Przemysł 4.0: ta rewolucja dopiero się rozkręca

Przemysł 4.0

Każda rewolucja przemysłowa miała swój symbol. Pierwsza (lata 1760-1830) to epoka maszyny parowej, drugą (1870-1914) kojarzymy z fordem Model T, trzecią (1947-2010) – z komputerami, a czwartą – z IoT, czyli Internetem Rzeczy. I właśnie czwartej rewolucji industrialnej, względnie Przemysłowi 4.0, przyglądamy się bliżej!

Z tego artykułu dowiesz się, że:

Podpowiadamy też, jak wkroczyć w erę przemysłu 4.0.

Przemysł 4.0: niezbędna infrastruktura

Przemysł 4.0 jest połączeniem kilku rewolucyjnych technologii: systemów cyberfizycznych, (Cyber-Physical Systems), Internetu rzeczy i sensorów (Internet of Things – IoT), sztucznej Inteligencji (AI), uczenia maszynowego (Machine Learning) i chmury. Najpierw przyjrzymy się im z osobna, a potem – na przykładzie – wyjaśnimy, w jaki sposób tworzą jeden organizm.

Systemy cyberfizyczne

Cyberfizyczne, a zatem będące połączeniem komponentów cyber – m.in. oprogramowania – z tymi fizycznymi: silnikami, kołami, ramionami, tudzież elementami zdolnymi do manipulacji obiektami czy wprawiania maszyn w ruch. Słowo systemy mówi nam zaś, że chodzi o co najmniej kilka komponentów obu wymienionych rodzajów.

By taki system cyberfizyczny zobrazować, rzućmy okiem na pojazdy autonomiczne. W ich skład wchodzą 1) sensory – m.in. radary, kamery odbiorniki GPS – dostarczające informacji do 2) oprogramowania, które przetwarza 3) procesor. To z kolei prowadzi do dostosowania skrętu kół i prędkości obrotowej silnika, czego efektem jest zmiana położenia pojazdu.

Internet rzeczy i technologie sensoryczne

W ogromnym uproszczeniu: Internet rzeczy polega na łączeniu indywidualnych urządzeń we wspólną sieć. Umożliwia wymianę informacji między rzeczami – np. głośnikiem z asystentem głosowym a smart żarówką w domu – bez ingerencji człowieka oraz podejmowanie w oparciu o nie konkretnych czynności. Na przykład: włączanie światła na prośbę wydaną asystentowi.

Internet rzeczy w fabrykach ułatwia m.in. kontrolę stanu maszyn. Sensory temperatury, wibracji czy napięcia sprawiają, że o zbliżającej się konieczności naprawy bądź wymiany urządzenia dowiadujemy się automatycznie, zawczasu. Notabene: spadek kosztu sensorów około 2010 roku był jednym z czynników prowadzących do czwartej rewolucji przemysłowej.

Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe

Co robi dziecko po przyłożeniu ręki do gorącego kubka? Uczy się, że w ten sposób może się oparzyć i zaczyna unikać powierzchni o wysokich temperaturach. A co robi Twój iPhone, gdy codziennie o godzinie 8. otwierasz kalendarz? Zaczyna wyświetlać kalendarz w aplikacjach sugerowanych dokładnie o tej porze. Uczy się Ciebie – maszynowo.

W zakładach produkcyjnych uczenie maszynowe może m.in. określać prawdopodobieństwo wystąpienia defektów w fabrykatach i ograniczać ich liczbę. Pozwala także wykrywać tzw. bottle necks (wąskie gardła) na liniach produkcyjnych oraz optymalizować wykorzystanie zasobów. Wymaga zarazem ogromnej ilości danych – o czym za chwilę.

Chmura

Dane zbierane przez sensory muszą gdzieś trafiać. Ba! Trzeba je jeszcze przechowywać, przetwarzać, a następnie dostarczać do właściwych maszyn, względnie osób. To wymaga zaś odpowiedniego łącza (na kształt domowego WiFi) oraz mocy obliczeniowej, zapewnianej przez serwery, które pełnią rolę mózgu systemu.

Ponieważ pracy serwerów raczej nie widzimy, cały system nazywamy chmurą. Dodajmy: nie widzimy, bo komputery te mogą znajdować się w dowolnym miejscu na Ziemi. Największymi dostawcami chmury jest Amazon z Web Services, Google z Cloud Platform i Big Query, IBM z Cloud Computing czy Microsoft z Azure.

Zarejestruj się na 4Dustry

Rewolucja, za którą stoi Big Data

Podsumujmy, czego dowiedzieliśmy się dotychczas. Zainstalowane w maszynach sensory zbierają dane, które – poprzez Internet rzeczy – trafiają do chmury, gdzie są przechowywane i przetwarzane, także na cele uczenia maszynowego. Wszystkie te elementy tworzą z kolei system cyberfizyczny.

Przy czym ilość danych, o której piszemy, trudno sobie wyobrazić. Warto za przykład wziąć branżę auto-moto. Fabryka Fiata w Tychach wytwarza około 200 tysięcy aut rocznie, a każde z nich składa się z przeciętnie 30 tysięcy części. To oznacza, że ledwie 12 miesięcy produkcji generuje dane o łącznie 60 miliardach komponentów.

Ich analizowaniem zajmuje się Big Data (dosłownie: “Duże Dane”). Celem tych analiz jest odnalezienie korelacji, wzorów, trendów, tudzież wszystkiego, co ma znaczenie dla optymalizacji efektywności i marżowości produkcji. Statystyki te wydobywamy – a jakże! – z pomocą uczenia maszynowego.

Poprawa efektywności i rentowności produkcji

Nieoptymalne wykorzystanie zasobów czy przestoje serwisowe – tzw. downtime – pogarszają efektywność oraz rentowność produkcji. Przemysł 4.0 odpowiada na te problemy, m.in. poprzez optymalizację gospodarki energetycznej i minimalizację downtime’u. Umożliwia też daleko idącą automatyzację, tworząc przy okazji nowe miejsca pracy.

Wspominaliśmy, że sensory i uczenie maszynowe umożliwiają wczesne wykrywanie usterek w urządzeniach, a teraz rozważmy, jak przekłada się to na produkcję. Nie tylko bowiem ograniczamy liczbę usterek niezwiązanych z resursem urządzeń, ale i rezygnujemy z planowych przeglądów. Serwisujemy je wyłącznie wtedy, kiedy to konieczne.

Sensory pozwalają też minimalizować straty energii. Huty stali wykorzystują je na przykład w połączeniu z algorytmami, tak, żeby zminimalizować konieczność ponownego rozgrzewania pieców między kolejnymi partiami. A także: by przewidywać temperaturę, jaką osiągnie stal w piecu – dzięki czemu nie musimy rozgrzewać ich maksymalnie, a jedynie dostatecznie.

Zaś dzięki automatyzacji – robotom typu kartezjańskiego, delta czy SCARA – ludzie uwalniani są od powtarzalnych, nużących zadań. Efekty ich pracy zyskują wielokrotnie większą moc np. w ramach zespołu Big Data. Mamy więc do czynienia ze wzrostem potencjalnego wolumenu i rentowności produkcji, przy braku jednoczesnej redukcji zatrudnienia.

Zarejestruj się na 4Dustry

Przemysł 4.0 wciąż jest na wczesnym etapie

Pierwsza rewolucja przemysłowa trwała w latach 1760-1830, zatem 70 lat. Druga: między rokiem 1870 a 1914, czyli 44 lata. Początek trzeciej datowany jest najwcześniej na 1947, a jej koniec… cóż, tu zgody nie ma, bo niektórzy sądzą, że wciąż trwa. To by zaś oznaczało, że najdłuższa rewolucja przemysłowa dotychczas ma na karku już 75 lat.

Wnioski z powyższego płyną co najmniej dwa. Po pierwsze: o pełnym potencjale Przemysłu 4.0 przekonamy się dopiero za dwie-trzy dekady, jeśli nie później. Po drugie: być może mamy do czynienia z dwiema rewolucjami industrialnymi zachodzącymi jednocześnie. Rozstrzygnięcie tego dylematu zostawiamy jednak historykom.

A kto i kiedy w zasadzie ogłosił początek ery Przemysłu 4.0? Klaus Schwab – ekonomista, inżynier i założyciel Światowego Forum Ekonomicznego (World Economic Forum). Jest on zarówno autorem terminu, jak i jego popularyzatorem. Zainteresowanym tematyką polecamy jego książkę z 2015 roku pt. “Czwarta Rewolucja Przemysłowa”.

Wkrocz w erę przemysłu 4.0 z 4Dustry

Przemysł 4.0 znacznie przyspiesza wdrażanie nowych komponentów do produkcji. To nie tylko zasługa ww. innowacji – upowszechniania się sensorów, chmury, Big data – ale także tzw. cloud manufacturing. A my, 4Dustry, jesteśmy pierwszą tak zaawansowaną platformą cloud manufacturingu w Polsce i na świecie.

Wyjaśnijmy: cloud manufacturing polega na zlecaniu produkcji fabrykatów zewnętrznym podmiotom za pośrednictwem cyfrowej infrastruktury. Użytkownicy 4Dustry publikują na platformie zlecenia obejmujące szereg fabrykatów, a zakłady produkcyjne składają oferty na wykonanie wszystkich lub jedynie części elementów.

Korzyści? Zleceniodawcy tworzą wspólnie ogromny park maszynowy, nawet jeśli dzielą ich setki czy tysiące kilometrów, a zleceniobiorcy otrzymują swoje fabrykaty maksymalnie szybko, w najlepszej możliwej cenie. Nowe linie produkcyjne powstają tylko wtedy, gdy powstać muszą, zaś istniejąca maszyneria zagospodarowywana jest lepiej.

Praca z podwykonawcami też staje się prostsza. Dzięki algorytmowi (pisaliśmy o uczeniu maszynowym!) platforma analizuje projekty CAD komponentów, parametryzując na tej podstawie całe zamówienie. Od wystawienia zlecenia dzieli Cię kilka kliknięć. Zleceniobiorcy mogą natomiast liczyć na standaryzację zleceń i dostęp do większej liczby zamówień.

Brzmi nieźle? Zarejestruj się na 4Dustry i wkrocz z nami w erę przemysłu 4.0. Jako zleceniodawca – zarejestrujesz się u nas bezpłatnie, a jako usługodawca – działasz bez prowizji, na podstawie licencji. Kliknij poniżej i dowiedz się więcej.

Zarejestruj się na 4Dustry

Data publikacji: 9 listopada 2022

Sprawdź wszystkie możliwości
jakie daje platforma 4Dustry.