Vize a koncept „Industry 4.0" zavádí zcela nová kritéria pro průmyslovou automatizaci výroby, přičemž v západní Evropě nyní působí v souvislosti s automatizací výroby produktů velké pozdvižení. Ve výrobním sektoru je Industry 4.0 již třetím rokem velmi diskutovaným tématem.
Německé asociace BITKOM, VDMA a ZVEI proto zřídily technické kanceláře, které se zabývají výhradně tímto tématem.
O co tedy vlastně jde?
Jedná se o počátek další, v tomto případě čtvrté, průmyslové revoluce. Při letmém pohledu do historie zjistíme, že první průmyslová revoluce se odehrála na přelomu 17. a 18. století a souvisela s vynálezem parního stroje a mechanického stavu. Budeme-li se na to dívat dále z tohoto pohledu, pak celková elektrifikace výroby na přelomu 19. a 20. století odpovídá průmyslové revoluci 2.0. Za třetí milník průmyslového vývoje lze považovat nahrazení reléové logiky zavedením PLC řízení (programovatelné automaty). A nyní hovoříme o příchodu průmyslové revoluce 4.0, která je charakterizována sbližováním virtuálního a reálného světa. Zvyšující se inteligence výpočetní a řídící techniky, a s ní související projektové inženýrství, bude hrát stále významnější roli.
Jaké změny lze tedy očekávat?
Nepružné výrobní linky, které dnes chrlí velké množství stejných výrobků, budou postupně nahrazeny vysoce efektivním zpracováváním jednotlivých objednávek za cenu stejně nízkou, jako v případě dnešní velkovýroby. Na základě požadavků, které vyplynou ze širokého internetového průzkumu, má vzniknout inteligentní továrna, v níž bude díky tzv. Cyber Physical Production Systems (dále jen CPPS) výroba mimořádně flexibilní. Jde především o to, že za pomoci sebe-optimalizace a sebe-diagnostiky, jakož i autonomně rozhodující CPPS, se výrazně zefektivní výroba a její okolní procesy, např. nákup materiálu a celková logistika. Zároveň se očekává, že koncept Industry 4.0 umožní v rámci sériové výroby provádět nejrůznější zákaznické úpravy a změny produktů jednoduše a rychle.
Kde jsou očekávány první výsledky Industry 4.0?
Pokud jde o přeměnu vize v realitu, největší krok vpřed učinil automobilový průmysl: navzdory sériové výrobě nesjedou během jedné směny z výrobního pásu dvě prakticky stejná vozidla, přičemž všechny části výrobního procesu jsou navzájem velmi dobře propojeny. Výroba budoucnosti bude zde natolik flexibilní, že z jedné linky budou střídavě vyjíždět limuzíny, kabriolety a SUVéčka, a to stejnou rychlostí jako totožné výrobky doposud. Ale nemluvme jen o automobilovém průmyslu. Např. také v potravinářství bude inteligentní „plnička lahví" schopná střídavě zpracovávat různé receptury a stáčet nápoje do nejrůznějších nádob uzpůsobených představám zákazníka. Obecně lze říci, že kdykoli dojde na nový produkt, výrobce se tímto způsobem vyhne složitým přestavbám či úpravám výrobního zařízení.
Jakou roli hraje elektro-inženýrství v novém konceptu?
K této otázce lze přistupovat ze dvou úhlů: na jednu stranu bude mít zvyšující se rozmanitost provedení výrobků významný vliv na projekci a konstrukci samotného produktu a zároveň, na straně druhé, bude mít značný dopad na samotné výrobní provozovny.
Výroba na zakázku vítězí!
Nejvýznamnější výrobci dopravní techniky spoléhají na modularitu vodičových svazků. V tom mají prvotřídní němečtí výrobci obrovskou výhodu, protože pokud jde o projekci a montáž nového modelu automobilu, jejich zákazníci očekávají naprostou volnost. Taková rozmanitost je nesrovnatelná s předdefinovanými stupni výbavy, které poskytují na příklad američtí výrobci. Ti dokážou vyrobit jen desítky či max. stovku základních variant, zatímco zastánci modularity vodičových svazků mohou nabídnout až tisíce variant!
Z pohledu výrobku
Aby bylo možné vybírat z tak široké nabídky možností, musí nejdříve inženýři nabízet co nejvyšší flexibilitu a maximální přehled. Všechny možné kombinace vodičových svazků je nezbytné předem naprojektovat pomocí 3D nástroje, v němž je možné si zobrazit celý designový prostor. Poté lze zvolené kombinace detailněji specifikovat prostřednictvím Engineering Base a připravit finální návrh. Zde je grafika spojena s inteligentní, flexibilní databází, což je zárukou neustále aktuálního datového propojení.
Hovoříme-li o Industry 4.0, lze zkušenosti z nasazení Engineering Base v automobilovém průmyslu snadno přenést také na požadavky flexibility v jiných průmyslových odvětvích.
Z pohledu výroby
Druhý obor, který zažívá pozoruhodné změny, je mechanické a provozní inženýrství. Linky, na kterých stále více převládá robotická práce, a vysoce flexibilní výrobní buňky budou mít navrch a umožní vyrábět ve stejném rozsahu jako velkovýroba. Rozpoznat geometrii, načíst odpovídající informace a reagovat na ně ve zlomku sekundy vyžaduje bezpočet čidel a regulátorů, které je třeba naprogramovat a zdokumentovat. I jejich inteligence bude růst. Složitější toky dat a časově náročnější řídicí úkoly vyžadují projekční systém, který takovou práci zvládne. Komplikovanost inženýrství stoupá stejnou rychlostí, jakou se rozrůstá automatizační technologie.
Ukazatelem je i procesní inženýrství
Součástí všedního života procesního inženýrství a projektování je zpracování hromadných dat k řízení dané technologie. V těchto odvětvích již Engineering Base využívají významní výrobci, ať už se jedná o elektrárny, cukrovary či o cementárny. Pro technologické a provozní inženýrství je nasazení Engineering Base značným přínosem, na příklad díky tabulkové editaci regulačních (tzv. smyčkových) schémat, která v procesním inženýrství převládají.
Pouze pomocí flexibilních centrálních databází lze automatizovat časově náročné kroky v grafických operacích. Když se např. edituje objekt v pracovním seznamu či na výkrese, centrální databáze v Engineering Base automaticky aktualizuje všechna další zobrazení.
K dalším přednostem řešení pomocí centrální databáze patří management měřicích a akčních členů s automatickým přiřazením vstupů a výstupů z PLC a řídicích systémů.
Řešení založené na centrální databázi Engineering Base a to jak v oblastech vodičových svazků, projekce flexibilních výrobních linek, tak i v oblasti procesního inženýrství, umožní zvládnout nastávající příliv dat v přicházející průmyslové revoluci Industry 4.0.
Kde získat více informací?
Pokud shledáte uvedené informace o flexibilní databázi Engineering Base za zajímavé, je možné navštívit expozici spol. Technodat Elektro na mezinárodním elektrotechnickém veletrhu AMPER 2015, nebo si prohlédnout naše stránky www.technodat.cz/elektro a následně nás kontaktovat.
