IMPLEMENTÁCIA STRATÉGIE INDUSTRIE 4.0 DO PODNIKOVÉHO PROSTREDIA

Publikované: 21. marca 2020

Ing. Ján Lábaj PhD., Ing. Milan Botka, PhD., Ing. Jozef Herčko PhD.

Abstrakt: INDUSTRIE 4.0 | Článok prináša rozšírený pohľad na implementáciu stratégie Industrie 4.0 do praxe, ktorý bol prezentovaný na konferencii Trendy a inovatívne prístupy v podnikových procesoch. Zároveň je článok návodom pre integráciu štandardov uvedenej stratégie do podnikovej praxe. Metódy prepájajú tradičnú výrobu, logistiku, údržbu s inovačnými metódami vo forme znalostného manažmentu, rekonfigurovateľných systémov, či integrácie podnikových informačných systémov s cieľom zvýšenia produktivity a zníženia nákladov.

Industrie 4.0

Poslanie a víziu nemeckej národnej stratégie pre priemysel  je potrebné chápať v kontexte „nových časov“. Táto nová vízia hovorí o zvýšení produktivity a konkurencieschopnosti nemeckého hospodárstva, aj o zvýšení životnej úrovne. V tejto súvislosti sú v Nemecku rozpracované aj postupy tzv. „Deutschland 4.0“, ktoré hovoria o tom, ako zlepšiť verejnú správu v prospech populácie s pomocou dostupných technológií a prevažne internetu a komunikácie medzi zariadeniami (Internet of Things – IoT). Podobné výzvy sa objavovali aj po vojne, kde vznikla výzva vydaná Productivity Committee of the European Productivity Agency. Výzva produktivitu označila ako stav mysle. Je to prístup, ktorý hľadá neustále zlepšovanie toho, čo existuje. Je to viera, že človek dokáže robiť lepšie dnes než včera a že zajtrajšok bude lepší ako dnešok. Produktivita vyžaduje stále snahy adaptovať ekonomické aktivity k neustále sa meniacim podmienkam a požiadavkám nových teórií a metód. Je to pevné presvedčenie o pokroku ľudstva [1]. A ak túto definíciu chápeme ako posolstvo humanity po skončenej II. svetovej vojne (definícia bola sformulovaná v r. 1959 – t.j. 14 rokov po najväčšom konflikte v dejinách ľudstva), potom ani súčasné vízie pre lepší a šťastnejší život ako nemecké Deutschland 4.0 alebo americké Advanced Manufacturing Partnership, nemajú iné poslanie ako uvedená výzva. Dôvodom je to, že väčšina západných krajín si uvedomuje obrovský vplyv priemyslu na svoje hospodárstvo a politický systém.

Prípadové štúdie

Nemecká stratégia Industrie 4.0 a jej implementácia je podporená organizačnou štruktúrou, ktorú tvoria špičkoví vedci a inžinieri. Jednotlivé jej oblasti sú rozpracovávané špecializovanými skupinami do prípadových štúdií. Prípadové štúdie uvedené v článku sú verejne dostupné na stránkach Nemeckej akadémie vied (acatech.de). Časť zdrojov pochádza  z publikácie Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0. Final report of the Industrie 4.0 Working Group [2] a časť zo SMART SERVICE WELT - Recommendations for the Strategic Initiative Web-based Services for Businesses. Final report of the Smart Service Working Group [3]. Je potrebné si uvedomiť, že samotné Industrie 4.0 je jednou z desiatich iniciatív nemeckej vlády. Industrie 4.0 patrí medzi iniciatívy ako energie budúcnosti, alebo budúcnosť automobilovej dopravy. V publikáciách uvedených vyššie je možné nájsť tieto modelové príklady [2] [3]:

  • Redukcia spotreby energie v zvarovni karosérií,
  • Komplexný vývoj výrobkov v priebehu celého toku hodnoty,
  • Podpora výroby podľa požiadavky zákazníka a rekonfigurovateľná montážna linka,
  • Údržba a správa zariadení na diaľku,
  • Okamžitá zmena dodávateľa v priebehu výroby v dôsledku problémov so systémom riadenia,
  • Smart systém pre obslužné procesy vo výrobe I.,
  • Smart systém pre obslužné procesy vo výrobe II.,
  • Smart systém pre logistiku,
  • Smart systém pre energetiku,
  • Smart systém pre poľnohospodárstvo,
  • Smart systém pre zdravotníctvo.

V nasledujúcich častiach uvádzame spracované vybrané štúdie vhodné pre praktické použitie.

Podpora výroby podľa požiadavky zákazníka a rekonfigurovateľná montážna linka

Rekonfigurabilita je jedným zo stavebných kameňov vízie Industrie 4.0. Hovorí o rýchlej a efektívnej zmene produktov podľa požiadaviek zákazníka [4]. Jeden z modelov Industrie 4.0 popisuje súčasný a budúci stav výroby podľa požiadaviek zákazníkov nasledovne:

Obr. 1 Súčasný a budúci stav výrobných liniek z hľadiska rekonfigurability [2]
Obr. 2 Vstavané montážne platformy a pružné montážne platformy
Dynamický tok hodnoty má výhody aj v pružnosti výroby, pretože umožňuje zaradiť aj „last-minute“ objednávky a na výrobno-montážny systém to nemá vplyv [5]. Systém riadenia vstupnej logistiky na príklade prístavu Ďalším stavebným kameňom Industrie 4.0 je platforma pre riadenie vstupnej logistiky v prístave. Veľmi podobným riešením je platforma LOGIO spoločnosti CEIT, ktorá je popísaná ďalej v článku.
INDUSTRIE 4.0 CEIT
Obr. 3 Porovnanie súčasného a budúceho riadenia vstupnej logistiky

Súčasný stav: ·      Každý proces beží individuálne, ·      Vlastníci procesov si optimalizujú svoje časti bez ohľadu na celok, ·      Terminál/žeriav nemá možnosť optimalizovať príchod vykladaných vozidiel, ·      Vodiči nevedia, kde zaparkovať, čím vznikajú zbytočné jazdy a neefektívne  čakania. Budúci stav: ·      Centrálny pohľad na situáciu v prístave, ·      Prietok a pohyb kontajnerov  je koordinovaný, ·      Preprava je optimalizovaná cez on-line systém, ·      Vodiči dostávajú on-line informácie o dopravnej situácii.  Detail vykládky posielaný do mobilného zariadenia.  Bez zbytočných jázd.
INDUSTRIE 4.0 CEIT AGV
Obr. 4 Využitie aplikácie CEIT LOGIO pri riadení vstupnej logistiky
CEIT LOGIO

je integrovaná platforma pre rovnomerné riadenie vstupnej logistiky. Umožňuje rovnomerne využiť kapacity na vstupe a zároveň redukovať časy čakania na vyloženie. Ďalším prínosom je štandardizácia a dohodnutie si obalov s dodávateľmi, čo má význam pri dimenzovaní vstupných skladov. Zároveň táto aplikácia slúži na plánovanie milk-run zásobovania, čím sa šetrí asi 30% viazanosti financií v zásobách a skracuje sa priebežný čas dodania tiež o približne 30%. Táto aplikácia je schopná tiež vyhodnocovať spoľahlivosť dodania a dodávateľov. Systém zároveň odstraňuje nepravidelného zásobovania a nepravidelného zaťažovania internej logistiky na vstupe a na výstupe. Základom systému je plánovanie kapacít zásobovania podľa reálnych kapacít internej logistiky. Zavedením tohto systému dôjde k eliminácii čakania dodávateľov a tiež preťažovaniu internej logistiky.

INDUSTRIE 4.0 CEIT
Obr. 5 Ukážka aplikácie CEIT LOGIO [6]
Jednotná platforma umožňuje správu:

  • Dodávateľov,
  • Prepravcov,
  • Všetkých nakupovaných, ale aj vyrábaných dielov a balení,
  • Objednávok transportu,
  • Vykladacích miest,
  • Vykladacích okien a reportov o vyťažení rámp a spoľahlivosti dodávateľov.

Automatický logistický systém

V dôsledku neustáleho narastania potrieb trhu je čoraz vyšší dôraz kladený na zvyšovanie pružnosti výroby, znižovanie nákladov a zvyšovanie kvality ponúkaných výrobkov a služieb. Spoločnosť CEIT prináša inovatívne komplexné riešenia v oblasti internej automatizovanej logistiky, ktoré pomáhajú zvýšiť produktivitu podnikov zavádzaním automatizovaných systémov do výrobného procesu [7]. Automatický logistický systém (AGV – z angl. Automated Guided Vehicle) je komplexné riešenie automatizácie logistiky určené pre priemysel. Automatizuje ťahanie vagónov s materiálom podľa preddefinovanej dráhy za pomoci logistických ťahačov AGV CEITruck v priemyselných halách. Systém ako celok zvyšuje automatizáciu a produktivitu logistiky a súčasne znižuje logistické náklady. Pre automatizáciu procesu zásobovania robotických pracovísk a výrobných liniek bolo v spoločnosti CEIT vyvinuté komplexné modulárne riešenie, ktoré je schopné zabezpečiť rôzne stupne automatizácie podľa potrieb zákazníka. Automatický logistický systém AGV sa skladá z:

  1. ťahača AGV CEITruck,
  2. periférií (automatické valčekové dopravníky, E-rám, vagón s gravitačným presýpaním atď.),
  3. riadiaceho systému AGV.

Takýto logistický systém má za úlohu dodať požadovaný tovar v správnom množstve a kvalite na vopred určené miesto v stanovenom čase. Celý proces kladie zvýšené nároky na riadenie logistických procesov a obmedzenie chybovosti ľudského faktora [8].

Prečítaj si tiež: Industrie 4.0 | Implementácia inteligentnej logistiky s ohľadom na ekonomické aspekty riadenia podniku

Záver

Úspešnej implementácii konceptu Industry 4.0 predchádza eliminácia rizík naplnenia a tiež kvalitná príprava konceptu pred jeho zavedením. Jednou z kľúčových výziev úspešnej implementácie je zabezpečenie dostatok kvalitných ľudských zdrojov. Kým v súčasnosti podniky v rámci svojich IT oddelení disponujú zamestnancami so silnými znalosťami IT, pre úspešné nasadenie Industry 4.0 bude nevyhnutné, aby títo pracovníci rozumeli aj ďalším oblastiam, napríklad mechatronika, elektronika, automatizácia a pod. Okrem toho bude nevyhnutné zabezpečiť „decentralizovaný“ spôsob myslenia zamestnancov. Okrem toho bude nevyhnutné pre dosiahnutie úspešnej implementácie konceptu zvládnuť aj obrovské výzvy, ako bezpečnosť dát a ich bezpečné transferovanie, akceptovanie simulácie ako jedného z nástrojov rozhodovania, zabezpečenie spolupráce nielen medzi zariadeniami, ale aj medzi ľuďmi a zariadeniami a medzi ľuďmi samotnými. A v neposlednom rade bude nevyhnutné zabezpečiť značné finančné prostriedky na zavedenie tohto konceptu do podniku.

Poďakovanie

Tento článok vznikol v rámci projektu Nízkonákladový logistický systém na báze mobilných robotických platforiem pre využitie v priemysle, ITMS: 26220220205 s podporou z Operačného programu výskum a vývoj.

„Podporujeme výskumné aktivity na Slovensku/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ.“

Použitá literatúra

[1] BOEL, B.: The European Productivity Agency and Transatlantic Relations 1953-1961. Museum Tusculanum Press, Kodaň 2003, ISBN 87-7289-673-6. [2] KAGERMANN, H.; WAHLSTER, W.; HELBIG, J.: Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0. acatech – National Academy of Science and Engineering, Frankfurt 2013, dostupné online: http://www.acatech.de/de/publikationen/stellungnahmen/kooperationen/detail/artikel/recommendations-for-implementing-the-strategic-initiative-industrie-40-final-report-of-the-industr.html [3] KAGERMANN, H. et. al.: SMART SERVICE WELT - Recommendations for the Strategic Initiative Web-based Services for Businesses. acatech – National Academy of Science and Engineering, Berlin 2015, dostupné online: http://www.acatech.de/de/publikationen/stellungnahmen/kooperationen/detail/artikel/recommendations-for-the-strategic-initiative-web-based-services-for-businesses-final-report-of-the.html [4] HALUŠKA, M.; GREGOR, M.; GRZNÁR, P.: Metodológia navrhovania rekonfigurovateľných výrobných systémov za účelom formovania nových produktových rodín. In: ISET 2015 = Innovative science, engineering and technology 2015, November 2015. ISBN 978-80-972051-2-6. [5] MIČIETA, B.; BIŇASOVÁ, V.; HALUŠKA, M.: Reconfigurable manufacturing system and sustainable production. LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrücken 2014. ISBN 978-3-659-59101-3. [6] Interná dokumentácia CEIT [7] ČAČO, M.; TRIBULA, R.; ŠCERBA, P., KOHÁR, R.: Inovácie AGV systémov pre automatizáciu priemyselnej logistiky.  In ProIN. ISSN1339-2271, 2017, roč. 18, č. 2, s. 18-19. [8] ČAČO, M., TRIBULA, R., ŠČERBA, P., KOHÁR, R. 2016. Nový typ ťahača rozširuje možnosti automatizácie v priemysle. In ProIN. ISSN1339-2271, 2016, roč. 17, č. 3, s. 17-19.

Autori:

 Ing. Ján Lábaj PhD., Ing. Milan Botka, PhD., Ing. Jozef Herčko PhD. CEIT a.s., Univerzitná 8661/6A, 010 08 Žilina, Slovensko