Pre pojem Industrie 4.0 zatiaľ neexistuje presná definícia. Možno preto, že ide o široký koncept a jeho obsah sa mení s vývojom technológií. Výsledná podoba nových tovární, ktoré z neho vzniknú , preto ešte nie je presne známa. Isté je len je to, že o niekoľko rokov priemyselné fabriky v dnešnej podobe prestanú existovať.
Najčastejšie používaný názov pre štvrtú priemyselnú revolúciu – Industrie 4.0 –prezrádza dve dôležité okolnosti. Namiesto angličtiny používa nemčinu, čo dnes vo svete hi-tech nebýva zvykom (hoci sa rýchlo presadzuje aj označenie Industry 4.0), lebo koncept má pôvod v Nemecku. Vznikol na podnet nemeckej vlády na začiatku tohto desaťročia, keď analyzovala dôsledky nových technológií na hospodárstvo krajiny. Cieľom je vrátiť priemyselnú výrobu späť do Európy, prirodzene na technologickej úrovni, ktorá produktivitou môže konkurovať lacným krajinám. K iniciatíve sa pridali významné nemecké koncerny. Podľa štúdie spoločnosti PricewaterhouseCoopers chce nemecký priemysel do roku 2020 do riešení a aplikácií v rámci konceptu Industrie 4.0 každoročne investovať 40 miliárd eur.
Číselný údaj 4.0 v názve znamená, že prináša štvrtú etapu priemyselnej revolúcie. Vyvolalo ju rozšírenie internetu a všadeprítomná digitalizácia.
Inteligentné fabriky
Základom štvrtej etapy priemyselnej revolúcie je internet vecí. V najbližších desiatich rokoch budú všetky stroje i niektoré súčiastky v nich schopné spolu komunikovať. V spojení s ďalšími technológiami ako digitálnym podnikom, inteligentnými robotmi spolupracujúcimi s ľuďmi, obrovským množstvom dát, strojovým učením či prvkami umelej inteligencie získa výroba schopnosť samoriadenia a samoorganizácie. Pôjde o systém s decentralizovaným riadením a autonómnym rozhodovaním – vznikne inteligentná fabrika, ktorú odborníci označujú pojmom kyberneticko-fyzikálny systém.
Produktivita priemyslu raketovo porastie: čas uvedenia nového produktu na trh sa skráti na viac ako polovicu a výrobcovia budú schopní rýchlo reagovať na požiadavky trhu. Zákazníci získajú individualizovaný a špecializovaný tovar za cenu na úrovni masovej produkcie. Radikálnou zmenou bude tiež vtiahnutie dodávateľov i zákazníkov do tohto procesu, čo ďalej zvýši flexibilitu i efektívnosť – očakáva sa, že produktivita priemyslu porastie o 30 až 40 %.
Technológie pre novú priemyselnú revolúciu
Viaceré technológie vyvíjané v rámci konceptu Industrie 4.0 sú už dnes k dispozícii, na vývoji ďalších sa intenzívne pracuje. Vďaka nim sa celé továrne stanú rekonfigurovateľné, budú schopné sa rýchlo transformovať a využitie umelej inteligencie spôsobí, že ich správanie sa bude čoraz viac podobať živým organizmom. Podmienkou je, aby v inteligentnej fabrike došlo k ich prepojeniu. Spoločne prinesú úplne novú kvalitu do priemyselnej výroby.
Digitálny podnik
Združuje spektrum špičkových technológií: CAD systémy na projektovanie, ERP systémy (Enterprise Resource Planning – podnikový informačný systém, ktorý s pomocou počítačov a vyspelého softvéru riadi a integruje všetky činnosti podniku alebo väčšinu z nich, ako sú napríklad plánovanie, zásoby, nákup, predaj, marketing, financie a personalistika), 3D laserové skenovanie, 3D tlač, rozšírená o virtuálnu realitu… Výsledkom je digitálny model celej fabriky – výrobných hál, konštrukcie nových produktov, výrobných liniek s jednotlivými (robotizovanými) pracoviskami, logistických systémov, skladov, expedície až po servis či recykláciu produktov. V digitálnom modeli možno s podporou virtuálnej reality navrhovať konštrukciu výrobkov a simulovať i optimalizovať ich funkcionalitu, ako aj všetky výrobné a logistické systémy ešte predtým, ako sa začne fyzická produkcia.
Ako býva zvykom, technológie digitálneho podniku našli prvé aplikácie v leteckom a kozmickom priemysle. Americká Jet Propulsion Laboratory, ktorá vyvíja prístroje pre NASA, sa pred asi desiatimi rokmi technologicky prezbrojila, aby zvládala čoraz zložitejšie misie s prijateľnými nákladmi. Pri konštrukcii Curiosity – šesťkolesového robota, určeného na pohyb na planéte Mars – využila PLM Siemens (Product Lifecycle Management – produktové portfólio riešení na tvorbu a riadenie informácií o výrobku v celom jeho životnom cykle). Tento softvér pokryl všetky etapy vývoja od koncepčného návrhu až po samotnú výrobu. Inžinierom tiež umožnil digitálne simulovali činnosť rovera vo fyzikálnych a teplotných podmienkach ako na Marse. Laboratórium Curiosity brázdi marťanský povrch od augusta 2012, pričom misia bola pôvodne plánovaná na dva roky. Keďže rover je ešte v dobrej kondícii, jeho vypnutie odložili na neurčito.
Nástroje digitálneho podniku sa rozširujú najmä v automobilkách, ktoré akútne potrebujú flexibilitu, pružnú reakciu na požiadavky zákazníkov, skracovať výrobné časy, zvyšovať kvalitu a efektivitu. V automobilke schádza z výrobnej linky každú minútu iný model auta s rozličnou výbavou, čo prináša úplne nové nároky na systémy riadenia na všetkých úrovniach. Technológie digitálneho podniku však postupne prenikajú aj do iných odvetví spracovateľského priemyslu.
Prvky umelej inteligencie
Vývoj umelej inteligencie (AI) sa v 70. a 80. rokoch minulého storočia sústredil na metódy rozpoznávania reči, textu, obrazu či hlasových správ. V súčasnosti sú tieto technológie široko dostupné v mnohých aplikáciách. Vývoj sa orientuje na strojové učenie sa, autonómne rozhodovanie, spracovanie a využívanie poznatkov. Vyvíjajú sa aj programy, ktoré sú schopné učiť sa na základe prebiehajúcej komunikácie.
Vďaka novým technológiám v rámci konceptu Industrie 4.0 sa továrne stanú rekonfigurovateľné, budú schopné sa rýchlo transformovať a využitie umelej inteligencie spôsobí, že ich správanie sa bude čoraz viac podobať živým organizmom.
Ďalší rozvoj umelej inteligencie bude závisieť od výkonu počítačov. Očakáva sa pokračovanie exponenciálneho rastu a podľa Raymonda Kurzweila (úspešný vynálezca a hlavný futurológ americkej spoločnosti Google), notebook dosiahne okolo roku 2040 výpočtovú rýchlosť ľudského mozgu a po roku 2050 bude rátať rovnako rýchlo ako všetci ľudia na planéte. Lenže pre inteligenciu len vysoký výpočtový výkon nestačí. Profesor Milan Gregor zo žilinského inštitútu CEIT k umelej inteligencii priraďuje schopnosť rozpoznávania, interpretáciu, rozhodovanie, strojové učenie, plánovanie a predikciu, spätnú väzbu i samomonitorovanie.
Kurzweil je autorom programov na rozpoznávanie hlasu a syntézu reči, ktoré dnes využíva spoločnosť Apple v aplikácii Siri. Dnes je osobný asistent v iPhonoch schopný učiť sa zo záznamov z predchádzajúcej komunikácie, čo bolo pred niekoľkými rokmi nepredstaviteľné. Podľa Kurzweila by mohli stroje dosiahnuť inteligenciu človeka okolo roku 2045.
Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 12/2016.Časopis Quark si môžete objednať tu alebo na adrese: predplatne@quark.sk
Spracoval Vladimír Ješko
Foto Siemens
Ilustrácia Marcela Pekarčíková
