Existuje již několik skutečně fungujících digitálních továren, pro nás nejbližší je nedaleko za hranicemi v sousedním Bavorsku ve městě Amberg, kde tuto digitální továrnu realizovala firma Siemens. Její úspěšná realizace a už skoro roční produkce potvrzují reálnost myšlenek Industry 4.0 a naplnění očekávaných přínosů tohoto konceptu. V českém průmyslu taková realizace celé továrny zatím chybí, ale je úspěšně už vyřešeno a realizováno několik provozů typu Industry 4.0 např. ve firmě BOSCH Jihlava.

Zamysleme se, jaké se nám nabízejí možné strategie k reálné automatizaci výrobních procesů s využitím konceptu Industry 4.0.

Strategie frontální realizace

Tato strategie si klade za cíl vybudovat digitální továrnu s využitím myšlenek Industry 4.0 v celé firmě v jedné velké investiční akci. Jsou to většinou případy, kdy se buduje nová továrna na příslovečné „zelené louce“. Taková strategie vyžaduje mít k dispozici od začátku velké investiční prostředky pro celý finální záměr, a to po celou dobu uskutečňování této strategie. Pro realizaci je potřeba počítat s velkým objemem analytických, projektových a realizačních kapacit, který je potřeba k jejímu uskutečnění. Pokud se celá akce dobře připraví a naplánuje, je možno počítat s relativně krátkou dobou realizace a velmi dobrou návratností. Na druhé straně je komplikované udržet celý proces výstavby takového nově navrhovaného výrobního komplexu pod kontrolou, což představuje velké riziko neúspěchu! Základem je kvalitní podnikatelský záměr a jeho dobře zpracované technické řešení. Podmínkou je výběr zkušené firmy, která dokáže realizovat funkci systémového integrátora, tedy generálního dodavatele, protože realizaci této strategie si nemůže uskutečnit investorská firma „svépomocí“.

Tato strategie se hodí pro velké firmy nebo pro větší střední firmy. Primárně je určena pro budování zcela nových digitálních továren. Případ digitální továrny v německém Ambergu však dokazuje, že za určitých předpokladů, kvalitního projektu a dobré organizace je možno takto přebudovat i existující firmu! Závod na výrobu programovatelných automatů firmy Siemens v Ambergu již má dlouhou tradici. Autor článku měl možnost ho navštívit před lety už jako vysoce automatizovanou továrnu s masivním využitím automatických linek, robotů, automaticky řízených vozíků mezioperační dopravy s induktivním řízením, automatickými testery vyrobených produktů, automatizovanými regálovými zakladači ve skladech i meziskladech a dalšími prvky vyspělé procesní automatizace i rozsáhlého nasazení informačních technologií na všech hierarchických stupních řízení. Tyto skutečnosti a zkušenosti se zaváděním komplexní automatizace vytvořily podmínky pro úspěšnou realizaci celého záměru.

Strategie realizace postupných kroků

Nevýhodu potřeby velkých finančních prostředků, vynakládaných v jednom okamžiku pro strategii frontálního postupu, lze řešit použitím strategie realizace postupných kroků a separátně aplikovat technologie a principy Industry 4.0 na jednotlivé firemní procesy, nebo jednotlivé firemní provozy, případně obojí vhodně kombinovat. Je ovšem potřeba navrhnout sjednocující integrační rámec směřující k finálnímu cíli, postupové dílčí cíle, definovat vzájemná rozhraní mezi jednotlivými novými složkami Industry 4.0 a přetrvávajícím stávajícím stavem ve firmě, jakož i vymezit přechodové stavy mezi novou a dosud používanou technikou. I v tomto případě je nutné vybrat firmu, která po celkovou dobu realizace bude garantovat zpracování návrhů a realizaci kroků formou systémové integrace.

Výhodou je nejen možnost postupného financování a snížení požadavků na realizační kapacity, ale také výhoda využití přínosů po ukončení realizace každé etapy! To u frontální strategie není obvykle dost dobře možné. Snižují se také rizika vlastní realizace, protože se postupně ověřují jednotlivá zařízení, testují způsoby návrhu, získávají dílčí zkušenosti a to vše se pak může s výhodou promítnout v následujících krocích.

Postupné kroky mohou být realizovány následnou automatizací jednotlivých výrobních i nevýrobních procesů (např. automatizace mezioperační dopravy, automatizace měření a testování výsledků výrobních operací a vyrobených komponent z hlediska zajišťování kvality, výrobní proces, skladovací procesy, montážní procesy, apod.) nebo postupná automatizace v jednotlivých částech – objektech firmy (sklad hutního materiálu, sklad nakupovaných komponent, mechanická dílna, montáž, expedice, apod.). Samozřejmě je možné přístup automatizace procesů různě kombinovat. Výhodou je, že rozhodování pro jednotlivé kroky může vedení firmy řídit např. podle toho, které problémy je potřeba ve výrobě vyřešit ihned a které je možno odložit, nebo kde lze očekávat největší přínosy, případně podle stupně připravenosti procesů nebo provozů.

Nevýhodou je celkově dlouhodobá cesta k realizaci konceptu Industry 4.0.

Tato strategie je vhodná pro středně velké firmy nebo pro velké firmy, které momentálně nemají k dispozici investiční finanční prostředky bezprostředně pro okamžitou realizaci a nemohou si dovolit zastavit výrobu na delší dobu v celé firmě.

Pracoviště digitální továrny Siemensu v německém Ambergu. Zdroj: Siemens AG

Důležitou podmínkou úspěchu je dobře specifikovaná koncová vize, která by měla všechny kroky integrovat, přičemž proces integrace je potřeba ze všech systémových hledisek explicitně řídit, jak to velmi výstižně popsali pracovníci firmy SIDAT, která se problematikou automatizovaných systémů dlouhodobě zabývá, na lednové konferenci Trendy automatizace a robotizace 2017 v Brně. Vzájemně nepropojené nebo špatně propojené dílčí kroky a jednotlivé části nemohou přinést potřebné celkové finanční přínosy.

Strategie realizace buněk I 4.0

Prezentací realizovaných „digitálních továren budoucnosti“ vznikl u řady firem dojem, že koncept Industry 4.0 je určen jen pro velké firmy a že malé firmy mohou využívat jen izolovaně některé technologie čtvrté průmyslové revoluce. Je to mylný závěr, vyplývající z nevhodné prezentace problematiky Industry 4.0!

Malé firmy mohou využít strategii realizace buněk I4.0, která představuje aplikaci konceptu Industry 4.0 na vybrané pracoviště ve firmě.

Výhodou takového řešení je malá investiční náročnost ve srovnání s výše uvedenými strategiemi, krátká doba realizace a dosažení významných přínosů v podmínkách malé firmy. Přitom komplexní řešení, často specializované pro potřeby takového pracoviště, může být předmětem ucelené externí dodávky.

Zajímavou koncepci takového přístupu prezentovala firma INTEMAC Kuřim, která vypracovala návrh nazvaný „Pracoviště budoucnosti I4.0“ (viz stránky www.intemac.cz).

Správný postup podle projektového řízení

Často se můžeme setkat s případem, kdy firma s nejasným záměrem přistupuje ihned k jeho realizaci projektem. To není správný přístup. Nejprve je potřeba, aby vedení firmy uvážilo, jestli ve firmě i mimo ni jsou vhodné podmínky pro takový záměr a zda se jeví její současná situace příhodná k realizaci záměru (tzv. Opportunity Study). Teprve po získání kladného přesvědčení, že takový záměr je vhodné a přínosné realizovat, je potřeba v interdisciplinárním týmu vypracovat studii technické realizace (Feasibility Study), což je běžně zpracovávaná studie v tržním prostředí, jejímž hlavním účelem je prokázat, že subjekt, který projekt hodlá realizovat, má jasnou představu o tom, jak projekt (investice) proběhne, jak bude výstup projektu dále provozován a že je projekt životaschopný. Zkoumá řadu finančních, tržních a provozních podmínek návrhu a realizace projektu. Teprve když vedení firmy schválí tuto studii, je přikročeno k nastartování projektu. Stručně řečeno: Nevyplatí se bezhlavě skákat do neznámé vody!

Tento postup by měl sloužit i k výběru vhodné strategie realizace I 4.0., kterou pak konkrétní projekt může úspěšně realizovat. Přistoupit k realizaci projektu v okamžiku, kdy nejsou vyjasněny všechny potřebné strategické otázky, může být hlavní příčinou jeho neúspěchu.

Doc. Ing. Branislav Lacko, CSc. Autor článku působí na Ústavu automatizace a informatiky Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně.