilního množství materiálu, redukce skladových zásob,
• optimalizace surovin ve výrobním cyklu, aktualizace dostupnosti zásob,
• kalkulace správné ceny finálních produktů,
• minimalizace dopadů v případě zpětných odvolávek,
• optimalizace využívání strojů a linek.

Jasně, MES je pouze jedním z nástrojů nezbytných k dosažení všech cílů inteligentního výrobního procesu. Chytrá výroba není alternativou k MES, ten je vedle analytiky, IoT a dalších pouze jedním z technologických systémů, zatímco inteligentní výroba je přístup k výrobě jako takové.

Článek byl publikován v ICT revue 6/2017.