Streszczenie: Przemysł 4.0 ma prowadzić do wzrostu tempa produkcji i jej efektywności. Jednak bez wykwalifikowanych kadr i wsparcia systemu edukacyjnego dla pracowników rewolucja technologiczna będzie funkcjonowała w ograniczonym zakresie i w niewielkim wycinku naszej gospodarki. Poza technologią liczą się także ludzie.
Przemysł 4.0 ma prowadzić do wzrostu tempa produkcji i jej efektywności. Jednak bez wykwalifikowanych kadr i wsparcia systemu edukacyjnego dla pracowników rewolucja technologiczna będzie funkcjonowała w ograniczonym zakresie i w niewielkim wycinku naszej gospodarki. Poza technologią liczą się także ludzie.
Określenie Przemysł 4.0 jest terminem równie popularnym jak sztuczna inteligencja czy transformacja cyfrowa. Po raz pierwszy pojęcia Przemysł 4.0 użyto w trakcie Targów w Hanowerze w 2011 roku i szybko zyskało ono popularność. Dziś, po dekadzie od tamtego wydarzenia, odmienia się je na wiele sposobów. Dlatego warto rozpocząć od jasnej definicji Przemysłu 4.0. Popularna definicja Przemysłu 4.0 – na jaką powołuje się m.in. Jarosław Gracel, członek zarządu firmy Astor i dyrektor ds. Przemysłu 4.0, w tekście dla naszego magazynu z czerwca 2019 roku – mówi, że jest to „zbiorcze określenie dla innowacji technologicznych oraz koncepcji organizacji łańcucha wartości, zmieniających rewolucyjnie produkcję przemysłową”.
Innowacje technologiczne polegają na integracji technologii z obszarów: robotyki i pojazdów autonomicznych, symulacji procesów (offline, online), big data (w tym sztucznej inteligencji), rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości (AR, VR), wytwarzania przyrostowego (druk 3D), cloud computing, cyberbezpieczeństwa IT/OT, przemysłowego internetu rzeczy (np. smart sensors).
Pojęcie Przemysłu 4.0 wiąże się z koncepcją czwartej rewolucji przemysłowej, której jesteśmy świadkami i w której uczestniczymy. Wszyscy uczyliśmy się w szkole o pierwszej rewolucji przemysłowej w szkole. Ta rewolucja związana jest z tzw. epoką parową i wprowadzeniem mechanizacji produkcji. Druga rewolucja rozpoczęła się na początku XX wieku i polegała na wynalezieniu elektryczności i linii produkcyjnych, które zostały wdrożone na dużą skalę w fabryce Forda. Trzeci etap rozpoczął się w latach siedemdziesiątych i obejmował rozwój automatyzacji produkcji i przemysłu high‑tech oraz cyfryzację procesu produkcyjnego.
Czwarta rewolucja przemysłowa nazywana jest Przemysłem 4.0. Związana jest ze zmianami metod produkcji, charakteryzuje się wprowadzaniem i dostosowywaniem nowych technologii i nowych procesów, które mogą przekształcić gospodarkę, zatrudnienie i społeczeństwo. To dzięki nim możliwa jest ekonomicznie opłacalna i bardzo elastyczna produkcja zindywidualizowanych lub małoseryjnych wyrobów, opracowanych pod ściśle sprecyzowane potrzeby klienta. Często czwartą rewolucję przemysłową określa się jako przejście od przemysłowych systemów do cyber‑fizycznych.
Technologia w Przemyśle 4.0
Filarami Przemysłu 4.0 są oczywiście zaawansowane technologie, które co chwila zmieniają biznes i relacje społeczne. Kluczową ideą technologiczną jest internet rzeczy (IoT), który na potrzeby tego tekstu możemy nieco zawęzić do przemysłowego internetu rzeczy (IIoT). IIoT umożliwia integrację systemów informatycznych (IT) i operacyjnych (Operational Technology, OT). Ten ostatni wykorzystuje czujniki do wykrywania zmian w środowisku i podejmowania działań za pośrednictwem elementów wykonawczych (np. robotów).
W przeszłości IT i OT działały oddzielnie: IT służyło do zarządzania, a OT do sterowania i monitorowania maszyn i zasobów. Obecnie przejawem tej konwergencji jest rozwój systemów cyber‑fizycznych (CPS), czyli maszyn łączących potencjał informatyczny i operacyjny, zdolnych do komunikacji między sobą oraz z otoczeniem. Najbardziej zaawansowane systemy cyber- -fizyczne obejmują cyfrowe bliźniaki, które są cyfrowymi kopiami fizycznych obiektów i procesów opartych na danych, które są stale dostarczane z wielu czujników i przetwarzane w chmurze w czasie rzeczywistym za pomocą inteligentnych algorytmów.
Każdy fizyczny produkt lub proces produkcyjny może mieć swoje cyfrowe „odwzorowanie”, które można wykorzystać m.in. do bezpiecznych eksperymentów w wirtualnym świecie. Im dokładniejsze odwzorowanie, tym bardziej przydatne, co z kolei zależy od parametrów produktu lub jakości danych na linii produkcyjnej i szybkości ich transmisji. IIoT to przede wszystkim sieć połączonych ze sobą urządzeń i systemów zarządzana najczęściej zdalnie. Z IIoT związana jest komunikacja 5G – czyli najnowsza i szybsza generacja transmisji danych.
Plastycznie rzecz ujmując, 5G to krwiobieg dla całego systemu. Dane zaś to krew, która napędza urządzenia i systemy. Jeśli o danych mowa, to trzeba podkreślić, że duże ilości danych wymagają zaawansowanych metod przetwarzania. Dlatego Przemysł 4.0 kojarzy się również z analizą dużych zbiorów danych, uczeniem maszynowym i sztuczną inteligencją (AI) oraz technologią przetwarzania w chmurze, która może gromadzić te dane i umożliwiać dostęp do nich z dowolnego miejsca na świecie. Informacje przesyłane w chmurze służą do „napędzania” zautomatyzowanych robotów fabrycznych (ramion), cobotów (robotów współpracujących), autonomicznych pojazdów, systemów logistycznych i zarządzania itd.
Nowoczesne technologie w znaczący sposób zmieniają i uelastyczniają produkcję. Pozwala to m.in. na wytwarzanie krótkich serii produktów czy tworzenie całkowicie spersonalizowanych, dostosowanych do ściśle określonych potrzeb klienta, propozycji. Obecnie technologie personalizujące produkcję to: druk 3D, zaawansowana symulacja, rzeczywistość wirtualna i rozszerzona. Uzupełnieniem powyższych technologii będzie większa integracja przemysłowych systemów informatycznych i systemów automatyki w firmie i obsłudze klienta (od produkcji po dystrybucję produktów i obsługę posprzedażową).
Dzięki rozwiniętej sieci IIoT możliwe będzie szybkie, tanie realizowanie zindywidualizowanych produktów. Stworzenie unikatowego produktu „pod klienta” i „na żądanie” nie będzie już wyzwaniem technologicznym i czasowym, nie będzie też angażowało projektantów i inżynierów. Czy możliwe jest stworzenie produktu na zasadzie „kliknij i twórz”? W zasadzie już tak. Przykładem takiego działania jest chociażby drukarnia Amazona pod Wrocławiem.
Produkcja „na żądanie”
Przywykliśmy już do usług on demand, czyli na żądanie. Tak funkcjonują np. platformy streamingowe. Ale Przemysł 4.0 umożliwia również produkcję na żądanie. Dobrym przykładem tego trendu jest funkcjonowanie „drukarni na żądanie”, działającej w ramach Amazona. Jak wygląda to w praktyce? Otóż, gdy do sklepu trafi zamówienie na konkretną książkę, a nie ma jej w magazynie, to Amazon sam ją drukuje (oczywiście nie dotyczy to każdej książki każdego wydawnictwa, a tylko tych, które mają taką umowę z Amazonem podpisaną).
Druk jednego czarno‑białego egzemplarza trwa maksymalnie od 40 do 60 sekund. Oczywiście wszystko zależy od samej książki i między innymi jej objętości. Jeśli choć jedna literka wewnątrz ma inny kolor niż czarny, drukowana jest na drukarce kolorowej. Następnie drukowana i laminowana jest miękka oprawa. Całość procesu trwa ok. 1,5 minuty. Takie tempo oznacza, że drukarnia ma możliwość wydrukowania ok. 60 tys. książek na dobę, a każda może być inna.
Podobnie wygląda kwestia druku 3D, który umożliwia np. tanie prototypowanie lub właśnie produkcję na żądanie w krótkich seriach. Jeśli drukarki 3D staną się standardem i trafią pod strzechy, to każdy drobny przedsiębiorca, a nawet osoba prywatna, będzie mógł drukować sobie potrzebny przedmiot. Rolą producenta będzie wówczas sprzedawanie licencji na produkt. W takiej relacji przemysłowy internet rzeczy połączy producentów i klientów, wielki biznes z małym, pomysłodawcę z odbiorcą.
W Przemyśle 4.0 zaciera się bowiem tradycyjna granica pomiędzy sprzedawcą a klientem, bowiem ten ostatni może być też producentem na licencji pierwszego. Takie rozwiązanie będzie zapewne coraz popularniejsze, bowiem rozwój sieci, w szczególności 5G, sprawi, że znikną różnice dostępności usług i produktów. Fizyczne granice – dziś coraz bardziej iluzoryczne – przestaną być barierą.
Dane – paliwo dla Przemysłu 4.0
Analiza danych w czasie rzeczywistym dostarcza kluczowych informacji potrzebnych do produkcji i operacji przedsiębiorstwa. W cyfrowej fabryce dane zebrane z systemów i maszyn są wykorzystywane jako zasób dla algorytmów sztucznej inteligencji, aby skuteczniej kierować operacjami firmy. W wyniku tych zmian powstają nowe produkty i usługi, atrakcyjniejsze metody obsługi klienta, nowe zawody i zupełnie nowe modele biznesowe.
Wyraźnie więc widać, że najważniejszym surowcem dla czwartej, cyfrowej, rewolucji przemysłowej są dane. To od ich efektywnego wykorzystania zależy rozwój przemysłu przyszłości. Światowy przepływ danych rośnie z roku na rok w lawinowym tempie. Jednym z ważniejszych powodów tego wzrostu jest zwiększenie dostępu do internetu, zarówno pod względem liczby punktów dostępowych, jak i szerokości wykorzystywanego pasma transmisji.
Kultura organizacyjna nowych czasów
Przemysł 4.0 to nie tylko dostarczanie narzędzi, ale także zmiana kultury organizacyjnej. Pracownicy muszą ze sobą współpracować w różny sposób i codziennie korzystać z danych, które mają. Wszystko to automatyzuje procesy i umożliwia szybsze podejmowanie decyzji przy użyciu nowoczesnych narzędzi. Oczywiście wymaga to stworzenia dodatkowych, nowych stanowisk i funkcji, a niekiedy tworzenia odrębnych zespołów czy działów.
W Przemyśle 4.0 stanowisko analityka danych już nie wystarczy. Niezbędni są dyrektorzy ds. danych, ale także koordynatorzy robotów, trenerzy robotów, eksperci ds. danych przemysłowych, eksperci ds. symulacji, specjaliści ds. cyfrowych bliźniaków itd. Na pewno kluczowym stanowiskiem będzie menedżer zajmujący się współpracą ludzi i robotów, osoba łącząca zdolności psychologiczne z inżynierskimi, organizująca pracę mieszanych zespołów, dbająca o jakość takiej współpracy. Dlaczego to takie ważne?
Otóż w Przemyśle 4.0 o większości zadań do wykonania nie decydują ludzie, tylko algorytmy. W systemach typu IPS (Intelligent Production Systems) algorytmy optymalizują przepływy zadań, ludzi, energii i zasobów, by zwiększyć sprawność realizacji celów biznesowych. Inteligentne systemy zarządzania zmniejszają potrzebę bezpośredniej ingerencji człowieka, potrzebna jest raczej kontrola z jego strony i wprowadzanie korekt do programów sterujących, a także opracowywanie coraz lepszych algorytmów działania.
Obecność ludzi w zespołach wykonawczych daje możliwość systematycznego usprawniania i pogłębiania procesów. To inny zakres oczekiwań wobec pracowników w porównaniu z dotychczasowym. Zautomatyzowane systemy mogą być odpowiednie do różnych zadań, ale ich rozwój, doskonalenie i rozbudowa nadal zależą od personelu, jego kreatywności i inicjatywy. Człowiek wciąż będzie potrzebny. Automatyzacja procesu podejmowania decyzji dotyczyć będzie także wyższej kadry menedżerskiej. Kierownicy i zarządy już teraz działają głównie, opierając się na danych, ale w bliskiej przyszłości będą raczej zatwierdzać decyzje algorytmów, niż sugerować się ich podpowiedziami. Oczywiście nie można tu mówić o pełnej automatyzacji. Robot nie stanie się prezesem – ale jego rola będzie coraz bardziej związana z pracą nad danymi.
Ludzie ważniejsi niż technologie
Na koniec trzeba jasno podkreślić, że chociaż Przemysł 4.0 opiera się na technologii, to jego realizacja nie jest możliwa bez ludzi. Bez wsparcia wykwalifikowanych zasobów ludzkich i systemu edukacji pracowników rewolucja technologiczna odegra ograniczoną rolę na niewielkim obszarze gospodarki. A istotą prawdziwej rewolucji jest skala. Samą technologią nie uda się jej osiągnąć.
