Důvodů je k tomu víc. Základním z nich je značné podceňování zásobovacího procesu, kterému zejména management s výrobním pozadím často nevěnuje dostatečnou pozornost. Dalším je určitý konflikt, který vzniká právě mezi výrobou a logistikou z důvodu často protichůdně nastavených KPIs, kdy si výroba hledí jen na své tempo a s logistikou své potřeby dostatečně neřeší. Poslední velkou překážkou hladkého běhu je tlak na snižování skladových zásob a potřebné vyladění zásobování od dodavatelů tak, aby přišel materiál přesně včas. Právě tento poslední bod způsobil podnikům obrovské problémy, protože uzavřené hranice a zpožděné dodávky z Číny odstavily i takové výrobní podniky, které měly dostatek objednávek.

Digitální dvojčata

Digitální dvojčata (digital twins) jsou fenoménem roku 2020, přičemž jejich definice je relativně volná. Zatímco pro většinu odborné veřejnosti jsou to data z různých systémů na jednom místě, v našem pojetí to nestačí. Máme za to, že digitální dvojče má být vizualizováno v realistickém 3D modelu, který nabízí data ze všech integrovaných systémů v reálném čase, a to nejen na počítači, ale i na mobilních zařízeních.

Vizualizovat je přitom možné všechny typy procesů ‒ logistiku, výrobu, spotřeby různých médií (elektřina, voda, plyn, ...), environmentální data (teplota, vlhkost, CO₂, ...). Právě pohled v reálném čase na mobilním zařízení dává označení „dvojče“ ten správný význam, protože vidím dvojče svého závodu kdykoliv.

Obr. 1: Digitální dvojče zobrazující data ve 3D modelu a v reálném čase

Obr. 2: Digitální dvojče na mobilním zařízení

Warehouse Management System

Člověk by to sice nečekal, ale realita je taková, že většina výrobních podniků nemá zaveden žádný, ani základní Warehouse Management System (WMS) na dynamický management skladových zásob. Logistické firmy jsou na tom zpravidla lépe, protože pokud skladují velmi variabilní položky, je to jediná možnost. Procesy skladování ve výrobních podnicích se však často historicky opakují, a tak mají mnohé podniky pocit, že si vystačí s pevnými skladovými pozicemi a s tím, že skladníci vědí, kde se co nachází.

Nasazením WMS však významně zkrátí čas na vyhledávání materiálu, zjednoduší inventury, je možné přejít z pevných pozic na dynamické a v neposlední řadě přechod od papíru k mobilnímu skeneru.

Jediným problémem se skenováním čárových kódů tak zůstává lidský faktor, který je třeba správně motivovat ke kvalitní práci. Protože ani nejlepší skladový systém nenaplní očekávání, pokud lidé nebudou pořádně skenovat manipulování se zbožím či materiálem.

RFID

Další technologií, která stále více nabývá na významu, je RFID, které řeší některé z nedostatků manuálního skenování. RFID tag umístěný na krabici s materiálem nebo výrobky je při přechodu RFID bránou „oživený“ elektrickým polem brány, dojde k naskenování tagu a informace o průchodu bránou jsou automaticky odeslány do systému. Skvělé, že? Co tedy brání masivnímu nasazení RFID technologie? Jsou to náklady na spotřební materiál. Na první pohled vše vypadá skvěle, protože lidé si spojují RFID s nízkou cenou tagů, které jsou používány v maloobchodě proti krádežím. Tyto tzv. HF RFID tagy je však možné skenovat jen na krátké vzdálenosti a nelze je použít v průmyslovém prostředí, protože je brány nezachytí. Pokud mají být tagy naskenovatelné na vzdálenost řekněme 5 metrů, je třeba použít tzv. UHF RFID tagy a brány, jejichž cena je mnohonásobně vyšší. Také je potřeba vybrat správné tagy, podle toho, na jaký materiál budou umístěny a v jakých podmínkách budou přepravovány či skladovány. Existují tagy na krabice, plasty, kov, do vysokých teplot, visící či se samolepkou.

RFID je vynikající technologie pro sledování toku materiálu v rámci podniku, pohybu racků, stojanů, vozíků či palet, které buď závod neopouštějí, nebo se pohybují v rámci relativně uzavřeného okruhu v rámci firmy. Pokud se totiž tagy do závodu nevrátí, jde při vysokém objemu produkce o vysoké náklady.

Před implementací RFID je nezbytné tuto technologii otestovat přímo na místě a zvolit správnou polohu bran, typ tagů a jejich umístění na materiál. Komunikace s informačními systémy podniku už je pak jednoduchá a řešitelná např. prostřednictvím webových služeb.

Obr. 3: Špagetový diagram z RTLS systému

RTLS

Velmi moderní technologií jsou RTLS (real-time location services) systémy, které slouží k lokalizaci lidí, vozidel či materiálu v interiéru. Jelikož v uzavřených prostorách GPS nefunguje, bylo třeba vyvinout alternativní technologie, které tento problém vyřeší.

Technologií existuje více ‒ Bluetooth Low Energy (BLE), Ultra-wide Band (UWB), WiFi, ultrazvuk a další. Každá z nich má své výhody a nevýhody, a proto výběr vhodné technologie není úplně jednoduchý. Velmi záleží na tom, zda chceme sledovat pohyb lidí (BOZP), vozidel, nebo materiálu. Zda je třeba monitorování jen v jedné, nebo více budovách, jaká je k dispozici konektivita, apod.

• BLE je vhodné na monitoring pohybu lidí a vozidel, protože nevyžaduje složitou instalaci infrastruktury a monitorujeme pohyb mobilního telefonu, tabletu či speciálního tagu (pouze pro materiál). Je možné dosáhnout přesnosti mezi 3‒10 m, podle prostředí. Velkou výhodou je možnost obousměrné komunikace.
• UWB nabízí reálnou přesnost okolo 1 m. Proklamované přesnosti 30 cm je možné dosáhnout pouze v případě přímé viditelnosti tagu alespoň čtyřmi kotvami, čehož v reálných podmínkách nelze dosáhnout. UWB sice nenabízí možnost komunikace, nicméně je vhodnější pro sledování materiálu s vyšší přesností.
• Lokalizace pomocí WiFi je možná, nicméně je obecně velmi nepřesná a vhodná spíše na obrovské prostory, kde lokalizace s chybou desítek metrů není problém. Výhodou je zase možnost monitoringu i v cizích prostorách, v nichž k samotné WiFi přístup nemáme.
• S hodnotou 2 cm zatím vypadá být nejpřesněji technologií ultrazvuk, ovšem ten je opět limitován přímou „slyšitelností“ a krátkou výdrží baterie tagu (obvykle do 12 hodin).

Jak vidno, volba RTLS technologie může být docela složitá, avšak její správný výběr zajistí úspěšnou návratnost projektu a pomůže identifikovat problémy v procesech, které není v lidských silách fyzicky vysledovat.

Přivolávací systémy

Přivolávací neboli calling systémy slouží ke komunikaci mezi operátory ve výrobě a logistice v takovém případě, že dané pracoviště není nijak propojené s dalšími systémy. Je to běžná situace, že logistik jezdí po fabrice a zjišťuje potřebu materiálu „díváním“. Tento postup je ovšem mimořádně neefektivní, protože dochází ke zbytečným jízdám, často zjistí potřebu materiálu pozdě, dochází k prostojům z důvodu nedostatku materiálu apod.

Přivolávací systém tyto problémy řeší instalací senzorů, které logistikům odešlou požadavek do tabletu ještě před spotřebováním materiálu. Zásobování pracovišť se tak stává mnohem plynulejším a pracovníci logistiky vědí přesně, kdy si které pracoviště jaký materiál objednalo.

Typy senzorů, které lze použít, jsou různé, záleží na typu pracoviště ‒ tlačítko, kladka, magnet, ultrazvuk apod. Pokud pracoviště spotřebovává různé typy materiálů, pomůže osazený tablet pro odvádění spotřeby. Senzor může být i bezdrátový připojený k různým typům sítí, podle situace ‒ je možné použít lokální WiFi, nebo některé z nových IoT sítí ‒ NB IoT, LoRaWAN či Sigfox.

AI

Umělá inteligence je stále mnohými vnímána jako něco mysteriózního, avšak již dnes existují v průmyslu situace, kdy se dá úspěšně použít. A nejde přitom jen o komplexní systémy prediktivní údržby, které mají údržbu upozornit, že se stroj zanedlouho poškodí. Jde také například o kamerové systémy, které umožňují sledování toku a polohy materiálu, čímž se eliminuje manuální kontrola zásobení otevřených skladových pozic. Další možností využití AI je kontrola kvality, kterou mnohdy nabízejí přímo i kamerové systémy ve svém firmwaru. Tato řešení jsou často plug-and-play a poslouží dobře. Jsou však i situace, kdy je třeba dané řešení upravit podle potřeb zákazníka, a tam už musí nastoupit programátoři.

Obr. 4: Umělá inteligence v otevřených skladech

Kde začít?

Technologií, které mají průmyslové podniky k dispozici na výběr, je nepřeberné množství, což jej komplikuje. Management potřebuje vzít v úvahu řadu proměnných, ovšem primární je samotná akceptace potřeby vyladění interní logistiky.

Dobrým začátkem je audit logistických procesů pomocí RTLS technologií. Pokud závod ještě nemá implementován žádný WMS systém, měl by nad jeho zavedením začít intenzivně uvažovat. Na monitoring pohybu materiálu a výrobků může vyzkoušet RFID technologii a komunikaci mezi výrobou a logistikou zkusit zlepšit nějakou formou přivolávacího systému. Umělá inteligence umí pomoci s odstraněním manuálních kontrol zaskladnění, případně pro kontrolu kvality. Integrací takových systémů je pak možné se dopracovat ke skutečnému digitálnímu dvojčeti závodu, které managementu umožní vidět souvislosti, které dříve nebylo možné odhalit.

Michal Ukropec Autor článku je jednatelem společnosti INFOTECH, s. r. o. Michal Ukropec vystudoval Ekonomickou univerzitu v Bratislavě, avšak již během studia se věnoval vývoji zakázkového softwaru, což v roce 1999 vyvrcholilo založením INFOTECHu. V roce 2014 založil v rámci firmy divizi lokalizačních řešení pro použití v interiéru, která se stala středoevropským lídrem v oblasti digitálních dvojčat, RTLS řešení a nástrojů pro management logistiky velkých průmyslových závodů.