Výzvy digitalizace – Průmysl 4.0

Tags: Digitalizace | IPA | PLM | Průmysl 4.0 | Siemens

Historie pamatuje řadu průmyslových revolucí, které zároveň otřásly i celou společností. Tyto průmyslové revoluce byly kromě změn ve způsobu výroby provázeny i změnami ve společnosti vedoucími i k turbulentním jevům ve společnosti a sociálním změnám. Nová průmyslová revoluce ve formě DIGITALIZACE už začala a jako vždy mnozí na ni nejsou připraveni a nevěří tomu, že to bude mít vliv na jejich způsob vydělávání. Mýlí se, a jako v dějinách často, ti nepřipravení naprosto zmizí z tohoto trhu bez ohledu na to, jak úspěšní jsou dnes. Industrial Technology Systems pomocí řešení společnosti Siemens PLM Software umí připravit firmy na novou dobu DIGITALIZACE – Průmyslu 4.0.

Nová role konstrukce, technologie, výroby, servisu…

Prof. Milan Zelený, jeden z předních světových ekonomů zabývajících se změnami v průmyslu, vytyčuje mezi jevy, které přináší digitalizace, jeden velice důležitý s obrovským významem pro české podniky:

„Masová kustomizace – zákazník vyžaduje stále více produktů a služeb „šitých na míru“: Individualizace nahradila masovou výrobu a nyní přechází v masívní kustomizaci na lokální úrovni. Nejdříve prodat a pak vyrobit je nové paradigma.“

Tento jev požaduje absolutní změnu ve způsobu vývoje výrobku a organizaci jeho výroby:

a) KONSTRUKCE už nemůže uvažovat, že její role končí přípravou výkresů, na základě kterých se bude vyrábět následujících 5 nebo více let jen s prováděním případných menších změn.

• KONSTRUKCE musí připravit digitální model výrobků takovým způsobem, že může rychle provést změny tak, aby splnily požadavek zákazníků.

b) TECHNOLOGIE už nebude mít čas připravovat detailní technologické postupy obvyklým způsobem, kde se popíší do detailu jednotlivé operace, spočítají se časy potřebné na výrobu dle předepsaných norem a vydají do výroby.

• TECHNOLOGIE musí na digitálním modelu připraveném konstrukcí mít možnost rychle odsimulovat způsob výroby, montáže, expedice, oživení u zákazníka. Operace zapisuje přímo do digitálního modelu tak, aby jim rozuměly senzory a inteligentní ovladače strojů, dopravních linek a roboty ve výrobě a samozřejmě i obsluha všech těchto zařízení. Obsluha už nebude sled výrobních operací číst z papíru, ale bude dostávat ON-LINE informace a návody v digitální podobě.

c) VÝROBA už nebude dostávat klasický rozpis práce z tradičních ERP systémů, kde je definováno, co se má udělat na jakém stroji, a operátor stroje už nebude zaznamenávat, že dokončil operaci.

• VÝROBA bude používat digitální model obsahující veškeré informace potřebné pro výrobu.

d) SERVIS ztrácí svoji tradiční formu dodavatele náhradních dílů a servisních zásahů na požadavek zákazníků. Většina zákazníků bude po dodavateli požadovat, aby jeho výrobek fungoval nepřetržité a dokonale.

• SERVIS musí zabezpečit, aby měl ON-LINE kontrolu nad fungováním dodaného výrobku a bude muset včas reagovat a provést potřebné akce, aby nedošlo k prostoji u zákazníka. SERVIS bude používat digitální model tak, že veškeré ON-LINE informace z konkrétního provozu stroje bude komparovat s informacemi obsaženými v digitálním modelu a v případě dosažení kritických hodnot v reálném provozu bude reagovat včas tak, aby byl proveden správný servisní zásah.

Digitální dvojče (Digital Twin)

Digitální model je konstanta, která se prolíná ve všech etapách životního cyklu výrobku a hraje hlavní roli v celém procesu od vzniku požadavku až po ukončení používání výrobku a jeho recyklaci.

Takový digitální model je prakticky sám o sobě výrobkem zapsaným v počítačovém systému, obsahuje veškeré informace o výrobku od jeho vzniku až po ukončení života a tyto informace jsou dostupné všem konstruktérům, technologům, operátorům na stroji a samozřejmě i všem zařízením ve výrobě, která jsou „inteligentní“, protože:

a) umí informace obsažené v digitálním modelu přečíst,
b) umí do digitálního modelu zapisovat,
c) umí na základě informací obsažených v digitálním modelu rozhodovat, co má být uděláno v dalším kroku,

proto se mu říká také Digital Twin nebo Digitalní dvojče.

Digitální dvojče vzniká ihned na začátku, když zákazník a obchodník definují, co výrobek musí splňovat. Doplňuje ho konstruktér, když určuje, jak bude výrobek vypadat a jaké vlastnosti musí mít, aby splňoval požadavky zákazníka. Technolog zapisuje do modelu, jak bude fyzicky vyroben. Výroba čte z digitálního dvojčete veškeré informace a provádí výrobní operace a zapisuje do něho, co všechno bylo provedeno. Jakost zapisuje do digitálního dvojčete, co všechno bylo zkontrolováno a jak bylo dosaženo předepsaných jakostních norem. Digitální dvojče obsahuje informace i pro uživatele o tom, jak má být výrobek používán. Do digitálního dvojčete se zapisuje, i jak bylo vyřazeno z provozu a jak bylo recyklováno tak, aby minimálně poškozovalo životní prostředí. I když výrobek už přestane existovat, život digitálního dvojčete pokračuje a používá se znovu, protože obsahuje kompletní know-how vložené do konkrétního výrobku.

Digitální dvojče je základním prvkem pro zahájení výroby v nové digitální éře a jeho zavedení je předpokladem pro realizaci Průmyslu 4.0 (Industry 4.0).

Tvorba digitálního dvojčete a jeho použití v praxi

Většina českých podniků už má zaveden 3D software na tvorbu digitálních 3D modelů, 2D výkresů a CNC programů. Tím má splněn základní předpoklad pro tvorbu digitálního dvojčete. Potřebují ale udělat další krok, který umožní, aby vytvořený 3D model dostával veškeré potřebné informace a začal si vyměňovat informace s ostatními účastníky výrobního procesu. Z pouhého 3D modelu v CAD/CAM systému se musí stát inteligentním 3D modelem.

Siemens PLM Software už řadu let úspěšně implementuje PLM software, který umožňuje „mrtvý“ 3D model transformovat tak, aby se stal digitálním dvojčetem. Kromě toho je Siemens už celou řadu let vedoucí společností v implementaci automatizace v průmyslu a dnes jako jediný má možnost nabídnout společnostem celkové a integrované řešení propojující virtuální svět, ve kterém se výrobek navrhuje, a fyzickou realizaci ve výrobě, kde se výrobek vyrábí:

PLM (Product Lifecycle Management) – Teamcenter – představuje páteř celého integrovaného systému. Uchovává kompletní informace o výrobku a řídí veškeré procesy od prvotního návrhu výrobku až po ukončení jeho životnosti. Komunikuje se všemi účastníky procesu a poskytuje potřebné informace jak lidem, kteří tyto informace potřebují, tak i samotným zařízením používaným ve výrobním procesu.

MOM (Manufacturing Operation Management) – SIMATIC IT – zabezpečuje řízení všech procesů ve výrobě a řídí všechna výrobní zařízení.

IPA (Integrated Product Automation) – oživuje stroje, výrobní linky, dopravní systémy a umožňuje jim, aby se staly inteligentními účastníky uceleného systému inteligentní výroby.

V Ambergu Siemens postavil továrnu na výrobu elektronických kontrolních jednotek, kde zavedl kompletní automatizaci, jak ji předpokládá koncept Industry 4.0, a dosáhl neuvěřitelných výsledků:

– 75% úroveň automatizace
– 99,9988% úroveň kvality
– každou vteřinu opouští továrnu 1 výrobek

Předpoklad pro zavedení digitalizace

Kromě technických předpokladů, které jsou jednoduše realizovatelné, zůstává ten horší problém – překonat odpor k zavádění nových technologií. Ten vždycky existoval a nebude chybět ani dnes, když jsme na přechodu do nové digitální doby. Těžko se rozloučit s něčím, co už funguje řadu let, a skočit do něčeho, co požaduje změny. Naštěstí je Česká republika plná chytrých a odvážných lidí, inženýrů, podnikatelů, učitelů, kteří povedou české podniky k nové digitální budoucnosti.

Kdo jiný než Češi by měl lépe rozumět digitalizaci – malíř Josef Čapek už v roce 1933 poradil svému bratrovi Karlovi, aby umělé dělníky ve své divadelní hře R.U.R. nazval roboty. Ten ho poslechl a dodnes jim celý svět neříká nijak jinak než roboti.

Industrial Technology Systems, s. r. o., jako přední dodavatel PLM software Teamcenter v České republice, je plně připravena spolu se Siemens PLM Software zavádět kompletní digitalizaci českých podniků a připravit je na bezbolestný přechod k novému transformovanému způsobu výroby bez ohledu na to, jak se bude jmenovat: Industry 4.0, Průmysl 4.0, digitalizovaná výroba, inteligentní výroba…