Przemysł 4.0 – współczesna rewolucja przemysłowa

Nowoczesne technologie informatyczne coraz odważniej wdzierają się do naszej rzeczywistości. Sektor przemysłowy to obszar, w którym również znajdują szerokie zastosowanie, niosąc ze sobą zmiany w procesach wytwórczych. Jakie to zmiany?

Chyba każdy z nas potwierdzi fakt, że obecny świat rozwija się w bardzo dynamicznym tempie. Pojęcia, które jeszcze nie tak dawno funkcjonowały jedynie w literaturze since –fiction, dzisiaj śmiało wdzierają się do naszej codzienności. Takimi pojęciami są np. internet rzeczy (ang .Internet of Things, IoT) i sztuczna inteligencja (ang. Artificial Inteligence, AI), które z powodzeniem są wdrażane i wykorzystywane w nowoczesnych fabrykach.

Trochę historii…

Zwiększanie zysków z produkcji wymaga, aby produkować szybciej, więcej i taniej. Jak to zrobić, skoro klient jest coraz bardziej wymagający i akceptuje jedynie produkty o najwyższej jakości? Na to pytanie myśl inżynierska już wielokrotnie odpowiadała w minionych czasach, otwierając nowe możliwości dzięki spopularyzowaniu takich wynalazków jak chociażby maszyna parowa. Napęd parowy zastąpił pracę mięśni ludzkich pracą maszyn, które pozwoliły zwiększyć wydajność produkcji. Była to tzw. pierwsza rewolucja przemysłowa.

Kolejnym przełomem było wdrożenie seryjnej linii produkcyjnej. Chyba najbardziej znaną jest linia stworzona w 1913 roku przez Henry’ego Forda. Zmiana organizacji pracy pozwoliła na produkcję masową produktów, które w efekcie były tańsze, powtarzalne i w podobnej jakości. Była to tzw. druga rewolucja przemysłowa.

Trzecią rewolucję przemysłową zapoczątkowały sterowniki PLC, oprogramowanie przemysłowe (SCADA, ERP, MES) oraz roboty przemysłowe, dzięki którym produkcja stała się bardziej transparentna i elastyczna. Automatyzacja i robotyzacja pozwoliły również na uzyskanie znacznie większej wydajności linii produkcyjnej i dokładności wykonania przy jednoczesnej optymalizacji kosztów.

Obecnie jesteśmy świadkami czwartej rewolucji przemysłowej, którą najczęściej nazywamy Przemysłem 4.0, lub Industry 4.0. Jej dwoma filarami są właśnie internet rzeczy oraz sztuczna inteligencja.

Zbieranie danych

Skąd mamy mieć pewność, że fabryka dobrze funkcjonuje? Skąd mamy wiedzieć, które obszary wymagają poprawy, a które przynoszą wartość dodaną? Co powinniśmy usprawnić w pierwszej kolejności? Nie znajdziemy odpowiedzi na te pytania, jeśli nie będziemy mieć danych na temat naszego procesu produkcyjnego. Tu z pomocą przychodzi IoT. Dzięki wyposażeniu linii produkcyjnych w czujniki i sensory gromadzące informacje, jesteśmy w stanie zmierzyć dosłownie wszystko – od parametrów produkcyjnych po procesy resztkowe. Dane mogą być zbierane w chmurze lub na prywatnych serwerach.

Analiza danych

Samo zebranie danych nie wystarczy, trzeba je jeszcze przeanalizować i na ich podstawie przystąpić do konkretnych działań. Ważne jest, aby zrobić to możliwe jak najszybciej. Właśnie do takiej analizy w przemyśle coraz częściej wykorzystuje się sztuczną inteligencję. Są to systemy informatyczne o dynamicznej strukturze przypominającej sieć neuronową pozwalającą „uczyć się” i analizować niezliczoną liczbę informacji (tzw. zbiory Big Data). Dzięki temu możliwe jest wychwytywanie istotnych informacji i jednoczesne generowanie rozwiązań, które mogą stwarzać wymierną wartość dodaną. Co może być tą wartością?

Bezpieczeństwo

Wszyscy kierownicy produkcji wiedzą, że bezpieczeństwo jest najważniejsze. Wartość ludzkiego życia nie ma swojej ceny, dlatego bezpieczeństwo w przemyśle jest kwestią priorytetową. Jak w zwiększeniu bezpieczeństwa ma pomóc Przemysłowy Internet Rzeczy i sztuczna inteligencja? Analizując historyczne i bieżące dane o procesie produkcji, miejscach występowania wypadków, czynnikach je poprzedzających, AI jest w stanie zidentyfikować sekwencje ich występowania, ostrzegać o ryzyku ponownego zdarzenia lub nawet interweniować w sytuacjach zagrożenia życia lub zdrowia.

Optymalizacja produkcji

Zbierając i analizując dane AI jest w stanie wychwycić, która operacja lub obszar przynosi największe straty. Na tej podstawie możemy wywnioskować, które procesy warto zbadać i zoptymalizować w pierwszej kolejności. Jest to bardzo ważny aspekt w kontekście ciągłego doskonalenia i rozwoju całego zakładu produkcyjnego.

Predykcja awarii

Do tej pory większość zakładów produkcyjnych opierała się na profilaktycznych metodach serwisowania maszyn w oparciu o zalecenia producenta lub swoje własne dane historyczne – mowa o prewencyjnym utrzymaniu ruchu. A co by było, gdyby system sam przewidywał (z dużym prawdopodobieństwem) kiedy i gdzie wystąpi awaria? Właśnie takie możliwości dają nam systemy oparte o sztuczną inteligencję, która jest w stanie rozpoznać kombinacje warunków, które powodowały awarię w przeszłości oraz na ich podstawie podjąć działania, które pozwolą tej awarii uniknąć. Co najważniejsze – wszystko odbywa się w czasie rzeczywistym. To przynosi ogromne oszczędności w związku z brakiem konieczności zatrzymywania linii w celu przeprowadzenia profilaktycznych, cyklicznych serwisów.

Co w przyszłości?

Obecnie na całym świecie prowadzone są badania nad sztuczną inteligencją i jej rozwojem. Naukowcy i inżynierowie widzą w niej niemalże nieograniczony potencjał, jednak nie do końca jesteśmy w stanie przewidzieć w jakim kierunku potoczy się jej rozwój.

Miejmy nadzieję, że czarne scenariusze napisane przez autorów książek since-fiction, nigdy się nie ziszczą, a sztuczna inteligencja będzie tylko pomagać w usprawnianiu naszego codziennego życia.