Testbed pro Průmysl 4.0 v pražských Dejvicích je prvním zařízením svého druhu u nás. Nejen o něm, ale i o spolupráci akademické a průmyslové sféry i o unikátních řešeních Siemens, která tvoří srdce i mozek celé laboratoře, jsme si povídali s Ing. Pavlem Burgetem, Ph.D., vedoucím Testbedu pro Průmysl 4.0 Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky.
Nápad vznikl na základě spolupráce ředitele Českého institutu robotiky a kybernetiky (ČIIRK) profesora Vladimíra Maříka a jeho německého kolegy profesora Wolfganga Wahlstera z Institutu pro umělou inteligenci v Saarbrueckenu (DFKI), který je duchovním otcem myšlenky Průmyslu 4.0 v Německu. Profesor Mařík je hlavním propagátorem myšlenky Průmysl 4.0 v České republice a vedoucím týmu, který připravoval vládní iniciativu Průmysl 4.0. Cílem obou institucí je právě budování testbedů a jejich vzájemné propojení.
Ano, několik laboratoří je např. na univerzitách v Saarbrueckenu, Aachenu, Stuttgartu a dalších. Budování testbedů je plně v kontextu rozvíjení myšlenky Průmyslu 4.0. Zaměřují se na různé oblasti, některé jsou vyloženě experimentální, jiné se více přibližují průmyslové výrobě. Společným prvkem je snaha zkoumat nové možnosti a metody, jak reálně použít principy Průmyslu 4.0.
Testbed bude sloužit vědeckému výzkumu, výuce studentů a soukromým firmám pro testování nových technologií před nasazením v praxi. Zkoumáme nové směry vývoje digitálních technologií a snažíme se s nimi seznámit odbornou veřejnost a uvádět je do praxe.
Nabízí se velký prostor pro výzkum optimálního rozvrhování a plánování, například prostřednictvím multiagentních systémů neboli vzájemně propojených strojů, které si zachovávají určitou míru autonomie a navzájem se domlouvají. Tato oblast nám přijde velmi zajímavá, neboť zohledňuje myšlenku flexibilní výroby a podporuje „přizpůsobivost“ strojů tomu, co je zrovna zapotřebí vyrábět. Z tohoto principu vychází i výrobní linka v Testbedu v Praze, kterou bude možné flexibilně upravovat a rozšiřovat podle toho, co se na ní zrovna bude vyrábět. Do linky jsou zapojené reálné i virtuální stroje a roboty, které vzájemně spolupracují. Vedle reálné linky máme nasimulované i její digitální dvojče a veškerá zapojená zařízení dokážeme zprovoznit také virtuálně.
Testbed se rozkládá ve dvou podlažích. V přízemní je instalovaná výrobní linka s dopravníkem a robotem KUKA spolupracujícím s člověkem, v suterénní laboratoři jsou velké roboty a obráběcí centra. Obě části linky jsou propojené a vzájemně spolu komunikují prostřednictvím sítě Profinet.
Spodní část laboratoře se však více profiluje na operace obrábění a kromě robotů se specializuje na obráběcí stroje, jejich modelování, diagnostiku a optimální řízení. Horní část laboratoře se zaměřuje především na operace montáže, adaptivní rekonfigurace strojů, autonomní roboty a spolupráci robotů s člověkem. Obě laboratoře jsou zapojeny do systému správy životního cyklu výrobku a mohou navzájem pracovat například jako subdodavatelé v dodavatelském řetězci koncového výrobce.
Digitálních dvojčat máme v laboratoři celou řadu, dá se říci, že ke každému reálnému zařízení nebo procesu máme i jeho virtuální kopii. Simulační prvky totiž tvoří ve výrobní lince Testbedu stejně důležitou součást jako ty reálné. Jen díky nim pak můžeme dosahovat kýžené efektivity a flexibility nejen provozu, ale i dalších fází životního cyklu výrobku.
Společnost Siemens pokrývá svými nástroji většinu oblastí, které Průmysl 4.0 zasahuje. Jednou z důležitých věcí jsou produkty PLM Software a jejich nástroje pro návrh produktu, simulace na různých úrovních, generování dat pro výrobu, příprava výrobního postupu, samotná příprava a simulace technologie.
Dále je zde široké portfolio řešení pro automatizaci výroby z rodiny řídicích systémů Simatic a jejich propojení se simulačními prostředky. Simulaci lze díky tomu řídit přímo z PLC systémů a kombinovat ji s reálnými prvky. Všechno přitom funguje perfektně dohromady díky vzájemné propojitelnosti a integraci dílčích komponent. V takovéto šíři záběru řešení a nástrojů nemá Siemens na trhu konkurenci. Navíc je právem považován za lídra na poli inovací a vizionáře v dalším vývoji konceptu Průmyslu 4.0.
Ano a byl to i jeden z našich hlavních požadavků na dodavatele systému, aby dokázal tato data sbírat a předávat k dalšímu zpracování. Hodně si slibujeme například od sledování spotřeby elektrické energie a návrhů řešení, jak dosáhnout výrazných úspor např. uváděním momentálně nečinných strojů do režimu stand-by. Princip je stejný, jako když uspíte počítač, na němž právě nepracujete. Podle zatím dostupných měření a analýz je možné ušetřit uváděním strojů – například robotů na montážních linkách – do režimu stand-by 10 až 15 procent energie z celkové spotřeby.
Uspání a probuzení může probíhat poměrně rychle a navíc stroj dostane včas signál, aby se probudil a připravil k výkonu, takže se může plynule zapojit od práce. Uspávání je tak mnohem výhodnější než úplné vypnutí stroje, protože zachovává flexibilitu provozu.
Režim stand-by lze úspěšně instalovat i do starších strojů, např. úpravou řídicího systému a použitím moderních frekvenčních měničů. Pro provozovatele starších výrobních technologií je také velmi vhodné virtuální zprovoznění stroje a data monitoring. Tam mohou získat opravdu nečekaně velkou úsporu díky tomu, že se dozví detailní informace nejen o stroji, ale i o celé výrobní technologii a jejích rezervách. A to je právě jedna z úloh Testbedu: ukazovat firmám v praxi možnosti, které digitalizace výroby přináší a které by jim mohly pomoci zvýšit flexibilitu a efektivitu výroby a tím urychlit uvádění nových výrobků na trh.
Obrovský, zatím nevyužitý potenciál vidím ve sběru a následné analýze dat získaných z výroby. Pomocí speciálně vytvořených algoritmů nebo matematických modelů lze odhalit mnoho důležitých informací a zlepšit třeba včasnou diagnostiku hrozících poruchových stavů a naplánovat odstávku nebo servis stroje dřív, než dojde k poškození dílu. Stejně tak je velký potenciál v digitalizaci jednotlivých stupňů hodnotového řetězce a v postupném zavádění digitálního dvojčete výrobku a výrobního procesu.
Hlavním řídicím systémem je PLC Simatic S7-1518, do linky jsou ale kvůli modularitě zapojeny i menší řídicí systémy Simatic S7-1512, které ovládají jednotlivá připojená zařízení. Pro vizualizaci používáme HMI dotykové panely. Pro obrábění používáme Sinumerik nejen s tradičními obráběcími stroji, ale také s obráběcími roboty. Pro komunikaci používáme Profinet, k dispozici je také protokol OPC UA pro budoucí rozšiřování o další řídicí systémy. Samozřejmostí je použití softwarových nástrojů Teamcenter, Tecnomatix, NX, TIA Portal, Information Server a dalších. Velký důraz klademe na využití diagnostických prostředků, ať už se jedná o diagnostiku komunikace Profinet, diagnostiku samotných zařízení nebo sledování provozních podmínek strojů, tzv. condition monitoring. Do budoucna uvažujeme o zařazení například lineárních samostatně řiditelných pohonů Sinamics a zavedení nástrojů Simatic IT pro řízení a optimalizaci výroby.
U Siemensu je vidět, že se snaží jednotlivé nástroje pro Průmysl 4.0 integrovat dohromady do jednoho plně kompatibilního řešení. To na jedné straně zahrnuje vývojářské programy od PLM Software přes koncept TIA používaný v průmyslové automatizaci, po chytrou továrnu se všemi digitálními a virtuálními komponentami až po manažerské a nadřazené systémy. Vedle toho nesmíme zapomínat na cloudové řešení MindSphere pro sběr a analýzu velkých dat s integrovanými možnostmi sběru dat z průmyslových i jiných procesů.
Podle mého názoru lze čekat stále zřetelnější nástup digitalizace na různých stupních hodnotového řetězce výrobku a stále výraznější podíl strojů při vykonávání monotónní práce. Stále více se budou projevovat prvky umělé inteligence ať už v oblasti rozpoznávání a zpracování obrazu, vyhodnocování provozních dat nebo v oblasti různých expertních systémů podporujících rozhodování.
Automobilový průmysl si nejspíše zachová svou vůdčí pozici, ostatně už nyní je v mnoha oblastech lídrem digitalizace a inovací. Kromě toho můžeme očekávat větší podíl robotizace a autonomního zpracování v takových činnostech, kde dosud převládala manuální práce.
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.
