Rola inteligentnej logistiky v súčasných technologických trendoch

Publikované: 5. decembra 2019 

Ing. Ján Lábaj PhD.

Anotácia: Inteligentná logistika | Priemyselná výroba predstavuje jednu z najdôležitejších súčastí súčasnej Európy. Okrem výrazného vplyvu na tvorbu hrubého domáceho produktu predstavuje aj veľký potenciál pre zavádzanie inovácií. Práve tie sú zdrojom trvalého konkurenčného rastu nielen podniku, ale aj priemyslu ako takého. V súčasnosti, po období hospodárskej a ekonomickej krízy, sa výroba v Európe nadychuje k novým výzvam s cieľom zvýšiť svoju konkurenčnú silu najmä s dlhodobo rastúcim objemom výroby mimo Európy. K tomu je definovaných viacero medzinárodných a národných iniciatív, ktorých ambíciou je opätovné naštartovanie výroby v Európe.

1               Výroba a jej vplyv na hospodárstvo

Výroba a priemysel oddávna patria medzi najvýraznejšie entity svetového hospodárstva. Takmer každá desiata spoločnosť v Európskej únii je zameraná na výrobu. Dopad výroby na hospodárske a ekonomické výsledky predstavuje výrazný vplyv. Napríklad v roku 2009 podniky zamerané na výrobu zamestnávali viac ako 31 miliónov zamestnancov, generovali viac ako 5,81 bilióna EUR obratu, čo predstavuje 1,4 bilióna pridanej hodnoty [1]. Napriek tomu výkonnosť európskej produkcie v porovnaní s ostatným svetom predstavuje výrazný pokles. Napríklad v porovnaní medzi jednotlivými dekádami krajiny Európskej únie zaznamenali pokles svojich pozícií z hľadiska podielu výroby na hrubú pridanú hodnotu. Napríklad, kým v 1980 Nemecko bolo v rebríčku top 15 na 2. pozícii za Spojenými štátmi americkými, v roku 2010 bolo na štvrtom mieste za Spojenými štátmi, Čínou a Japonskom. Obdobne napríklad Španielsko oproti svojej deviatej pozícii v roku 1980 sa prepadlo  v roku 2010 až na štrnáste miesto. Na druhej strane krajiny mimo Európy, ako napríklad Čína alebo India výrazne posilnili svoje pozície. Kým v roku 1980 India bola na pätnástom mieste v svetovom rebríčku, v roku 2010 už obsadila desiate miesto. Ešte výraznejšie si polepšila Čína, ktorá sa oproti siedmemu miestu (1980) dostala na celkové druhé miesto v roku 2010 (viď. Obrázok 1).

Cieľom Európskej únie, jednotlivých krajín, ale aj samotných výrobcov je zlepšiť súčasné postavenie výroby v Európe. Z tohto dôvodu vzniklo v Európe viacero medzinárodných a národných iniciatív, ktorých cieľom je posilnenie pozície Európy.

2               Iniciatívy na podporu výroby v Európe

Iniciatívy na podporu výroby v Európe sú rozdelené podľa ich dopadu. Cieľom každej z nich je zvýšenie konkurencieschopnosti výroby v oblasti, pre ktorú sú platné. Najrozsiahlejšie sú medzinárodné iniciatívy, napríklad iniciatívy na úrovni Európskej únie, napr. Factories of the Future, Innovation for Manufacturing SMEs, Smart Anything Everywhere a pod. Tieto iniciatívy sú podporované priamo Európskou komisiou, a tým sú aj priamo financované z verejných zdrojov. Napríklad pre iniciatívu Factories of the Future, realizovanú European Factories of the Future Research Association (EFFRA) bolo na obdobie rokov 2014 až 2020 alokovaných 1,15 miliárd EUR [1]. Na nižšej úrovni sú iniciatívy realizované národnými ministerstvami, resp. verejnou správou. Medzi najznámejšie národné iniciatívy na podporu výroby patria INDUSTRY 4.0 v Nemecku, Smart Industry v Holandsku, Made in Sweden 2030 vo Švédsku a pod. Na nižšej ako národnej úrovni sú realizované regionálne iniciatívy, zväčša v regiónoch so špecifickým zameraním výroby. Napríklad iniciatíva Digital manufacturing for SME realizovaná v poľskom Mazovskom vojvodstve alebo talianska regionálna iniciatíva Associazione Fabrica Intelligente Lombardia. Prehľad v súčasnosti bežiacich iniciatív je zobrazený na Obrázku 2.

3               Factories of the Future - FoF

Iniciatíva Factories of the Future je založená na tzv. PPP – private-public partnership. Jedná sa o súkromno-verejné partnerstvo medzi inštitúciami v Európe. Cieľom tohto spojenia je prenesenie požiadaviek priemyslu do verejnej sféry a opačne. Aplikáciou tohto partnerstva vzniknú v priemysle na základe ich potrieb také inovácie, ktoré umožnia zvýšenie konkurencie a inovačnej výkonnosti nielen podnikov, ale aj celého priemyslu a Európskej únie. Všetky priority, výzvy, technológie sú definované samotným priemyslom s cieľom hľadania potenciálu pre ich maximálne využitie pre rozvoj a rast. Naplnenie priorít a tým aj výziev je nevyhnutná interakcia medzi jednotlivými činiteľmi zobrazená na Obrázku 3.

3.1          Výzvy a príležitosti

Na základe spoločných diskusií a hľadania prienikov boli definované 4 základné výzvy a príležitosti FoF:

• Manufacturing Future Products – Výroba produktov budúcnosti – súčasťou tejto výzvy je produkovať výrobky presne plnohodnotne uspokojujúce požiadavky zákazníkov. Výrobcovia sú nútení v čo najkratšom čase vyrobiť produkt, ktorý uspokojí požiadavky zákazníka, zároveň jeho cena je zákazníkom akceptovateľná, kvalita výrobku je podľa očakávaní a zároveň výrobca dokáže výrobok predať so ziskom.
• Economic Sustainability – Ekonomická udržateľnosť – hlavnou myšlienkou tejto výzvy je dokázať implementovať do výroby všetky technológie, spojiť ich so vzdelanými pracovníkmi s cieľom dokázať zabezpečiť ekonomickú udržateľnosť výroby.
• Social Sustainability – Sociálna udržateľnosť – Sociálna udržateľnosť výroby v Európe spočíva najmä z dôrazu na ľudí pracujúcich v tomto odvetví. Ohľad sa berie najmä na adekvátne pracovné prostredie a pracoviská, kde sú v interakcii inteligentné stroje, zariadenia a pracovníci.
• Environmental Sustainability – Environmentálna udržateľnosť – Environmentálny aspekt predstavuje výraznú reakciu na megatrendy súčasnosti. Znižovanie spotreby energií, vody, emisií, optimálne využívanie materiálov, zníženie plytvania a pod. patria medzi kľúčové výzvy z environmentálneho hľadiska.

3.2          Technológie a aktivátori

Kľúčom k budovaniu tovární budúcnosti (factories of the future) sú technológie a aktivátori. Ich rozvoj a neustále inovovanie prinášajú stále nové a nové možnosti pre rast konkurencieschopnosti. V iniciatíve Factories of the Future bolo definovaných 6 technológií ako kľúč k rozvoju.

• Advanced Manufacturing Processes – Pokročilé výrobné procesy – nové produkty v kombinácii s novými výrobnými materiálmi a postupmi vyžadujú nové prístupy k výrobným procesom. Tieto procesy sa stávajú neustále pokrokovejšími, na čo výrobca musí reagovať ich pretavením do výrobných procesov.
• Mechatronics for Advanced Manufacturing Systems – Mechatronika pre pokročilé výrobné systémy – výrobné systémy integrujú mechaniku, technológie na spracovanie materiálu, elektroniku a IT technológie s cieľom realizovať výrobu. Mechatronika okrem tohto integrovania zabezpečuje aj bezpečnosť zariadení, ich spoluprácu s ľuďmi a tiež prepojenie na iné systémy v podniku.
• Information & Communication Technologies – Informačné a komunikačné technológie – informačné a komunikačné technológie umožňujú vo výrobe realizovať mnoho náročných operácií bez potreby zásahu človeka. Napríklad umožňujú prepojenie (zosieťovanie) strojov a zariadení, čo je nutným predpokladom pre aizáciu strojov a zariadení.
• Manufacturing Strategies – Výrobné stratégie – inovácie vo factories of the future nie sú len o zavádzaní nových technológií. Novinkou je aj zmena systému riadenia výroby, napríklad zmenou stratégie rozmiestnenia závodov s cieľom zníženia prepravných nákladov a pod.
• Knowledge Workers – Znalí zamestnanci – zamestnanci predstavujú jednu z kľúčových konkurenčných výhod každého závodu. Ich zapojením do výrobných a nevýrobných procesov spoločnosť získava nové znalosti, ktorých ďalšie využívanie prináša podnikom podnety na nové inovácie.
• Modelling, Simulation & Forecasting – Modelovanie, simulácia a prognózovanie – modelovanie a simulácia predstavuje významný nástroj pre plánovanie a realizáciu výrobných procesov. Pomocou týchto progresívnych nástrojov je možné znížiť náklady na zavedenie výroby, ale napríklad umožňujú využitie už vo fáze návrhu produktu.

3.3          Výskumné a inovačné priority

Na základe dostupných technológií a aktivátorov a s cieľom využitia výziev súčasnosti EFFRA definovala 6 výskumných a inovačných domén. Tieto domény sú ďalej členené na základe ich zamerania, resp. využívania konkrétnych technológií. Výskumné a inovačné priority podľa EFFRA [1]:

1. Advanced Manufacturing Processes – Pokročilé výrobné procesy – s vývojom nových materiálov, resp. inováciami súčasných materiálov je nevyhnutné aktualizovať výrobné procesy na pokročilé. Zapojením do výroby nových nano-materiálov, resp. chytrých materiálov, je potrebné zmeniť spôsob výroby s cieľom maximalizácie využitia vlastností týchto materiálov. Taktiež nové technológie ako napríklad 3D tlač prinášajú nevyhnutnosť aktualizácie výrobných procesov.
2. Adaptive and Smart Manufacturing Systems – Adaptívne a chytré výrobné systémy – nové výrobné systémy v tejto priorite budú zamerané na inovatívne výrobné zariadenia, ktoré budú založené na mechatronike, nových spôsoboch riadenia a monitorovania. Zariadenia budú rekonfigurovateľné, inteligentné, schopné autonómneho riadenia s kompletným prepojením na riadiace a monitorovacie systémy. Zároveň tieto zariadenia budú navrhované s ohľadom na človeka, kde napríklad budú budované pracoviská postavené na báze spolupráce človek-robot a podobne.
3. Digital Virtual & Resource Efficient Factories – Digitálne virtuálne a zdrojovo efektívne fabriky – aktivity realizované v tejto priorite budú zamerané na návrh fabrík, zber dát, ich využitie a následné optimalizovanie procesov v podniku. Zozbierané dáta budú využívané napríklad pri inteligentnej údržbe, plánovaní kapacít a podobne. Zároveň okrem produkčných dát budú využívané dáta pre optimalizáciu využívania a spotrebúvania zdrojov.
4. Collaborative & Mobile Enterprises – Spolupracujúce a mobilné podnikanie – hlavnou ideou tejto priority je zosieťovanie fabrík a dynamický dodávateľský reťazec. Vytvorením siete medzi jednotlivými účastníkmi dodávateľského reťazca sa vytvorí potenciál pre rýchlejšie reakcie na zmeny, čím podniky budú schopné pružnejšie reagovať vo svojom internom prostredí.
5. Human-Centered Manufacturing – Výroba orientovaná na človeka – táto priorita je zameraná na rolu a potenciál ľudí pracujúcich vo fabrike. Využitie informácie od zamestnancov a ich následná transformácia na znalosti prinesie podnikom nový potenciál pre rast. Okrem toho pre vybudovanie fabriky budúcnosti bude nevyhnutné rozvíjať znalosti ľudí novými formami, resp. prostredníctvom nových metód rozvoja, ako napríklad virtuálna a rozšírená realita, sémantická simulácia a podobne.
6. Customer-Focused Manufacturing – Výroba orientovaná na zákazníka – zapojenie zákazníka do hodnotového reťazca predstavuje hlavnú myšlienku tejto priority. Zákazník, ako hlavný nositeľ požiadaviek na produkt, zapojením do celého reťazca od návrhu produktu až po jeho využívanie prinesie podnikom výrazný vplyv na konkurenčnú silu na trhu. Zákazníci definujú požiadavky na dizajn produktu, na jeho vlastnosti a v neposlednom cenu produktu, čo sú kľúčové vstupy pre výrobu a následný predaj výrobku.

Tieto priority sa vzájomne dopĺňajú a prekrývajú. Realizácia výskumných, resp. inovatívnych aktivít môže pokrývať viacero priorít. Práve toto prekrytie môže formou synergie priniesť výraznejšie prínosy pre zvýšenie konkurencieschopnosti.

4               Využitie AGV v podnikoch budúcnosti

Pre zvýšenie konkurencieschopnosti priemyselných závodov podnikajúcich na Slovensku je potrebné do technologického návrhu implementovať koncepciu inteligentných výrobných a logistických systémov. V oblasti nazývanej ako podnik budúcnosti teda veľmi významnú úlohu zohráva koncept Digitálneho podniku s využitím nástrojov a technológií virtuálnej a rozšírenej reality. Nástupom nových myšlienok spomínanej iniciatívy si aj manažéri viacerých firiem na Slovensku uvedomujú potrebu zmien výrobných a logistických systémov, ktoré budú môcť vzájomne prepojiť a tak vytvoriť priestor pre neustále napredovanie a rozvoj. Prostredníctvom vlastného inovatívneho CEIT prístupu na báze konceptu digitálneho podniku a s využitím progresívnych technológií 3D laserového skenovania, virtuálnej reality, rozšírenej reality, modelovania a simulácie neustále vyvíjame nové riešenia pre podporu projektovania moderných výrobných a logistických systémov, ktoré budú schopné rýchlej adaptácie na zmeny vo výrobe [4]. Automatický logistický systém (AGV – z angl. Automatic Guided Vehicle) má za úlohu dodať požadovaný tovar v správnom množstve a kvalite na vopred určené miesto v stanovenom čase. Celý tento proces kladie zvýšené nároky na riadenie logistických procesov a obmedzenie chybovosti ľudského faktora. Pre aické zásobovanie robotických pracovísk a výrobných liniek spoločnosť CEIT vyvinula komplexné riešenie, ktoré pozostáva z viacerých modulov. Automatický logistický systém AGV sa skladá z ťahača AGV (ďalej iba ťahač) a rôznych typov periférií, ako sú napríklad aické valčekové dopravníky, aický E-rám (ďalej iba rám) alebo vagón s gravitačným presýpaním a podobne.

• Prvý stupeň aizácie: jednoduchá výmena človekom ovládaných ťahačov za AGV ťahač s príslušenstvom.

• Druhý stupeň aizácie: výmena človekom ovládaných ťahačov za AGV ťahač + periférie.

• Tretí stupeň aizácie: výmena človekom ovládaných ťahačov za AGV ťahač + periférie + riadiaci systém.

5               Záver

Súčasná strata pozície výroby v Európskej únii si vyžaduje veľkú pozornosť. Jej obnova, resp. ďalší rozvoj prostredníctvom vývoja a inovácií je nevyhnutným predpokladom pre rast jej konkurencieschopnosti. Iniciatívy Európskej únie, resp. jednotlivých krajín predstavujú efektívny nástroj, prostredníctvom ktorého je tento rast dosiahnuteľný. Je ale nevyhnutné jednotlivé iniciatívy vnímať ako „živé“ a na pravidelnej báze ich aktualizovať podľa aktuálneho vývoja výroby vo svete. Zavedením ideí a myšlienok iniciatív do výroby sa priemyselná výroba v Európe opäť dostane na pozície z minulosti, čím bude schopná efektívne a efektne konkurovať výrobe mimo Európy.

Prečítaj si tiež: Inteligentná logistika a ekonomické aspekty riadenia 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

• European Commision – Factories of the Future, European Commision, 2013, 128 s., ISBN: 978-92-79-31238-0.
• Gattiglio, M., Digital Revolution & Innovation of Manufacturing [online], EFFRA, 2015, [cit. 4.8.2015], http://www.mpdays.com/media/gattiglio_maurizio.pdf
• Dumitrescu, R., Industry 4.0: How does Intelligence Enter into Production [online], it’s OWL Clustermanagement, 2015, [cit. 4.8.2015], http://www.mpdays.com/media/dumitrescu_roman.pdf
• Furmann, R.: Projektovanie výrobných systémov v zmysle priemyselnej revolúcie Industrie 4.0. In ProIN, ISSN: 1339-2271, roč. 17, 2/2016, s. 14-16.

Autor: 

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