Ipar 4.0 komponensei és azok hatásai

A korábbiakban felvezetett IPAR 4.0 cikksorozat folytatásaként áttekintjük, hogy melyek azok a fogalmak, melyek szorosan kapcsolódnak a témához. Mivel cégünk a DanubiSoft Kft. elsősorban a magyar KKV szektor gyártó vállalkozásai számára szolgáltatja megoldásait, ezért ezt a témát is olyan nézőpontból igyekeztünk feldolgozni, hogy az adott szektor helyzetét figyelembe vegye.

Sajnos az egy ismert tény, hogy hazánk az Európai Unióban az utolsó az informatikai rendszerek használatát illetően, talán ezért is gondolják sokan úgy, hogy Magyarországon nem igazán van létjogosultsága az IPAR 4.0 újdonságainak, mivel valójában még a 3. ipari forradalom megoldásai (számítógépek, informatikai rendszerek, ügyviteli vagy vállalatirányítási rendszerek használata) sem terjedtek el.

Mivel azt lehet mondani, hogy a negyedik ipari forradalom alapja a digitalizáció, ezért valóban előfeltétele ezeknek a fejlesztéseknek, hogy az adott vállalkozás már számítógépeket és nyitott legyen az informatikai rendszerek használatára. Szerencsére ez a belépőszint minimálisnak tekinthető, ami abból következik, hogy az IPAR 4.0 megoldásoknak is kellően széles a spektruma.

  1. Termelésirányítási rendszer

Olyan integrált szoftveres megoldások, melyek egy gyártó vállalkozás minden fontosabb területét (ügyvitel, beszerzés, raktár és készletkezelés, gyártás stb.) lefedve, a hatékonyabb működést támogatják. A legfőbb különbség a klasszikus vállalatirányítási (ERP) és termelésirányítási rendszerek között az, hogy a termelésirányítási, MES rendszerek a gyártáshoz kapcsolódó funkciókat sokkal részletesebben, mélyebben kezelik. A MES rendszerek legfontosabb funkciói:

  • A technológiák mély és pontos kezelését biztosítják, akár alternatívák szintjén is
  • Támogatják a pontos gyártástervezést, finomprogramozást
  • Biztosítják a valós idejű kapcsolatot a terv és valóság között
  • Biztosítják a gyors beavatkozás és reakció lehetőségét nem események esetén
  • Rendelkeznek saját vagy integrálható automatikus adatgyűjtő megoldással, mely a gyártó berendezésekről közvetlenül képes adatot gyűjteni.

A MES rendszerek gyakorlati hasznossága sok szempont alapján értékelhető, melyek közül legtöbbször a megtérülés merül fel. Nem biztos, hogy ez a legjobb mérőszám, ugyanis ugyanaz a megoldás más-más cégeknél teljesen más megtérülését tud produkálni, ezért ezt viszonylag nehéz a számok nyelvén kifejezni. Ha mindenképp ki kellene emelni egy ilyen rendszer hasznosságát talán az alábbiakat érdemes megemlíteni:

  • Strukturáltabb működés biztosítása, mindenkinek egyértelmű a feladata, a hatásköre és a felelőssége. Minden folyamatnak és feladatnak van gazdája így könnyebben visszakereshető, hogy hol van hiba a működésben
  • Nem vesznek el adatot és információk, sőt ezek gyakorlatilag azonnal rendelkezésre állnak egy-egy döntés meghozatalakor

2. Adatgyűjtés, optimalizálás

Gyakorlatilag a MES rendszereket követő szint az IPAR 4.0-ának az a lépcsője, amely hazánkban rendkívül nagy népszerűségnek örvend, ez az automatikus adatgyűjtés szintje. A nagy népszerűség részben abból ered, hogy a korábbi évek pályázati felhívásaiban (kapacitásbővítési és IPAR 4.0 pályázatokban) ezeket az automatikus adatgyűjtő és adatfeldolgozó megoldásokat tették meg IPAR 4.0 elemmé, melyekre plusz pontok jártak a pályázatok elbírálásakor.

Az automatikus adatgyűjtés előfeltétele a fentebb bemutatott termelésirányítási rendszer megléte, amelybe a termelésből származó adatot gyűjteni, feldolgozni és vizualizálni lehet, melyek valós időben képesek támogatni a döntéshozót munkáját.

Az adatgyűjtő rendszerek hasznossága röviden az alábbi tényezőkben foglalható össze:

  • Ami már korábban is elhangzott: valós idejű adatok stratégiai és operatív döntések meghozatalához
  • Folyamatos visszacsatolás a kialakított tervekhez. Csúszás esetén azonnali beavatkozás lehetősége. A legtöbb esetben a komoly problémák abból erednek, hogy egy kisebb hiba vagy probléma elkezd begyűrűzni és mindent borít. Általában ez annak az eredménye, hogy lassú az információ/adatáramlás.
  • Optimalizálás lehetősége: Ahhoz, hogy egy folyamatot, egy technológiát, vagy a cég működését optimalizálni lehessen elengedhetetlen, hogy rendelkezzünk megfelelő mennyiségű és minőségű adattal. Ezeknek az adatoknak a felhasználásával lehet optimalizálni.
  • Pontosabban normaidők, pontosabb gyártástervek, pontosabb előkalkulációk

Az adatgyűjtés terén 2 fő vonal létezik:

  • Az egyik lehetőség, hogy a gépgyártók által biztosított platformon, melyen keresztül a gép vezérléséből minden adat kinyerhető. Rendkívül mély adatállomány cserében meglehetősen költséges megoldás, így jellemzően inkább a nagyobb cégek engedhetik meg maguknak ezt a megoldást
  • A másik lehetőség, amikor valamilyen külső adatgyűjtő megoldás vagy rendszer használatával gyűjtünk adatokat az egyes gépekről/eszközökről. Itt is jellemzően kétféle megoldáscsoport létezik:
    • A PLC-s adatgyűjtésen alapuló megoldások
    • A szenzoros adatgyűjtésen alapuló megoldások

Mindkét verziónak vannak előnyei és hátrányai is, így nem lehet egyértelműen eldönteni, hogy melyik a jobb megoldás. Ezt minden esetben a konkrét igény fogja meghatározni az, hogy milyen jellegű adatokra van szükség és az, hogy azokat mire kívánja felhasználni az adott cég.

3. Automatizálás és Mesterséges intelligencia

Az automatizálás, mint fogalom és igény már jóval az IPAR 4.0 elterjedése előtt létezett. Az automatizálásra való törekvések célja, hogy az egyes gyártási műveletek mentesülni/függetlenedni tudjanak az emberi beavatkozástól. Ez egyrészt gyorsabbá és hatékonyabbá tudta tenni a gyártást és lehetővé tette azt, hogy az emberi erőforrást a magasabb hozzáadott értékű tevékenységeknél vagy a nem automatizálható feladatoknál lehessen felhasználni.

A szektorok közötti átrétegződés miatt az iparból jelentős munkaerő vándorolt el, azonban az előállítandó termékek mennyisége nem csökkent, hanem éppen ellenkezőleg, ezért az iparban egyre komolyabb gépesítésekre és automatizált gyártórendszerekre volt szükség. Viszonylag kevés személyzettel, akár 4-5 fős gépkezelői állománnyal műszakonként kiszolgálható egy 30-40 db automata esztergákból álló üzem.

Ezekhez a rendszerhez képest jelent további előrelépést a mesterséges intelligencia integrációja ezekkel az automatizált gyártórendszerekkel, ami már egyértelműen az IPAR 4.0 fogalomköre.

Az automatizált rendszer esetében a döntési mechanizmus még sok esetben nincsen automatizálva, ami egy nem várt esemény bekövetkeztekor igen komoly szakértelmet és jelenlétet igényel, hogy a probléma megfelelő módon legyen kezelve.

A mesterséges intelligencián alapuló rendszerek ezekben a kritikus esetekben képesek rendkívül rövid időn belül, akár azonnal a megfelelő döntéseket meghozni egy-egy beavatkozás esetében. A mesterséges intelligencia legnagyobb előnye, hogy teljesen objektív tud lenni, nincsenek szokásjogon alapuló döntések, nincsenek érzelmek a döntései mögött. További nagy előnye, hogy a cég nincsen kiszolgáltatva egy személy tudásának és kapacitásának.

A mesterséges intelligencia alkalmazásának területei az IPAR 4.0-ban:

  • Raktározási és készletezési stratégiák kialakítása, beleértve az anyagszükségletek tervezését is.
  • Gyártástervezés és optimalizálási döntések meghozatala
  • Big Data elemzések és adatgyűjtésből származó állományok kiértékelése, feldolgozása és megjelenítése
  • Kiszállítások tervezés, rakománytervezés, járattervezés stb.

4. Robotizálás és az Okosgyár

A robotizálás és az automatizálás viszonylag közel áll egymáshoz és a célja is nagyon hasonló. A gyakran ismételt, rutin jellegű műveletek és folyamatok emberi beavatkozástól való függetlenítése. A robotok nagy előnye, hogy programozható a tevékenysége, így lényegesen univerzálisabbak, mint a célgépek. Egy robot végtelen számú műveletnél alkalmazható csak a megfelelő programot kell megírni egyszer.

Hatékonysága mellett szól, hogy minden nap 24 órában elérhető, nem megy szabadságra, nem lesz beteg. Nem fárad el és egyenletes a munkája minősége. Az emberi munkaerő egyre inkább korlátozott erőforrás a gyártó cégek számára, így a robotok alkalmazása egyre szélesebb teret hódít.

Okosgyárak

Az okosgyárak az IPAR 4.0 legmagasabb szintjén álló szervezetek, melyek a korábban említett eszközöket és komponenseket együttesen, egymással integráltan alkalmazzák. Ezeket a hálózatba kötött rendszereket nevezi az IPAR 4.0 kiber-fizikai rendszereknek, ahol a gyártásban résztvevő emberek, gépek, eszközök és akár a gyártott termék is kommunikál egymással. A rengeteg keletkező adat valós időben feldolgozásra kerül és azonnali döntések alapját tudják biztosítani az ember vagy egy mesterséges intelligencia számára.

Itt kell megemlíteni a kollaboratív robotok megjelenését a gyártásban, ugyanis ez egy fontos része az IPAR 4.0 vertikális integrációjának. A kollaboratív robotok képesek az emberekkel vagy akár más eszközökkel úgy együttműködni, hogy nem veszélyezteti azokat.

Az okosgyárak létjogosultsága egyre kevésbé kérdőjelezhető meg, ugyanis a technikai fejlődéssel párhuzamosan egyre könnyebben elérhetővé válnak ezek a megoldások mindenki számára. Hazánkban is remek pályázati lehetőségek vannak arra, hogy ilyen modern eszközöket szerezzen be bármelyik gyártó vállalkozás.

Sok tényező (emberi munkaerő drágulása, korlátozott rendelkezésre állása, esetleg szélsőséges környezeti körülmények stb.) miatt egyre inkább elterjednek a teljesen robotizált üzemek, ahol csak gépek és robotok önszervező munkavégzése zajlik emberi beavatkozás nélkül. Ennek eredményeként egy teljesen önálló, saját működését optimalizálni képes gyártási rendszer tud felépülni, ahol az embernek lehetősége van a magasabb hozzáadott értékű tevékenységekkel foglalkoznia mint pl: termékfejlesztés, stratégia, új technológiák kialakítása.

Környezeti és fenntarhatósági szempontból is rendkívül fontos a teljesen automatizált és robotizált gyárak kialakításának lehetősége, ugyanis egyre többször lehet hallani olyan elképzelésekről, hogy a leginkább szennyező iparágakat az ember életerétől minél messzebbre telepítenék, akár olyan helyekre, ami az élet számára nem ideális. Mivel ezeknek a robotnak sem fényre, sem oxigénre nincs szükségük, sőt a zord hőmérséklet sem árt nekik, így még akár az is cél lehet, hogy ezeket az ipari eljárásokat másik, közeli égitesteken hajtsák végre, ott ahol a nyersanyag is rendelkezésre állhat.

Összességében az IPAR 4.0 tehát tekinthető egy olyan összefoglaló kifejezésnek, mely magába foglalja az ipari digitalizáció minden szintjét, ami az infokommunikációs technológiák és az IoT segítségével hálózatba köti a teljes értékláncot. A legfőbb tulajdonsága, hogy lehetőség van a beszállító és vevő interaktív bevonására a termékfejlesztés és gyártás folyamatába, így az egyedi igények kielégítése egy új szintre tud lépni. Az automatizált és robotizált rendszer legfőbb értéke, hogy a rendelkezésre álló erőforrásokat és kapacitásokat a lehető leghatékonyabb módon használja fel. Valós időben és optimálisan képes reagálni minden változásra ezáltal versenyképessé és hatékonnyá tenni a vállalkozást, mely üzemelteti ezt a rendszert.

Értékelés

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük