Společnost Siemens úzce spolupracuje s Testbedem pro Průmysl 4.0 již od jeho založení v roce 2017. V letošním roce se díky této spolupráci podařilo testbed výrazně rozšířit a zavést v něm nové technologie a řešení, která si zde mohou průmyslové podniky přímo vyzkoušet.
Testbed pro Průmysl 4.0, který sídlí v nové budově ČVUT CIIRC v Praze, je výzkumným a experimentálním pracovištěm, kde si mohou zájemci z řad především středních a menších průmyslových firem vyzkoušet a ověřit funkčnost některých řešení z oblasti Průmyslu 4.0. Testbed je součástí centra excelence RICAIP, podporovaného Evropskou unií v rámci programu Horizont 2020.
Páteří Testbedu pro Průmysl 4.0 je flexibilní výrobní linka, na které se vyrábějí skutečné díly, ať již pomocí 3D tisku, anebo třískovým obráběním. Linka je rovněž vybavena pokročilými automatizovanými systémy zajišťujícími robotickou manipulaci, inteligentními dopravníkovými systémy či plně automatizovanými skladovými systémy. Všechna zapojená zařízení jsou ovládána řídicím systémem nové generace od Siemens Simatic S7-1518F. Siemens sem dodal také pohony a řadu periferních zařízení.
Klíčovým tématem Testbedu pro Průmysl 4.0 je integrace výroby. Proto je velký důraz kladen na kvalitní přenos informací a vzájemnou komunikaci mezi jednotlivými částmi linky. Zatímco v první části projektu bylo možné v rámci linky sdílet spíše jednotlivé a dílčí informace typu „výroba se zastavila“ vs. „výroba jede“, v současné etapě je již komunikace na mnohem vyšší úrovni. Přispělo k tomu především to, že se podařilo sjednotit způsob a formu předávání informací.
Sběr dat z výrobní linky má dva hlavní cíle. Tím prvním je, aby byl uživatel průběžně informován o aktuálním stavu jednotlivých zařízení a případně včas upozorněn na blížící se poruchu anebo pravidelnou údržbu. Neméně důležité ale je, aby si každý výrobek s sebou nesl stále více dat z výroby, poněvadž přesné informace o výrobním procesu budou v budoucnu zákazníci vyžadovat zcela automaticky.
Výrobní linka má svou reálnou i virtuální část, čili každá fyzická část linky má své digitální dvojče – virtuální model. Své digitální dvojče ale má i celé výrobní zařízení jako celek, každý jednotlivý výrobní proces a také každý výrobek, který tuto linku opouští. Díky tomu si lze s pomocí simulačních programů z rodiny Siemens PLM Software linku snadno přizpůsobit a zprovoznit podle vlastních potřeb.
Každý uživatel, který si přijde do testbedu vyzkoušet své vlastní řešení, si tedy může nejdříve linku přestavět ve virtuálním prostoru a virtuálně ji také uvést do provozu. Simulovaný koncept sleduje prostřednictvím speciálních virtuálních brýlí, které v rozšířené realitě zobrazí všechna připojená reálná i virtuální zařízení včetně všech dostupných informací. Pokud vše funguje tak, jak má, může se přistoupit k fyzické realizaci plánovaného řešení a ověření jeho funkčnosti v reálném provozu.
Až do letošního roku se data sbíraná z celého výrobního zařízení posílala do cloudového úložiště, kde se zpracovávala, čili měnila na dále využitelné informace. Takto získané informace pak sloužily a slouží jako základ pro optimalizaci výroby, řízení kvality, plánování údržby apod.
I když jsou cloudová řešení velmi žádaná a perspektivní, mají také své slabší stránky. K těm hlavním bezesporu patří dlouhá odezva a poměrně vysoké ceny za pronájem. Čím více dat se z výroby sbírá a vyhodnocuje, tím silněji se tyto neduhy projevují. Plán na rozšíření Testbedu pro Průmysl 4.0 počítal i s touto klíčovou oblastí a díky tomu byl v letošním roce obohacen o tzv. edge vrstvu, která umožňuje ponechat velkou část výpočetního výkonu ve výrobě.
Industrial Edge od Siemens stojí mezi klasickým edge computingem a cloud computingem a uživateli dovoluje využívat a podle vlastních potřeb si nakombinovat to nejlepší z obou těchto přístupů. Stejně jako běžný edge computing, Industrial Edge umožňuje zpracovávat veškerá data přímo na místě, kde vznikají – například u konkrétního stroje. Na rozdíl od konvenčních edge řešení Industrial Edge s cloudem také počítá. Odesílá se do něj ale méně dat, která jsou již upravená a optimalizovaná. Díky tomu se neprojeví zmíněné slabé stránky cloudových řešení, ale naopak se podpoří využití jeho silných stránek, především obrovské výpočetní kapacity a možnost okamžitého přístupu k datům odkudkoliv a kdykoliv. Díky tomu, že lze ve výrobě zpracovávat velká množství dat ještě před tím, než odejdou do cloudu, je celý tento proces levnější, ale především bezpečnější. Protože data jsou validována přímo ve výrobě, nikdo další s nimi nemůže manipulovat ani je nijak měnit. Data, která jsou držena „doma“, lze obecně mnohem lépe chránit. Požadavky na datová úložiště i jejich processing se může u jednotlivých firem lišit. Cílem je, aby si uživatelé testbedu mohli vyzkoušet různé způsoby a na základě výsledků testů z experimentální výroby se rozhodnout, který přístup je pro ně ten nejlepší.
Nedílnou součástí konceptu Průmyslu 4.0 je také kolaborativní robotika. V továrnách budoucnosti budou pracoviště, která spolu sdílejí lidé a stroje, zcela běžná. Nebude to ale vypadat jako dřív, kdy stroje obsluhují lidé anebo kde jsou autonomně se pohybující zařízení oddělena od lidí bezpečnostní stěnou. Na těchto sdílených pracovištích budou spolu fungovat roboty vybavené umělou inteligencí a lidé jako partneři.
Pořídit si sofistikovaný kolaborativní robot ale může být pro mnoho menších firem finančně nedostupné. Mnohem schůdnější cestou může být upgrade stávajícího zařízení. Právě na toto řešení se zaměřuje společný výzkumný projekt, realizovaný v Testbedu pro Průmysl 4.0 – konkrétně na navádění Delta robotu.
Delta robot je poměrně běžná a zdaleka už ne nová technologie. Pokud se ho podaří doplnit o další, tzv. chytrou vrstvu, lze ho začít využívat zcela novým způsobem. Cílem projektu je povýšit Delta robot, který je součástí výrobní linky, na robot kolaborativní. To znamená, aby mohl pracovat spolu s člověkem a byl pro člověka zcela bezpečný. V letošním roce již byla zakončena fáze, ve které se Delta robot připravoval pro práci na testovací lince. Ve druhé etapě projektu, která je plánována na dalších pět let, se bude robot dále podrobně testovat a průběžně se mu bude dodávat inteligence.
Kooperativní robot čili kobot, určený pro přímou spolupráci s člověkem, musí být nejen zcela bezpečný a dostatečně inteligentní, ale musí být také minimálně stejně tak šikovný jako člověk. Lidi příroda vybavila dokonalým nástrojem – rukou. Ruce používáme automaticky a nad jejich fungováním většinou vůbec nepřemýšlíme. To se okamžitě změní, jakmile se pokusíme napodobit jejich funkci uměle. Realizovat pohyby rukou v celé jejich komplexitě, včetně hrubé i jemné motoriky a schopností hmatu, zatím ještě nikdo úplně nedokázal.
Z hlediska průmyslových kobotů většinou stačí, pokud se vybaví „rukama“, které dokážou vykonávat úkony, k nimž bude konkrétní kobot určen. V Testbedu pro Průmysl 4.0 je umístěn robot, který by měl pomáhat lidem nasazovat pneumatiky na kola aut. I když se na první pohled zdá, že konkrétně tato činnost není nijak zvlášť náročná na jemnou motoriku, pro roboty obecně je to velmi těžký úkol. V testbedu se realizovalo řešení, kdy byly Delta robotu „ruce“ vytištěny na 3D tiskárně. Jedná se v podstatě o speciální chapadlo, kterým robot dokáže pneumatiku správně uchopit a založit. Technologie 3D tisku dodává celému procesu potřebnou flexibilitu. V případě, kdy přijde požadavek na nasazení jiného typu pneumatiky, na jaký není chapadlo přizpůsobeno, se rychle na 3D tiskárně vytisknou „ruce“ nové a proces může pokračovat.
Flexibilita a rychlost ale nejsou tím jediným, co využití 3D tisku přineslo. Díky tomu, že tato unikátní technologie umožňuje výrobu v podstatě libovolných prostorových tvarů, bylo možné všechny složité struktury chladicího systému chapadla apod. umístit dovnitř. Tím se celé zařízení posunulo na vyšší úroveň a o další kus se přiblížilo futuristické vizi autonomních a univerzálních kobotů.
Když se pokusíme spočítat, kolik kterých úkonů se vykonává na obecné výrobní lince, zjistíme, že velmi významnou položku představují úkony spojené s manipulací s materiálem, polotovary a finálními výrobky. Testovací program Testbedu pro Průmysl 4.0 se proto přirozeně zaměřuje i na tento program.V první části se řeší především inovace materiálových toků ve výrobě, ve druhé části pak, jak se pracuje s materiálem ve výrobě, jak se zpracovává a jaká data z toho sbírají a jak se následně využívají v post processingu, kde se sleduje, jak byl daný produkt vyroben, jak efektivně, co by se dalo vylepšit apod. Podstatnou novinkou letošního roku z hlediska manipulace je významné zvýšení flexibility systému. Nově je možné pružně měnit způsoby dopravy materiálu, rychle reagovat na vzniklé problémy, byla vyřešena přeprava mezi automatickými a manuálními částmi linky. Systém byl rovněž vybaven lokalizací RTLS.
Schopnost přesné identifikace každého jednotlivého kusu je jedním z požadavků Průmyslu 4.0. Proto byl v Testbedu pro Průmysl 4.0 implementován systém, který uživatele přesně informuje o tom, kde se nachází konkrétní materiál – na lince, či mimo ni.
Součástí výrobní linky je MCS dopravníkový systém (multicarrier system), který se umí pohybovat bez tření a díky tomu je velmi rychlý a efektivní. Na tomto dopravníku lze rovněž mísit různé typy materiálů. Dopravník navíc umí synchronizovat svůj pohyb s robotem, což je splněním dalšího požadavku na integraci jednotlivých funkcí podle principů Průmyslu 4.0.
Cílem projektu Testbedu pro Průmysl 4.0 je průběžně budovat komplexní výzkumný ekosystém pro chytrou průmyslovou výrobu budoucnosti. Testbed nabízí simulaci reálného výrobního prostředí, ve kterém si mohou české výrobní firmy a technologičtí developeři vyzkoušet nové systémy a řešení. Testbed je ale určen také pro spolupráci výzkumných institucí na mezinárodní úrovni a přenos výsledků vědy a výzkumu do průmyslové praxe.
Dne 10. července 2024 byl oficiálně představen první zdroj elektrické energie svého druhu v České republice. Jedná se o tzv. hybridní zdroj, sestávající z šesti plynových turbín o celkovém výkonu 32,4 MW a největšího bateriového úložiště v Česku s kapacitou 22 MWh. Společnost Siemens je generálním dodavatelem tohoto moderního energetického zdroje.
Společnost Siemens dodala decentralizované pohony a řídicí systémy pro firmu Moravia Cans, která vyrábí hliníkové nádobky na aerosolové přípravky pro mnoho významných výrobců a značek kosmetiky. Technika Siemens se zde stará o manipulaci s hotovými nádobkami, jejich balení a intralogistiku. Za zmínku stojí zejména využití decentrálních měničů a zjednodušení realizace bezpečnostních funkcí využitím komunikace PROFIsafe.
Proč se vlastně Česko stalo pivní velmocí? Jak vypadá česká pivovarnická scéna, o který druh piv roste zájem, jaká technologie v posledních letech nejvíce ovlivnila výrobu piva? Nejen na tyto otázky odpovídá Martin Kočí, Siemens odborník na technologie v potravinářství a zejména v pivovarnickém průmyslu.
V říjnu 2024 vstoupila v platnost nová evropská směrnice NIS2, která významně upravuje pravidla kybernetické bezpečnosti. V průběhu příštího roku vstoupí v platnost nový český zákon o kybernetické bezpečnosti. Obojí se dotkne velkého počtu nejen výrobních firem u nás. Jsme na to připraveni? Co můžeme udělat, aby implementace NIS2 proběhla úspěšně a „bezbolestně“? Cenné rady přináší Miroslav Kuric, konzultant pro digitalizaci průmyslu a odborník na kybernetickou bezpečnost ve výrobě ze společnosti Siemens.
