Przemysł 4.0 – czym jest?

Cztery rewolucje przemysłowe – historia

Pojęcie rewolucji przemysłowej ma swoje źródła w XVIII-wiecznej Anglii, gdzie podjęto próbę modernizacji przemysłu tkackiego. Celem rewolucji było zastąpienie siły ludzkich mięśni, wykorzystywanej do napędzania m.in. maszyny przędzalniczej, odpowiednimi mechanizmami. Przełomowym wydarzeniem epoki było wynalezienie przez Jamesa Watta maszyny parowej, która od tego momentu stała się głównym źródłem napędu.

Przemysł 1.0

Okres XVIII-XIX wieku określa się mianem ery mechanizacji, w której maszyna parowa oraz wykorzystywane do sterowania mechanizmy krzywkowe pozwoliły na ogromny wzrost wydajności produkcji.

Przemysł 2.0

Druga rewolucja przemysłowa rozpoczęła się na przełomie XIX i XX wieku. Impulsem do rozwoju przemysłu okazały się odkrycia w dziedzinie elektryczności m.in. ogniwo galwaniczne, żarówka i telefon, które dały solidny podkład do wynalezienia silnika elektrycznego. Silniki te stopniowo zastępowały silniki parowe ze względu na kilkukrotnie większą sprawność przy jednocześnie mniejszym rozmiarze.

Ważnym wyróżnikiem drugiej rewolucji przemysłowej jest uruchomienie pierwszej linii produkcyjnej do seryjnej produkcji samochodów w fabryce Forda.

Przemysł 3.0

Druga połowa XX-wieku jest początkiem Przemysłu 3.0. W trzeciej rewolucji przemysłowej, nazywanej erą automatyzacji, pojawiły się programowalne układy logiczne.  Wykorzystanie mikrokontrolerów pozwoliło na zwiększenie poziomu automatyzacji produkcji oraz pojawienie się robotów przemysłowych na liniach produkcyjnych.

Równolegle z rozwojem komputerów pojawiły się systemy IT wspierające planowanie, projektowanie i kontrole produkcji.

Przemysł 4.0

Czwarta rewolucja przemysłowa rozpoczęła się na początku XXI wieku wraz z dynamicznym rozwojem sieci komputerowych i Internetu. Podstawowym założeniem nowego etapu w przemyśle jest zastosowanie nowoczesnych technologii komunikacyjnych w celu stworzenia spójnej, zintegrowanej sieci ludzi, maszyn i systemów IT.

Ważnym aspektem Przemysłu 4.0  jest włączenie do tej sieci tzw. sztucznej inteligencji, która wspiera i usprawnia komunikacje człowiek – maszyna.

Kluczowe technologie przemysłu 4.0

Przemysłowy internet rzeczy (ang. Industrial Internet of Things – IIoT)

To ogólnie rozumiana komunikacja w sieci inteligentnych, połączonych ze sobą urządzeń. Dane, zbierane przez czujniki instalowane w maszynach i robotach, przekazywane są do nadrzędnego sterownika za pomocą różnych technologii komunikacyjnych np. Bluetooth, Ethernet, Wi-Fi, gdzie są  gromadzone i analizowane.

Dzięki temu możliwe jest monitorowanie działań i procesów w czasie rzeczywistym oraz reagowanie na nie, nawet bez ingerencji człowieka. Sztuczna inteligencja, mająca bieżące dane dostarczone przez poszczególne maszyny, może na bieżąco odpowiednio dostrajać działanie systemu. Pozwala to na przykład na szybkie wykrycie i zareagowanie na awarie lub zoptymalizowanie działania linii produkcyjnej poprzez zmniejszenie lub całkowite wyeliminowanie przestojów.

Big Data

Sensory umieszczane w maszynach cały czas dokonują szczegółowych pomiarów, gromadząc duże ilości danych. Wszystkie zebrane informacje zostają wysłane do chmury lub na zewnętrzne serwery, gdzie są analizowane i przetwarzanie. To właśnie algorytmy Big Data pozwalają wykorzystywać tak ogromne ilości danych. Zastosowanie ich wpływa nie tylko na zwiększenie wydajności i efektywności procesów produkcyjnych, ale również zapewnia wsparcie procesów decyzyjnych w przedsiębiorstwie.

Cloud computing

To technologia dająca możliwość przetwarzania danych w chmurze obliczeniowej, czyli w przestrzeni wirtualnej. Pozwala na wykorzystanie zewnętrznych zasobów (oprogramowanie, sieci, serwery dostawcy) do magazynowania i analizy danych z przedsiębiorstwa.

Dane, które do tej pory przechowywane były na serwerach sieci lokalnej, zostają przeniesione poza dyski komputerów, znajdujących się fizycznie w firmie, dzięki czemu przedsiębiorcy zyskują dużą elastyczność i możliwość dostosowania koniecznej przestrzeni do swoich aktualnych potrzeb. Nie muszą już tworzyć własnej infrastruktury i ponosić kosztów związanych z zakupem przechowywaniem i utrzymaniem serwerów.

Dzięki wykorzystaniu technologii chmury zwiększa się również dostępność danych. Każdy użytkownik może z dowolnego miejsca i urządzania uzyskać dostęp do danych zgromadzonych w przestrzeni wirtualnej. Ułatwia to prowadzenie firmy, łatwiejszą obsługę i szybszą wymianę informacji.

Symulacje 

Przeprowadzenie symulacji pracy urządzeń umożliwia cyfrowy bliźniak (digital twin), czyli cyfrowa repliki maszyn, procesów i systemów. Pełny model digital twin składa się z trzech głównych elementów: modelu 3D, modelu matematycznego i połączenia z obiektem rzeczywistym. Takie połączenie jest możliwe dzięki natychmiastowemu przesyłaniu i przetwarzaniu danych o stanie fizycznych maszyn i procesów.

Wizualizować można zarówno pojedyncze urządzenia jaki i całe linie, a nawet hale produkcyjne. Na etapie budowy fabryki cyfrowe bliźniaki pomagają w optymalny sposób zaprojektować ułożenie maszyn i zaplanować pracę linii produkcyjnych. Przeprowadzenie symulacji procesów na takim wirtualnym modelu pozwala uzyskać kompleksowe informacje na temat wydajności produkcji. Przy wdrożeniu nowego produktu technologia digital twin daje możliwość przeprowadzenia testów prototypów w przestrzeni wirtualnej, a co za tym idzie, likwiduje konieczność wstrzymywania bieżącej produkcji.

Cyfrowy bliźniak może również zostać wykorzystany do celów szkoleniowych. Stworzona na jego podstawie wirtualna rzeczywistość VR umożliwi nowym pracownikom naukę obsługi urządzeń bez ryzyka uszkodzenia komponentów.

Jakie korzyści dla przedsiębiorstwa daje Przemysł 4.0?

Korzyści płynących z wdrożenia w przedsiębiorstwie nowych technologii jest wiele zarówno w obszarze produkcji jaki i dla całego biznesu. Oto główne z nich:

• Zwiększenie produktywności poprzez optymalizacje pracy fabryki dzięki lepszemu wykorzystaniu zasobów oraz ciągłemu monitorowaniu procesów produkcyjnych.
• Integracja procesów produkcyjnych, magazynowych i logistycznych.
• Zwiększanie konkurencyjności przedsiębiorstwa poprzez większą elastyczność i szybsze reagowanie na zmiany rynkowe.
• Zmniejszenie ryzyka wystąpienia błędów, dzięki możliwość wielokrotnego testowania prototypów i symulacji procesów na wirtualnych modelach.
• Szybsze wprowadzanie na rynek nowych produktów i podniesienie ich jakości dzięki stabilizacji procesu produkcyjnego.
• Dostęp do dużej ilości danych oraz analiz algorytmów Big Data, które mogą być wykorzystywane przez osoby zarządzające produkcją oraz umożliwiać lepsze podejmowanie decyzji dotyczących całego biznesu.

Jeśli interesuje cię temat Przemysłu 4.0, chcesz dowiedzieć się więcej na temat robotów i tego, jak zoptymalizować produkcję zarejestruj się na XVII konferencję SOLIDEXPERT.

W programie m. in. prelekcja Jakuba Bańcera, specjalisty new projects FANUC Polska, oraz Wojciecha Kowalczyka, specjalisty ds. robotyzacji SOLIDEXPERT – Jak wdrożyć pierwszego robota w firmie produkcyjnej? – i wiele więcej. Sprawdź!