Przemysł 4.0 oznacza nowe podejście do produkcji, wspomaganej odtąd inteligentnymi systemami ułatwiającymi podejmowanie decyzji oraz automatyzacją poprawiającą wydajność i jakość pracy. Dzięki wprowadzeniu innowacyjnych rozwiązań współczesne przedsiębiorstwa mogą śmiało wkroczyć w nową erę informatyzacji i robotyzacji. Przeprowadziliśmy badanie, by sprawdzić, w którym miejscu tej rozpoczynającej się transformacji znajduje się rodzimy rynek automatyki i robotyki.
Przemysł 4.0 to kierunek, w którym zmierzają ? oczywiście w różnym tempie ? wytwórcy na całym świecie. Jednymi z najważniejszych aktywatorów transformacji do Przemysłu 4.0 są: technologie przyrostowe, rzeczywistość rozszerzona, systemy analityczne, symulacje wirtualne, cyfrowe zarządzanie produkcją oraz roboty przemysłowe (zarówno współpracujące, jak i autonomiczne).
Technologie przyrostowe
Jeśli chodzi o technologie przyrostowe, do których należy druk 3D, podstawowym ich zastosowaniem jest szybkie prototypowanie (rapid prototyping), umożliwiające wytworzenie fizycznego modelu wyłącznie na podstawie modeli bryłowych opracowanych w systemach CAD 3D. Jak wynika z badania przeprowadzonego przez redakcje magazynów Control Engineering Polska oraz Inżynieria i Utrzymanie Ruchu, szybkie prototypowanie jest obecnie stosowane w ok. 30% zakładów respondentów, natomiast co piąty ankietowany widzi szansę szybkiego wdrożenia tego rozwiązania w swoim zakładzie, zdając sobie sprawę z tego, jak wiele korzyści może ono przynieść. Dzięki zastosowaniu technologii przyrostowych można również wytwarzać części zamienne, co jest już praktykowane w ok. 10% przedsiębiorstw. Z kolei co czwarty respondent deklaruje, że istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo wykorzystania tego rozwiązania w najbliższym czasie w jego firmie.
Rzeczywistość rozszerzona
Ważną technologią związaną z koncepcją Przemysłu 4.0 jest rzeczywistość rozszerzona (Augmented Reality ? AR), która łączy świat realny z obrazem generowanym komputerowo. Rzeczywistość AR powstaje na skutek nałożenia w czasie rzeczywistym trójwymiarowej grafiki komputerowej na obraz świata realnego, najczęściej rejestrowanego przez kamery urządzeń mobilnych (smartfony, tablety) i moduły GPS. Mimo że ta wciąż stosunkowo nowa technologia nie jest wykorzystywana w przemyśle na szeroką skalę, to z pewnością ma ogromny potencjał.
Przedsiębiorcy coraz częściej wykorzystują rzeczywistość rozszerzoną do organizowania szkoleń wewnętrznych. Z przeprowadzonego badania wynika, że ma to miejsce w ok. 30% zakładów produkcyjnych. Dla co trzeciego respondenta rozwiązanie to jest bardzo atrakcyjne, w związku z czym prawdopodobieństwo jego wdrożenia w zakładzie w najbliższym czasie pozostaje stosunkowo duże. Zainteresowanie tym tematem wcale nie dziwi, zważywszy na fakt, że szkolenia przeprowadzane w oparciu o rozwiązania rzeczywistości rozszerzonej oznaczają przede wszystkim oszczędność czasu i redukcję kosztów. Instruktor jest w tym wypadku zbędny ? wystarczy zwykła sala i okulary AR. Dzięki nałożeniu wirtualnych modeli na obraz rzeczywisty za pomocą urządzeń AR pracownicy uczestniczący w szkoleniu dokładnie widzą, jakie kroki powinni podjąć, aby np. naprawić uszkodzony element w maszynie.
Warto wspomnieć też o wpływie stosowania technologii AR na efektywność działań serwisowych, które mogą być teraz realizowane bez konieczności szkolenia serwisantów pod każde urządzenie, co zazwyczaj bywa kosztowne i czasochłonne. Z deklaracji ankietowanych wynika, że w ok. 20% zakładów wykorzystywana jest rzeczywistość rozszerzona w odniesieniu do szkoleń, a co czwarty respondent nie wyklucza wprowadzenia wkrótce takiego rozwiązania.
Jeśli chodzi o plany na najbliższą przyszłość, ok. 10% sondowanych osób wykazało zainteresowanie tworzeniem modeli produktów i wizualizacji umożliwiających kreowanie wirtualnego produktu w oparciu o technologię AR. Sposób ten pozwala ocenić, czy dany produkt będzie spełniał wszystkie założone kryteria. Wielokrotne tworzenie i poprawianie prototypu przy zastosowaniu wizualizacji jest też znacznie szybsze i tańsze od tradycyjnych metod.
Symulacje wirtualne
Również w trosce o obniżenie kosztów produkcji coraz więcej przedsiębiorstw korzysta już z nowoczesnych rozwiązań służących do modelowania i symulacji procesów produkcyjnych. Dzięki nim powstają wirtualne modele rzeczywistego systemu wytwórczego, na których przeprowadza się eksperymenty. Badany model systemu produkcyjnego można wówczas udoskonalać, wykonując kolejne symulacje dla różnych wariantów i ustawień. Co ważne, w analizach da się uwzględniać koszty wytwarzania albo inwestycji dla wszystkich lub wybranych wariantów systemu, co pozwala na szybką analizę efektywności ekonomicznej.
Jeśli chodzi o symulacje wirtualne, obecnie są one wykorzystywane w następujących obszarach: rozwój produktu oraz konstrukcja urządzeń (37% wskazań), a także procesy produkcyjne (32% wskazań). Ogólnie można powiedzieć, że symulacja procesów ? polegająca na wirtualnym odwzorowaniu rzeczywistego systemu w celu jego dogłębnej analizy oraz wprowadzenia usprawnień ? pozwala na badanie problemów z obciążeniem personelu i sprzętu, produktywnością, transportem i logistyką wewnętrzną oraz tworzenie i testowanie usprawnień. Z uwagi na korzyści wynikające z zastosowania symulacji wirtualnych w procesach produkcyjnych zainteresowanie wdrożeniem w najbliższym czasie tego rozwiązania zgłosił co czwarty ankietowany.
Analityka danych
Ilość danych generowanych w zakładach przemysłowych stała się tak ogromna, że bez zaawansowanych narzędzi analitycznych są one po prostu bezwartościowe. Nowe techniki umożliwiają jednak prowadzenie coraz bardziej zaawansowanych analiz, uwzględniających duże zbiory danych i różne ich rodzaje.
Jedną z wielu możliwości w obszarze zaawansowanej analityki wykorzystywanej w zakładach produkcyjnych jest zastosowanie rozwiązań związanych z Big Data. Te zbiory informacji, zbyt duże dla tradycyjnych systemów przetwarzania danych, wymagają nowych technologii obróbki. Koncepcja Big Data w zarządzaniu przedsiębiorstwem dotyczy innowacyjnego podejścia do analizy danych, obejmującej możliwości ich gromadzenia, przetwarzania i wizualizacji.
W obecnych czasach umiejętność analizy danych stanowi kapitał nie do przecenienia, gdyż jest źródłem wiedzy o klientach, otoczeniu rynkowym, jakości produktów i usług oraz potrzebach rynku. Jak wynika z przeprowadzonego badania, analiza danych rynkowych stosowana jest na razie w ok. 20% zakładów. Zaawansowana analityka danych jest zaś wykorzystywana w niespełna 15% przedsiębiorstw w obszarze związanym z predykcyjnym utrzymaniem ruchu.
Cyfrowe zarządzanie produkcją i robotyzacja
We współczesnm przemyśle wykorzystanie zintegrowanych systemów informatycznych do wspomagania zarządzania produkcją jest już nieodzowne. Pozwala na uporządkowanie wewnętrznych procesów organizacji, przetwarzanie, gromadzenie, rejestrację i selekcję danych oraz integrację z kluczowymi kontrahentami i klientami przedsiębiorstwa.
Optymalizacja całego procesu produkcji jest możliwa m.in. dzięki wykorzystaniu systemów klasy ERP (Enterprise Resource Planning ? Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa), które ? jak wynika z sondażu ? są stosowane w zakładach 45% ankietowanych. Systemy te umożliwiają obsługę większości obszarów funkcjonowania przedsiębiorstwa ? począwszy od marketingu, obsługi klienta, planowania i technicznego przygotowania produkcji, a skończywszy na sferze finansowo-księgowej i zarządzaniu personelem. Wdrożenie systemu ERP gwarantuje wymierne korzyści oraz wspieranie realizacji strategicznych celów firmy i usprawnienie funkcjonowania zakładu.
Wsparciem dla systemów ERP są systemy MES (Manufacturing Execution System ? System Realizacji Produkcji), które funkcjonują w przedsiębiorstwach 26% respondentów. System MES, wypełniający lukę pomiędzy halą produkcyjną a systemem ERP, umożliwia efektywne zbieranie informacji w czasie rzeczywistym bezpośrednio ze stanowisk produkcyjnych oraz ich transfer na obszar biznesowy.
Przemysł 4.0 jest też koncepcją ściśle związaną z rozwojem robotyki. Aby przedsiębiorstwa mogły nadążać za konkurencją, muszą osiągnąć odpowiedni poziom robotyzacji. Zgodnie z wynikami sondażu o zaawansowanej robotyzacji na naszym rynku można mówić w odniesieniu do zakładów co czwartego respondenta. Podobna liczba ankietowanych osób (ok. 25%) widzi realną szansę szybkiego wdrożenia robotów przemysłowych w ich miejscach pracy.
Przeszkody na drodze do Przemysłu 4.0
Żeby wcielić w życie ideę Przemysłu 4.0, należy stawić czoła wielu wyzwaniom. Zdaniem ok. 60% ankietowanych największymi barierami we wdrażaniu rozwiązań Przemysłu 4.0 w ich zakładach są:
? koszty dostosowania do standardów zapewniających interoperacyjność,
? konieczność zmiany modeli biznesowych,
? niepewność dotycząca zwrotu z inwestycji, wynikająca z prekursorskiego charakteru przedsięwzięcia.
Ponadto co drugi odpowiadający uważa, że ogromnym wyzwaniem jest brak możliwości pozyskania odpowiednio wykwalifikowanych specjalistów, a co trzeci twierdzi, że największy problem tkwi w braku wystarczających kompetencji kadry w zakresie nowych technologii.
Inną poważną barierą, na którą wskazała połowa respondentów, jest obawa o bezpieczeństwo danych. W wielu zakładach produkcyjnych stosowane są zamknięte systemy zarządzania, niepołączone z ogólną siecią. W świecie Przemysłu 4.0, w którym wszystkie elementy procesowe muszą być skomunikowane ze sobą w sieci, kwestie związane z bezpieczeństwem danych oraz ochroną systemów przemysłowych i produkcyjnych nabierają szczególnego znaczenia.
Warto dodać, że za inne czynniki opóźniające wdrażanie idei Przemysłu 4.0 zostały uznane: niewystarczająca wiedza o przyszłościowym stanie techniki oraz niekorzystne dla sektora MŚP rozwiązania legislacyjne (30% wskazań).
Korzyści
Przemysł 4.0 niesie ze sobą wiele wyzwań, ale ostatecznie warto je podjąć z uwagi na szereg korzyści wynikających z wprowadzenia tej koncepcji.
Wśród ekonomicznych skutków dla Polski wdrożeń zgodnych z ideą Przemysłu 4.0 warto wymienić polepszenie jakości oraz wydajności przy jednoczesnym ograniczeniu kosztów produkcji. Obecne na rynku platformy IIoT bazujące na nowych technologiach komunikacji umożliwiają pozyskanie dużej ilości danych z trudno dostępnych miejsc, co wraz z ich obrobieniem i odpowiednią interpretacją pozwala na lepsze zrozumienie zachodzącego w zakładzie procesu.
W opinii ankietowanych Przemysł 4.0 to szansa przede wszystkim dla małych i średnich firm na wdrożenie systemów, które były dotychczas dostępne jedynie dla światowych gigantów i wymagały tworzenia indywidualnych aplikacji. Rozwój inteligentnych platform pomiarowych i uniwersalnego oprogramowania zarządzającego danymi pozwala na tworzenie skomplikowanych systemów na bazie gotowych i łatwo skalowalnych rozwiązań.
Jeśli chodzi o społeczne skutki przeprowadzenia tej swego rodzaju rewolucji, należy wspomnieć chociażby o zredukowaniu liczby pracowników fizycznych oraz kadry odpowiedzialnej za utrzymanie ruchu. Przemysł 4.0 ma na celu nie tylko poprawę wydajności, ale także umożliwienie predykcji awarii poszczególnych urządzeń. Upraszcza to ewentualne planowanie prac serwisowych oraz pozwala na przygotowanie się do wymiany sprzętu. Nie jest jednak wcale jednoznaczne, że rewolucja ta będzie skutkować wzrostem bezrobocia. Oczywiście spowoduje konieczność podniesienia kwalifikacji w celu dostosowania się do wymogów rynku, ale przyniesie także wymierne korzyści z uwagi na znaczne polepszenie warunków pracy.
Szeroko pojęty Przemysł 4.0 niewątpliwie niesie zmiany w obu wymiarach ? zarówno ekonomicznym, jak i społecznym. Jednak, jak podkreśla jeden z respondentów ? o faktycznych korzyściach będziemy mogli mówić dopiero po doświadczeniach zebranych po implementacji choćby części funkcjonalności związanych z Przemysłem 4.0. Niezbędne jest badanie wiodących przedsiębiorstw, które zgodziły się przejść proces cyfrowej transformacji i zmian strukturalnych, np. modelu biznesowego. Należy pamiętać o tym, że zarówno pozytywne nastawienie, jak i teoretyczne szacunki nie zastąpią doświadczenia, chociaż już teraz wiadomo, że zmiany są nieuchronne. Założenie wzrostu rentowności ekonomicznej ? czy to przez wydajniejszą produkcję, czy przez oszczędności ? są w pewnej mierze już zauważalne wśród firm stawiających na wysokie technologie. Należy się więc spodziewać znaczącego wpływu wdrażania idei Przemysłu 4.0 na funkcjonowanie polskiej gospodarki, a także na system szkolnictwa wyższego, ponieważ nowy przemysł będzie potrzebował innych kompetencji niż dotychczas. Nastąpi wzrost zapotrzebowania na stanowiska wymagające kompetencji programistycznych, telekomunikacyjnych i analitycznych, natomiast zmniejszy się rola niewykwalifikowanych robotników, którzy wykonują proste, powtarzalne zadania.
Zdaniem ankietowanych ogromnymi korzyściami wynikającymi z wdrożenia idei Przemysłu 4.0 w Polsce są również: przyspieszenie rozwoju gospodarczego, uaktywnienie kreatywności i innowacyjności w przedsiębiorstwach, utrzymanie wysokiego poziomu kultury technicznej wśród kadry inżynierskiej, wzmocnienie konkurencyjności polskich przedsiębiorstw oraz wpływ na postrzeganie Polski jako partnera gospodarczego oraz atrakcyjnego miejsca inwestycji.
Jak wspomóc transformację krajowego przemysłu
Zdaniem ankietowanych ważne jest tworzenie tzw. centrów kompetencyjnych, gdzie przedsiębiorca i jego kadra mogliby uzyskać pomoc obejmującą szkolenia czy doradztwo techniczne, a także dostęp do przykładowych projektów oraz pomoc przy organizacji wsparcia finansowego. Oprócz kreowania mechanizmów wspomagających finansowanie cyfrowej transformacji firm istotne jest również organizowanie sieci powiązań pomiędzy przedsiębiorcami, którzy są zainteresowani cyfrową transformacją na poziomie łączenia doświadczeń technologicznych i organizacyjnych.
Tworzona pod auspicjami Ministerstwa Rozwoju Polska Platforma Przemysłu 4.0 organizacyjnie powinna skupiać specjalistów z różnorodnych dziedzin przemysłu, usług (projektowych, programowych, ekonomicznych itd.), szkolnictwa (średniego zawodowego, wyższego), jak i administracji państwowej (na szczeblu ogólnopolskim i lokalnym). Dzięki integracji środowisk rządowych i naukowych oraz zespołu doradców wywodzących się z przedstawicieli nowoczesnego przemysłu dałoby się efektywnie nakreślać kierunki rozwoju. Z perspektywy respondentów istotne są tu: upowszechnianie stanu prac powołanych grup i podejmowanych inicjatyw, promocja dobrych praktyk, szeroki asortyment bonusów dla podmiotów podejmujących aktywność, a także rozpowszechnianie informacji o światowych dokonaniach i tendencjach w zakresie technologii związanych z Przemysłem 4.0. Platforma ma ruszyć w przyszłym roku.
Autorka: Agata Abramczyk jest dziennikarką, publicystką, autorką artykułów, pasjonatką nowoczesnych technologii, od wielu lat związaną z branżą dziennikarską i wydawniczą.