Ma már a legtöbb vezető, vállalatigazgató, KKV-tulajdonos tisztában van a digitalizáció jelentőségével és azzal is, hogy milyen sok kihívást tartogat a papíralapú nyilvántartásról átállni a digitális termelési-, irányítási ökoszisztémára. Mindenki érti és érzi, hogy fejlődnie kell, mert a 4. ipari forradalom elsöpri a mostani ipari felállást. Egy gyár nemsokára csupán négy falból, egy tetőből és egy csarnokaljzatból fog állni. Minden más eleme egy dinamikus, vezeték nélkül kommunikáló rendszer része lesz, ahol a gépek automatikus vezérlés útján gyártják le a folyton változó, aktuális igényekre szabott termékeket. Minden az érzékelők, gépek, rendszerek és folyamatok átfogó hálózatba kapcsolásával kezdődik, tehát mindazzal, ami információt nyújt az ipari környezetben.

Új sarokkövek a gyártásban

Az ipar digitalizációja, mint a jelenleg zajló 4. ipari forradalom, olyan hatással van hosszú távon az életünkre, mint az elektromos áram volt a múlt században. Ahhoz viszont, hogy ez megtörténjen, a III. Ipari forradalom vívmányait integrálni kell. A harmadik ipari forradalom lényege, hogy a gyártás különféle high-tech megoldások (intelligens szoftverek, új anyagok és munkafolyamatok, robotok) konvergenciájának következtében digitalizálódik. Termékek tömeges személyre szabását XX. századi gyártási technológiákkal és módszerekkel nehezen vagy egyáltalán nem lehetett kivitelezni, a digitalizációval viszont ez megvalósulhat.

A digitalizáció alapja az informatika, így az iparnak égető szüksége van az informatikusokkal való együttműködésre. A digitalizáció ugyanis nem ér ott véget, hogy beszerelik a gyárba a robotokat, hiszen mire az első robotok beszerelésétől a teljes irányítás digitálissá válik, jelentős munkát kell az informatikai iparra bízni. A digitalizáció a teljes céges működést behálózza, a működés adatokon alapuló mérésétől a szenzorokon át a virtualizált folyamatokig és az azokból levont következtetésekig bezárólag. A digitális gondolkodás nem bináris fogalom, rengeteg apró szintet kell megugrania annak, aki ebben a folyamatban sikeres akar lenni.

Kigondoljuk a kibervilágban, megcsináljuk a valóságban

Nem triviális, hogy kezeljük az ipar 4.0-át, mert még a vállalatok is mást-mást gondolnak erről. Egyes technológiákról azt állítják hogy az már az ipar 4.0 része, míg mások azt mondják, hogy nem az. Az ipar 4.0-át, röviden a kibernetikai rendszer fogalmával lehet leírni. Ez azt jelenti, hogy egy gyárnak van egy virtuális modellje, amiben mennek az adatok. Ha ez a modell tökéletes, akkor ebben optimalizáljuk a folyamatokat, és minden feladatot jobban tudunk megoldani, kevesebb veszteség termeléssel, mint a fizikai világban.  Ha a gépek mindent látnak, akkor megvalósítható, hogy minden termelési cellába specifikus információkat küldjünk. Éppen akkor, amikor félkész a termék és módosíthatunk azon, így valósul meg az egyedi tömeggyártás, ami a 4. ipari forradalom legnagyobb vívmánya. Ebben a rendszerben az adatok a legfontosabbak, ezek alapján hozzuk a döntéseket. Adatot gyűjtünk a teljes anyagáramban, algoritmusokkal, további szenzorokkal, hálózatból gyűjtött adatokkal optimalizáljuk. Majd automatikus vezérléssel irányítjuk a gyártási folyamatokat, a logisztikát.

Adatalapú gyártás

A gyártási és szolgáltatási folyamatok során keletkező adatvagyon hatalmas üzleti értékkel bír, ennek összegyűjtése, tárolása, strukturálása és gyors analizálása jelentős kihívás, ugyanakkor komoly versenyelőnyhöz juttathat egy vállalatot. Az adattal, az adatvagyonnal való tudatos gazdálkodás a gyártási stratégiák, innovációk egyik legfontosabb központi eleme. Az adatvagyon értelmezése, felhasználása megkerülhetetlen alapot biztosít minden vállalati döntés meghozatalakor. A Dmlab az üzleti folyamatok során keletkező információmennyiség hasznosítását végzi el, értéket teremtve az adatvagyonból. Adatbányászattal és innovatív adatelemzéssel adatalapú döntéstámogatást biztosít. Négy dolog szükséges az adatvezérelt gyártáshoz: adatok, eszközök (szoftver, hardver), szakemberek, akik elemzik az adatokat és előkészíti azokat a döntéshozatalra és vállalati kultúra, tehát beépíthetőség a folyamatokba. A digitalizáció útján elindulni nem elegendő csak adatgyűjtéssel, vagy csupán egy data scientist alkalmazásával.

Digitális integráció

Ahhoz, hogy az ipar 4.0 megvalósuljon, adatokat kell gyűjteni a folyamatokról, az alapanyagokról, a félkész termékekről és az emberekről, tehát a teljes gyártási folyamatról. A cél, hogy ezekből az adatokból fel lehessen építeni a gyár egyszerűsített, valós idejű modelljét. Ez a digitalizáció fundamentuma. Innen kétfelé lehet indulni. Az amerikai megközelítés inkább a termékek, a berendezések digitális funkciójára koncentrál. A német megközelítés a gyártás digitalizációjáról szól, és nemcsak a gyárban, de az egész beszállítói értékláncban digitálisan kommunikál, ami által sokkal hatékonyabb módon lehet megszervezni a termelést, gyorsabban lehet beavatkozni.

Digitális integráció fázisai

Tehát a big data megvalósítása az első fázis. A következő szint – amikor már megvannak a vizualizált adatok – az optimalizáció. Az adatok alapján döntéseket hozunk a termelés felépítésére, a változások kezelésére vonatkozóan. A különböző algoritmusok, amiket nevezhetünk big datának, mesterséges intelligenciának is, segítik az erőforrások jobb kihasználtságát. A harmadik fázis az automatizáció, amikor már látjuk a termelési lánc leggyengébb pontjait, akkor lehet gondolkodni a robotizáláson, vagy más automatizáción. Az infrastruktúra a negyedik pontja a digitális gyár kialakításának, a hálózatot be kell vinni a csarnokba, hogy a kommunikáció a csarnokokban megvalósulhasson

Az 1887 óta Magyarországon is jelenlévő globális vállalat, a Siemens közel 170 éve építi üzleti modelljét az innovációra. A hazánkban is elindult 4. ipari forradalomban úttörő szerepet játszik, jelentősen befolyásolja gyártási potenciáljának fejlődését.  A Siemens Digital Factory divíziója által szállított fejlesztői környezet, a TIA Portál egységes platformot biztosít minden automatizálási feladathoz. Programozáshoz (vezérlők, ember-gép kapcsolati készülékek) és paraméterezéshez. A Totally Integrated Automation-Portál alapelve, hogy a különböző innovatív technológiákat egységes, közös keretbe kell rendezni ahhoz, hogy megfelelően kezelhetőek legyenek: nem elég, ha van egy jó vezérlőegység, egy jó hajtás és egy jó időzítés, ezeket integrálni kellett egy közös keretrendszerbe, így egy szoftver segítségével lehet a gépet és a technológiát kezelni.

Digitális integráció programja

Az informatikai úton történő vezérlést, a termékfejlesztés és a gyártás közötti közvetlen adatcserét a NX és a Teamcenter nagyteljesítményű PLM programja biztosítja. Ezek segítségével lehet virtuálisan szimulálni az összes termékinformációt. A kutatási és fejlesztési folyamatokból, a virtuális szimulációkból származó összes adatot a Simatic IT gyártásvezérlő rendszerhez továbbítják, ami valós időben vezérli a gyártás teljes folyamatát. A termékek irányítják a saját gyártásukat: termékkódokkal kommunikálnak a gyártásban résztvevő gépekkel és eszközökkel a gyártási jellemzőkről és követelményekről, ezáltal előre vetítve a szükséges gyártástechnológiai lépéseket. Ma már a legtöbb gyártósoron megtalálható az Ethernet port és webserver, így akár otthonról irányítható a PLC-vel a termelés. Így a menedzsmentnek módja van arra, hogy fizikai jelenlét nélkül végezhessen ellenőrzéseket, de akár a beállítások távoli módosítására is van lehetőség. Ilyen PLC-kel, intelligens vezérlőkön keresztül irányíthatók az okos épületek is, a fűtéstől kezdve az energiaellátáson keresztül az épület biztonságig.

Régebben az volt a szükséges és elégséges feltétel, hogy termeljen egy gép, ma már alapvető igény, hogy adatokat is tudjon fogadni és továbbítani. Az Ethernet és a webserver már a berendezések 90%-ban és az új gépek mindegyikében benne van. Az már a gépgyártó és a rendszerintegrátor kompetenciája, hogy az általunk kínált lehetőséget ki tudja-e használni, vagy sem. Számos intelligens megoldás beépíthető már az ezen az elven üzemelő gyárakba. A termelőegységek, a logisztika, az irányítás egységes fejlesztésével olyan üzemi hálózatok jönnek létre, amelyek egyre nagyobb mértékben alkalmazzák az infokommunikációs technológiákat és az informatika vívmányait.

Régi gépek digitalizálása

A legújabb ipari termékek alapvető eleme az elektronika, a szoftver szolgáltatja a funkcionalitás főbb jellemzőit, ezáltal a hagyományos gépalkatrészek mechatronikai rendszerré alakulnak át. Mivel a gépeknek alapvetően 10-15 év az életciklusuk, ami Magyarországon akár a 20-25 évet is elérheti, több esetben előfordul, hogy elöregszik az elektronika, elhasználódnak a mechanikai részek és adatot sem szolgáltatnak. Ma már az is megoldott, hogy a régi gépeket, hogyan lehet alkalmassá tenni az Ipar 4.0-ra.

A Bosch IoT Gateway segítségével régi gépeket lehet internetre és az ipar 4.0-ba bekapcsolni, működésükről adatokat gyűjteni. A végfelhasználók első számú elvárása, hogy a meglévő rendszereket az ipar 4.0-s követelményeknek megfelelően kiegészítsék és továbbfejlesszék. Erre az IoT Gateway család vagy PPM szoftver minden igényt kielégítően alkalmas, és egyszerűen bevethető. Ezek az analitikai szoftverek képesek az energiaigény, a ciklusidő, ezáltal a gyártás optimalizálására. Az IoT-Gatewayjel akár Robert Bosch 130 esztendős, „ipar 1.0” esztergapadját is lehet katapultálni egyenesen az ipar 4.0 korába.  Ebből is látható, hogy mekkora lehetőséget hordoz magában, hogy egy új, már eleve digitalizált szerszámgép, vagy más ipari berendezés töredék árán lehet hálózatba kapcsolni a gyártást költséghatékony módon. A Bosch mérnökei, az IoT-gateway-jel Robert Bosch 130 éves esztergapadját emelték át az okosgyártásba. Még egy szíjhajtásos gépet is lehet digitalizálni, IoT-kompatibilis ipari szabályzórendszerek kombinációjával felokosítani a retrofit keretein belül.

A gyártóipart érő kihívásokra az ipari digitalizáció eszközeivel lehet hatékonyan válaszolni. Ez magába foglalja a termelési és logisztikai folyamatokat támogató informatikai megoldásokat, a hardver és szoftver eszközök összességét, ezek hálózatban történő használatát. Az ipar 4.0 elsősorban olyan új szemlélet, mellyel minden termelő és logisztikai vállalatnak meg kell ismerkednie.