Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo
Jak optimálně nastavit výkon vícejádrových operačních systémů (1. část)

Uživatelé, když povýší svou hardwarovou platformu na novější a výkonnější CPU s větším počtem rychlejších jader, očekávají, že jejich aplikace poběží rychleji. Více jader by mělo redukovat průměrnou zátěž CPU a tím zrychlit zpracování. V mnoha případech však aplikace rychleji neběží a zatížení CPU je většinou stejné jako na původním CPU. Se špičkovými CPU je dokonce možné pozorovat rušení, které brání determinismu. Proč se to děje a co s tím lze dělat? Odpověď zájemci najdou v tomto článku. Tady je slíbená odpověď: při stavbě aplikace je třeba využívat škálovatelnost. Nemá-li aplikace architekturu, která je schopna využívat výhody multijádrového prostředí, většina aplikací v RTOS (Real-Time Operating System) poběží téměř stejně na jednojádrovém procesoru i čtyřjádrovém procesoru s meziprocesovou komunikací (v protikladu s očekáváním, že aplikace RTOS by se měla rozprostřít lineárně a na čtyřjádrovém procesoru běžet čtyřikrát rychleji než na jednojádrovém). Bez škálovatelného systému totiž tři ze čtyř jader nebudou využita. Dokonce i kdyby aplikace sama požadovala využívat vícenásobná jádra, pro dosažení optimální škálovatelnosti je nezbytné pro daný systém přesně optimalizovat celou její architekturu: přístup k paměti, I/O, strategii využívání mezipaměti (cache), synchronizaci dat atd. 1. ÚvodAčkoliv žádný systém neposkytuje lineární škálovatelnost, je možné pracovat na dosažení teoretického limitu pro každou aplikaci. Tento článek identifikuje klíčové architektonické strategie, které zaručí nejlepší škálovatelnost pro aplikace na bázi RTOS. Prozkoumá architekturu CPU, vysvětlí, proč běh aplikace na procesoru s novějšími nebo výkonnějšími jádry nedává očekávané zvýšení výkonu, popíše, jak redukovat efekt vzájemného ovlivňování a poskytne doporučení pro modifikace hardwaru k omezení vlivu úzkých profilů.Obr. 1. Tradiční architektura: UMA (rovnoměrný přístup k paměti)Tento článek se týká systémů, kde současně běží běžné aplikace pracující mimo reálný čas a aplikace, které pracují v reálném čase. Aby byl dodržen determinismus v aplikacích reálného času, neměly by ideálně sdílet žádný hardware s běžnými aplikacemi. Avšak současně je užitečné mít na obou stranách k dispozici paměťové prostory a synchronizační události.Avšak není možné dosáhnout obojího. Buď je celý počítač vyhrazen pro aplikace reál­ného času, ale je třeba se spoléhat na protokol sběrnice pro výměnu dat s běžnou aplikací, nebo jsou oba typy aplikací ve stejném počítači, ale ty budou muset sdílet sběrnici CPU a mezipaměť cache. V současné době jsou procesorová jádra mnohem rychlejší, než je přístup do paměti a k I/O, takže v důsledku konkurence v přístupu k těmto zdrojům vzniká rušení běhu aplikací mezi sebou.Je zde ještě jedna důležitá věc při zvažování, zda použít vícejádrové procesory. Různá programová vlákna v jedné aplikaci většinou sdílejí stejné proměnné, takže přístup k těmto proměnným by měl být synchronizován, aby byla zajištěna konzistence dat. Není-li to upraveno v programovém kódu, procesor to provádí automaticky, ale protože nezná celou logiku aplikace, nebude to provádět optimálně a bude vytvářet mnohá čekání. Tato čekání jsou důvodem, proč aplikace nemusí nezbytně běžet rychleji na dvou jádrech než na jednom.Tento článek nejprve ozřejmí architekturu CPU ve vztahu k přístupu k vyrovnávacím pamětím, pamětím a I/O. Potom vysvětlí, jak na sebe vzájemně působí programová vlákna a jak může návrh programu vylepšit výkon vícejádrového procesoru. Nakonec poskytne praktické ukázky zmíněné problematiky s doporučením, jak mohou být tyto úkoly řešeny.Většina zde uvedených technických informací vychází z dokumentu What Every Programmer Should Know About Memory od Ulricha Dreppera z firmy RedHat [1]. Ačkoliv jde o článek z roku 2007, stále jej lze doporučit k přečtení. 2. Architektura CPU2.1 Tradiční architektura: UMA (rovnoměrný přístup k paměti)V modelu UMA (Uniform Memory Access) jsou všechna jádra připojena na stejnou sběrnici, zvanou Front Side Bus (FSB), která je spojuje na severní můstek (northbridge) čipové sady. Paměť RAM a její ovladač jsou zapojeny do stejného můstku, tedy do northbridge. Veškerý ostatní hardware je připojen na jižní můstek (southbridge), který je připojuje k CPU prostřednictvím northbridge.Na tomto návrhu je zřejmé, že northbridge‚ southbridge a RAM jsou zdroje sdílené všemi jádry, a tudíž jsou sdílené jak aplikacemi, které pracují v reálném čase, tak aplikacemi, které pracují mimo reálný čas. Navíc mají ovladače RAM pouze jeden port, takže v jednu chvíli může mít přístup k RAM pouze jedno jádro.Frekvence CPU byly po mnoho let stále zvyšovány bez výrazného zvyšování ceny, ale u pamětí tomu tak nebylo. Permanentní paměť (jako např. hard disk, HD) je velmi pomalá, takže bylo zavedeno užívání RAM, která procesorům dovoluje přístup k datům bez čekání na přístup k HD.Dostupná je také velmi rychlá statická RAM (SRAM), ale ta je extrémně drahá, a tak může být použita jen v malém objemu (několika megabajtů). To, co se běžně v počítačích nazývá RAM, je dynamická RAM (DRAM), která je mnohem levnější, ale také mnohem pomalejší než SRAM. Přístup k DRAM zabere stovky cyklů CPU. V případě vícejádrových procesorů je patrné, že FSB a všechny přístupy k DRAM představují nejužší místo v tradiční architektuře. 2.2 Architektura NUMA (nerovnoměrný přístup k paměti)Aby se odstranilo úzké hrdlo tvořené FSB a RAM, byla navržena nová architektura s vícenásobnými moduly DRAM a vícenásobnými sběrnicemi pro přístup k nim. Každému jádru je umožněno mít vlastní modul RAM. Také southbridge pro přístup k I/O může být duplikován, takže různá jádra mohou pro přístup k hardwaru použít různé sběrnice. Pro aplikace, které pracují v reálném čase, by NUMA měla mít výhodu, že nesdílejí zdroje s aplikacemi, které pracují mimo reálný čas.Obr. 2. Architektura NUMA (nerovnoměrný přístup k paměti)Původně byla NUMA vyvinuta k propojení mnohonásobných procesorů, ale protože v současnosti mají procesory stále více jader, musela být rozšířena a použita uvnitř procesoru.Návrh architektury NUMA však s sebou nese nový problém: proměnné jsou umístěny v jediném paměťovém modulu RAM, ale mohou k nim potřebovat současně přistoupit různá jádra. Přistoupení k proměnným, které jsou připojeny k cizímu jádru, může být mnohem pomalejší a aplikace by měly být pro tuto architekturu vyvinuty specificky, aby byly správně použity. Používání této architektury lze doporučit pouze pro aplikace, které jsou pro ni vyvinuty, ale když počet jader v systému přesáhne čtyři, dostává se FSB v architektuře UMA snadno do přetížení a může způsobit ještě větší zpoždění. Proto bude NUMA architektura pro rozsáhlé stroje.K tomu, aby se odstranily nevýhody architektury NUMA, jsou některé stroje postaveny s uzly několika procesorů, které sdílejí jeden modul RAM. V tomto případě používají aplikace pouze jádra uvnitř jednotlivého uzlu, aby je míjela nevýhoda NUMA s přístupem k paměti a pracovaly bez zpoždění.Tento článek nepůjde do větších detailů této architektury, protože v současnosti není v RTX podporována. 2.3 Paměti a mezipaměti (cache)Přístup k DRAM je pro CPU ve srovnání se SRAM pomalý (průměrně stovky cyklů pro přístup k jednomu slovu). Proto obsahují procesory (CPU) SRAM jako mezipaměť (cache), která je organizovaná v několika úrovních. Když jádro potřebuje přistoupit k datům, tato data budou zkopírována z hlavní paměti (DRAM) do jeho nejbližší mezipaměti, takže k nim může přistoupit mnohonásobně rychleji (obr. 3).Obr. 3. Paměti a mezipaměti: nahoře uspořádání se čtyřmi jádry a dvěma úrovněmi mezipaměti, uprostřed uspořádání se čtyřmi jádry a třemi úrovněmi mezipaměti, z nich L2 je exkluzivní, a dole uspořádání s třemi úrovněmi cache, z nichž L2 je sdílená jádry v uzluPrvní úroveň cache (L1) má oddělená místa pro instrukce (programový kód) a pro data (proměnné); ostatní úrovně jsou jednotné. Vyšší úrovně cache jsou větší a pomalejší než první úroveň a měly by být vyhrazeny pro jádro nebo sdíleny několika jádry. Největší cache, také zvaná LLC (Last Level Cache), je běžně sdílena všemi jádry. Průměrný čas přístupu do každé úrovně cache, měřen v cyklech CPU, je v tab. 1.Je zřejmé, že obrovský výkon se ztrácí, kdykoliv CPU musí čekat na přístup k hlavní paměti, nejsou-li data dostupná v cache. Tato situace se nazývá cache miss (zmeškání vyrovnávací paměti). Přístup k datům v hlavní paměti je mnohem rychlejší, je-li zadáván hromadně nebo v pořadí. Ale přístup k datům a k instrukcím programu je málokdy náhodný, takže CPU bude zkoušet predikovat, které oblasti paměti budou následně použity, a zavede jejich obsah s předstihem do cache. Tato technika se nazývá předběžné načítání (prefetching) a významně zvyšuje výkon (redukuje zpoždění zhruba o 90 %).Pro predikci, která data mají být zavedena do cache, spoléhají procesory na dva principy: dočasná lokalita a prostorová lokalita.Dočasná lokalita znamená, že k proměnným a instrukcím je běžně přistupováno mnohonásobně v řádce. To je pravda především ve smyčkách a u proměnných, které jsou lokální k funkcím.Prostorová lokalita znamená, že společně definované proměnné jsou obvykle použity společně a příští řádka programu pravděpodobně obsahuje následující instrukci k vykonání.Dočasná lokalita je důvodem, proč mít cache. Kopírování dat do lokálního bufferu před použitím má smysl pouze tehdy, když se k nim bude přistupovat vícekrát. Využít výhody prostorové lokality a skutečnosti, že k datům v RAM se přistupuje rychleji po blocích, má smysl, když data nejsou vyžadována a převáděna po bytech, ale v řádkách cache, které jsou standardně dlouhé 64 bytů. Také CPU předběžně automaticky načítá následující řádku. Práce programátora, viz detailně v sekci 4, je připravit data a instrukce v pořadí, které je možné predikovat, takže předběžné načítání pracuje efektivně. 2.4 Úzká místaProtože jsou mezipaměti (cache) drahé, jsou obvykle malé, takže ne všechna data a všechny instrukce související s aplikací se vejdou do cache. Cache je navíc sdílena všemi aplikacemi, které v jádrech procesoru běží a které jsou ke cache připojeny. Znamená to, že když aplikace nebo programové jádro zavádí příliš mnoho dat, „vyžene“ starší data, která jiné vlákno nebo aplikace může ještě chtít používat a potřebuje je znovu zavést. Více vykonávaného kódu v jádru, resp. instrukcí, bude také vypuzeno při přepínání programových vláken. Tento boj o cache se nazývá memory contention (zápas o paměť).Last Level Cache (LLC) je sdílená jak aplikacemi, které pracují v reálném čase, tak běžnými aplikacemi, když systém je jediný socket nebo jde o systém s mnohonásobným socketem, který je konfigurován jako socket mající jak real-time, tak non-real-time jádra. Ve výsledku mohou aplikace, které nepracují v reálném čase, působit na výkonnost aplikace, jež v reálném čase pracuje, když používají rozsáhlé množství paměti, např. při přehrávání HD videozáznamu. Když je množství dat používaných aplikací nebo programovým vláknem malé, je možné vybrat CPU s cache dostatečnou na udržení veškerých dat ve vyhrazených pamětech cache, kde nebudou ovlivňovány ostatními aplikacemi.Sběrnice Front Side Bus (FSB), která přistupuje ke hlavní paměti, je ve srovnání s CPU velmi pomalá, takže hustý datový tok z jediného jádra by mohl sám zabrat celou šířku pásma. Tento jev se nazývá bus contention (srážka sběrnice) a začíná být pozorovatelný, když má CPU čtyři a více jader. Přestože je tato sběrnice skutečně úzké místo, je běžně lepší utratit peníze za rychlejší RAM a čipovou sadu sběrnice než za rychlejší CPU. Obvykle bude v tomto případě rychlejší CPU déle čekat. 2.5 Synchronizace datHlavním důvodem, proč aplikace neběží rychleji na dvou jádrech než na jednom, je synchronizace dat. Svou roli v ovlivnění doby reakce při vykonávání programu také může hrát serializace. Jádra vždy přistupují k datům prostřednictvím své výhradní cache s nejnižší úrovní. Znamená to, že když je k proměnné přistupováno ze dvou jader, musí být přítomna v cache obou jader, a když je její hodnota modifikována, musí být aktualizována v cache obou jader. CPU musí zajistit konzistenci dat pro celý systém, což může způsobit obrovská zpoždění – všeobecně platí, že při dosažení výsledku v jednom jádru je třeba zjišťovat hodnoty dat v cache dalších jader, aby byla zajištěna integrita dat. Pro údržbu této konzistence používá CPU protokol MESI, který definuje stav v řádce cache:modifikován: hodnota byla tímto jádrem modifikována, takže je jedinou platnou kopií v systému,výhradní: toto jádro je jediné, které používá tuto proměnnou, a nepotřebuje tedy signalizovat změny,sdíleno: tato proměnná je dostupná ve více cache a ostatní jádra budou informována, jestliže se změní,neplatná: žádná proměnná nebyla zavedena nebo její hodnota byla změněna jiným jádrem.Stav každé řádky cache je udržován aktuální příslušným jádrem. Aby to bylo proveditelné, musí jádro pozorovat všechny požadavky na hlavní paměť a informovat ostatní jádra, že už má proměnné přečtené nebo modifikovalo jejich hodnotu. Kdykoliv chce jádro přistoupit k proměnné, která je modifikována v cache jiného jádra, nová hodnota musí být zaslána do hlavní paměti a pak čtena jádrem. Přístup k této hodnotě se stává tak pomalým, jako by žádná cache nebyla. Je-li do proměnné často zapisováno jedním jádrem a čtena je jiným jádrem, stane se to, co je uvedeno v tab. 2.V tomto případě musí jádro 2 číst pokaž­dé hodnotu z hlavní paměti, což odstraňuje výhodu používání cache. Jádro 1 musí poslat „RequestForOwnership“ (RFO) do FSB pokaždé, když modifikuje hodnotu, a pak musí aktualizovat hlavní paměť pokaždé, když jádro 2 vyžaduje tuto hodnotu.Přístup k této hodnotě bude mnohem pomalejší, jsou-li dvě programová vlákna na různých jádrech, v porovnání se situací, kdy obě vlákna běží na jediném jádru.Mnohem menší problém je s instrukcemi, protože ty jsou určeny pouze pro čtení. V tomto případě není třeba vědět, kolik jader je čte. Program, který sám sebe modifikuje, sice existuje, ale takové aplikace jsou velmi nebezpečné a zřídka kdy se užívají. Proto se článek tímto případem nebude zabývat. 2.6 Vícenásobná jádra a hyperthreadingZdá se, že mnohonásobná jádra a mnohonásobná programová vlákna na jediném jádru mají stejné využití, ale způsob, jakým využívají zdroje, je velmi odlišný. Způsob, jakým mají být použity, je totiž většinou opačný.Obr. 4. Při hyperthreadingu dvě vlákna sdílejí stejnou úroveň 1 cache, takže v nejhorším případě by mělo každé dostupnou jen polovinuPři vícenásobných jádrech je první úroveň cache duplikovaná a každé vlákno má svou vlastní. Znamená to, že v systému je dostupných více pamětí cache, ale potřebují být synchronizovány.Při hyperthreadingu tato dvě vlákna sdílejí stejnou úroveň 1 cache, takže v nejhorším případě by mělo každé dostupnou jen polovinu (obr. 4).Takže při vícenásobných jádrech programátoři musí omezit množství sdílených dat mezi programovými vlákny na každém jádru, aby zabránili synchronizačnímu zpoždění. Při hyperthreadingu je úroveň 1 cache sdílena mezi těmito hyperprogramovými vlákny. Znamená to, že když jsou data užívaná jednotlivými programovými vlákny různá, zapříčiní to střet v cache a data budou muset být zaváděna z hlavní paměti mnohem častěji. V tomto případě bude výkon zlepšen pouze tehdy, když budou nezávislé operace probíhat nad stejnou datovou sadou. To je zpravidla speciální situace, takže ve většině případů hyperthreading nezlepší výkon a lze doporučit jeho vypnutí. Také proto, že jádro i úroveň 1 cache jsou sdíleny mezi dvě hyperprogramová vlákna, mohou být obě použity aplikacemi, jež pracující v reálném čase i mimo něj. 2.7 DMA (Direct Memory Access, přímý přístup k paměti)Přístup k I/O, který může být prostřednictvím PCI-e, USB nebo jiného typu, je řízen instrukcemi CPU. Znamená to, že když zařízení signalizuje aktualizaci dat pomocí přerušení (interrupt), CPU musí data obsloužit a poslat je do hlavní paměti. To přidá mnoho zátěže na FSB.Obr. 5. Přímý přístup k paměti DMA Jestliže CPU plánuje tato data bezprostředně použít, je zde nová funkce, která může být použita. Nazývá se Directed Cache Access (DCA) a data by díky ní byla kopírována jak do hlavní paměti, tak do cache CPU.Pro vysokorychlostní záležitosti byla vyvinuta funkce DMA, Direct Memory Access (obr. 5). S použitím DMA bude zařízení signalizovat CPU, že data byla aktualizována a přímo poslána do hlavní paměti, aniž by byla vyžadována jakákoliv aktivita od CPU. Literatura:[1] DREPPER, Ulrich. What Every Programmer Should Know About Memory [online]. 21. 11. 2007, 114 s. [cit. 2019-01-11]. Dostupné z: https://akkadia.org/drepper/cpumemory.pdf (dokončení příště)(Z anglického originálu od IntervalZero přeložila firma DataPartner.)V současné době rostoucí specializace stále existuje mnoho příležitostí pro vývoj aplikací, které potřebují pracovat v pevném reálném čase, a mnoho z nich nelze a nebo lze jen obtížně realizovat pomocí PLC. Takové příležitosti se vyskytují v oborech průmyslové automatizace, v testování a simulaci, v digitálním zpracování audiozáznamů, v energetice, ve zdravotnických systémech nebo v letectví a obraně. Zde je ideálním řešením vytvářet komplexní systémy, které potřebují využívat kvalitní rozhraní HMI (OS Windows) a současně vyžadují determinismus pro práci v pevném reálném čase. Aby to bylo možné, je třeba provést transformaci Windows na operační systém reálného času, RTOS. To lze udělat např. instalací doplňku Windows, systému RTX nebo RTX64. Tam, kde ve Windows běží časovač s maximálním rozlišením a granulitou od 1 ms, jde RTX64/RTX, jestliže to hardware umožňuje, na granulitu 1 μs. Schopnosti Windows jsou rozšířeny, aniž by se jakkoliv alternoval nebo modifikoval Windows HAL (Hardware Abstraction Layer), a je zajištěn determinismus neboli výkon aplikací v pevném reálném čase (tj. se zaručenou dobou odezvy ve zlomcích mikrosekund). Pokroková platforma pro vývoj časově kritických systémů zahrnuje vícejádrové multiprocesory x86 a x64, transformované Windows a systémy real-time Ethernetu (např. EtherCAT nebo Profinet). Ve výsledku předčí speciální real-time hardware, jako např. DSP, a radikálně redukuje náklady na vývoj systémů, které vyžadují determinismus nebo pevný reálný čas. Současně se otevírá otázka, jak optimálně programovat moderní aplikace pro vícejádrové procesory, aby vývojáři z moderního hardwaru získali pro své aplikace nejvyšší výkon. A právě tímto tématem se zabývá tento článek.Tab. 1. Průměrná doba přístupu do každé úrovně cache, měřena v cyklech CPUÚroveň paměti cachePrůměrná doba přístupulevel 13level 215level 320hlavní paměť300Tab. 2. Do proměnné je často zapisováno jedním jádrem a čtena je jiným jádremAkceStav jádra 1Stav jádra 2jádro 1 čte hodnotuvýhradníneplatnájádro 2 čte hodnotusdílenosdílenojádro 1 modifikuje hodnotumodifikovánneplatnájádro 2 čte hodnotusdílenosdílenojádro 1 modifikuje hodnotumodifikovánneplatnájádro 2 čte hodnotusdílenosdíleno  

Inspiromat pro výuku a Tecomat: logika (nejenom) pro programátory – Díl druhý

Předcházející díl seriálu, jehož dvě části vyšly v minulém a předminulém čísle, obsahoval řešené příklady jednoduchých programů zapsané ve třech jazycích – v textovém ST a grafických LD a CFC. Řešily základní úlohy kombinační logiky. Byly uváděny bez jakéhokoliv vysvětlení a zdůvodnění postupu, jen předkládány k uvěření a empirickému ověření správnosti – spíše jako ukázka možností programovacích jazyků a jako podklad pro nápodobu při intuitivním přístupu k řešení podobných úloh. Nyní následuje teoretická pasáž s minimální mírou teorie, která je nutná k hlubšímu pochopení a k systematickému řešení úloh kombinační logiky.  Výroková a aplikovaná logika Logika je věda, která se zabývá usuzováním, pravdivostí, dokazatelností a vyvratitelností tvrzení. V podstatě je studiem argumentace. Snaží se kodifikovat správné postupy, pomocí nichž vyvozujeme platné závěry z daných informací. Při svém uvažování obvykle dodržujeme základní logická pravidla, ale přesto je vhodné se snažit o jejich formalizaci, která nám pomáhá ve složitějších situacích, kdy je nutné se vyznat ve velkém množství logických vztahů. Používají se dvě základní úrovně klasické logiky: zde se budeme zabývat výrokovou logikou, která představuje nižší úroveň, vyšší úroveň (širší a teo­reticky náročnější) je predikátová logika. Logikou se zabývali již filozofové v antice. Nejznámější byl Aristotelés ze Sta­geiry (384–322 př. n. l), který logiku povýšil na úroveň vědecké disciplíny – jako nauku o správném myšlení, o formách a metodách myšlení (tedy nikoliv o obsahu myšlení). Logika je tak návodem, jak musíme v myšlení postupovat, abychom od daných předpokladů dospěli ke správným závěrům. Logika tehdy sloužila především filozofům, řečníkům, politikům a právníkům, a to až dodnes – kéž by ji důsledně používali všichni naši politici a novináři. Významnou osobností moderní logiky byl anglický matematik a filozof George Boole (1815–1864), který je zakladatelem algebraic­ké logiky. Navrhl postup, při kterém jsou logické problémy, výroky a věty vyjádřeny jako logické rovnice a z nich je možné analyzovat platnost logických závěrů. Booleova algebra pracuje s dvouhodnotovými (binárními, booleovskými) výroky, které mohou nabývat jen dvou hodnot (pravda – nepravda), jež jsou obvykle reprezentované logickými číslicemi 1, 0 (neoznačují žádné číslo nebo množství, ale mají pouze rozlišující funkci). S dvouhodnotovými výroky operují tři základní booleovské operátory: logického součtu, součinu a negace (OR, AND, NOT). S nimi lze realizovat jakoukoliv logickou závislost (složený výrok, logickou funkci). Tyto operátory tak tvoří úplný logický soubor a pro jejich použití platí soubor pravidel – Booleova algebra. Základní booleovské operátory lze doplnit dalšími, které jejich možnosti rozšiřují. Lze použít i jiný úplný soubor operátorů, např. NAND, NOR (negace AND a OR), s nimiž je možné vytvořit jinou algebru. V roce 1930 Claude Shannon (1916–2001, americký elektronik a matematik, „otec teorie informace“), napsal diplomovou práci, kde předvedl, jak lze aplikovat Booleovu algebru na systém elektromechanických relé. Na těchto základech vytvořil teorii logických obvodů, která se stala základem pro číslicovou techniku a informatiku. Shannonova práce měla široký vliv na návrh elektronických logických obvodů, vývoj mikroelektroniky, počítačů, řídicích systémů, jejich programů a aplikací v nejrůznějších oborech. Právě takto vytvořená metodika je předmětem aplikované (konstruktérské) logiky, které je věnován následující text. Jejím cílem není studium argumentace a vyvozování platných závěrů, ale navrhování technických systémů, které využívají pravidla Booleovy logiky a jsou řešeny pevnou logikou nebo programem. Takto vytvořené logické a číslicové systémy jsou využívány k výpočtům, automatickému řízení, technické diagnostice a komunikacím. Dnes se používají ve všech oborech našeho života.  Hardware, software a aplikovaná logika Logické systémy jsou obvykle viditelné jako počítače (PC, IPC) a řídicí systémy (např. PLC, CNC). Jejich technické vybavení (hardware) je v současné době řešeno s využitím mikroelektronických obvodů, zejména mikroprocesorů a mikrořadičů – univerzálních či specializovaných mikroelektronických obvodů s funkcí počítače. Řeší nejenom funkce centrálních modulů, ale i pomocné funkce spolupracující elektroniky, např. obvodů vstupů a výstupů, modulů pro komunikaci, měření polohy a řízení pohonů, pro obsluhu a komunikaci s operátorem nebo pro technickou diagnostiku. Jsou základem funkce přídavných zařízení, např. tiskáren, skenerů, klávesnic a operátorských panelů. Lze se s nimi setkat i ve specializovaných přístrojích, třeba ve čtečkách karet, ve snímačích biometrických údajů, senzorech pohybu osob, kvality vzduchu, koncentrace CO2 a v ostatních modulech „inteligentní elektroinstalace“. Jsou nezbytnou součástí domácích spotřebičů, komunikačních a multimediálních přístrojů, ale i dětských hraček. Na úrovni programového vybavení počítačů, řídicích systémů a mikrořadičů, popř. skrytých pevných programů jsou vytvářeny softwarové logické systémy, které „oživují“ svůj hardware a poskytují mu nové funkce a vyšší úroveň „inteligence“. Také k tvorbě softwaru a firmwaru je účelné využívat aplikovanou (konstruktérskou) logiku. Znalost pravidel Booleovy algebry a metodiky řešení logických systémů poskytuje programátorům výkonný a názorný aparát pro produktivní práci s minimem chyb a časových ztrát – tedy konkurenční výhodu. Přesto je při výuce programování její znalost opomíjena, mnohdy přímo ignorována. K úspěšnému zvládnutí profese programátora nestačí pouhá znalost programovacího jazyka, jeho příkazů a syntaxe, ale jsou potřebné především dovednosti v tvorbě algoritmů – pro logické systémy to je aplikovaná logika. Je užitečná nejenom pro produktivní tvorbu spolehlivých programů, ale i pro efektivní a bezchybnou komunikaci se zadavatelem a uživatelem systému. Ta se odehrává na slovní úrovni, v duchu výrokové logiky. Znalost aplikované logiky není pro práci programátora nezbytná, ale je výhodná. Její kurz nevnucujeme, jen nabízíme – rozhodnutí je na čtenáři.  Výroky a výroková logika Výrok je tvrzení (sdělení), o němž lze rozhodnout, zda je pravdivé, nebo nepravdivé. Má formu oznamovací věty. Výroky nejsou zvolání, rozkazy, otázky a věty, které jsou samy se sebou v rozporu, např. „kolikátého je dnes? kdybych tohle tušil! odejděte! vstupte! tato věta není pravdivá“. Výroku přiřazujeme jednu ze dvou pravdivostních hodnot: ano, pravda, true, logická 1 nebo jen 1 – ne, nepravda, false, logická 0 nebo jen 0. Výrok musí splňovat dvě základní podmínky: je buď pravdivý, nebo nepravdivý, jiná možnost neexistuje, nemůže být současně pravdivý i nepravdivý.  Jednoduchý výrok Jednoduchý (atomický) výrok nelze rozložit na více dílčích výroků, např.: „prší; svítí slunce; číslo 7 je prvočíslo; číslo 7 je liché; číslo 8 je sudé; číslo 8 je dělitelné třemi; bylo 8:30 hodin; ještě není 10 hodin; je horko; teplota je 21 °C; rameno manipulátoru je nahoře; čelisti manipulátoru jsou sevřené“. O pravdivosti některých výroků lze jednoznačně rozhodnout vždy a bez jakýchkoliv dalších podmínek, např. číslo 7 je vždy prvočíslem a je liché, 8 je vždy sudé a není nikdy dělitelné třemi. Naproti tomu pravdivost některých výroků závisí na situaci, ve které je hodnotíme, obvykle na čase a místě. Většinou předpokládáme, že pravdivost výroků je posuzována v situaci „tady a teď“ (na tomto místě a v současnosti), např. výroky o teplotě. Podobně lze předpokládat, že časové údaje platí pro dnešní den. V opačném případě by bylo nutné formulaci výroku upřesnit, aby odpověď mohla být jednoznačná. U výroku „prší“ může být potřebné uvést údaj o místě a čase vyhodnocení, popř. ještě upřesnit (kvantifikovat) intenzitu – od jaké hodnoty lze srážky již považovat za déšť, popř. jak jej odlišit od sněžení či krupobití. U výroku „svítí slunce“ může být účelné upřesnit intenzitu slunečního svitu nebo míru oblačnosti. Pro „horko“ je rovněž potřebné uvést teplotní hranice pro tento pojem. Požadavek na dvouhodnotový charakter výroku může být omezující, např. v situaci, kdy odpověď na otázku může být neznámá nebo nejednoznačná a spíše by vyhovovala hodnota „nevím“, „pravda asi z poloviny“, „pravda asi na 75 %“. Tomu by ale odpovídala vícehodnotová logika (se třemi nebo několika stupni pravdivosti), popř. fuzzy logika (se spojitým rozložením pravdivosti mezi 0 až 1) – „to už je ale jiná pohádka“, zde zůstaneme u tradiční booleovské, tedy dvouhodnotové logiky.  Složený výrok Složený výrok (logická formule) je tvořen jednoduchými výroky, které jsou spojeny slovními spojkami (logickými operátory) – booleovská logika používá jen tři: logický součet (nebo, OR), logický součin (a, současně, AND) a negace (popření, ne, není pravda, NOT). Takto je možné vytvořit např. složené výroky: „prší a současně svítí slunce; prší nebo svítí slunce; neprší a nesvítí slunce; číslo 7 je prvočíslo a současně je liché; bylo 8:30 a ještě není 10 hodin; ještě nebylo 8:30 nebo už bylo 10 hodin; číslo 8 není dělitelné třemi; číslo 8 je sudé a není dělitelné třemi“. Nad rámec booleovské logiky existují další operátory, např. buď – nebo, ani – ani.  Negace v logice a v češtině Negace ve výrokové logice znamená prostý zápor, popření pravdivosti negovaného výroku. Z toho vyplývá, že negace negovaného výroku má pravdivost původního výroku. V hovorovém vyjadřování to ale takto jednoznačné nebývá. Například český výrok „nikdo tam není“ sice obsahuje dva zápory (nikdo, není), takže striktně podle výrokové logiky bychom jej měli chápat ve významu „někdo tam je“, ale my (Češi) jej podvědomě chápeme opačně, tedy ve významu „je tam prázdno“. V němčině by stejnou situaci vyjádřili jako „niemand ist dort“ – doslovně přeloženo: „je tam nikdo“. S nejednoznačnostmi v chápání záporů se setkáváme i v jiných jazycích. Například v angličtině sloveso „must“ znamená muset, ale „must not“ znamená nesmět, nikoliv nemuset. (Pozn. red.: Nad tím se ovšem pozastaví jen český mluvčí, pro anglicky mluvícího je zcela přirozeným a logickým opakem k „muset“ „nesmět“.) V detektivním příběhu (obvykle přeloženém z angličtiny) vyšetřovatel pokládá sugestivní otázku „není pravda, že jste tam byl?“, ale ve skutečnosti otázkou myslí opak: „je pravda, že jste tam byl?“. Podobně problematická je otázka „byl jste tam, nebo ne?“. Pokud vyšetřovaný odpoví „ano“ nebo „ne“, není jasné, jak lze jeho odpověď správně chápat – jakkoliv. Jednoznačným řešením by zde byla odpověď celou větou, např. „ano, byl jsem tam“ nebo „ne, nebyl jsem tam“. Obr. 1. Příklad úrovní vstupních napětí pro logický signál v rozsahu 24 V (červeně je označena logická 1, modře logická 0) Jak třeba chápat tvrzení „nic není nemožné“ se třemi zápory? V českém jazyce podvědomě jeho význam chápeme ve významu „všechno (cokoliv) je možné“. Ale zkusme jej rozebrat po částech v duchu výrokové logiky: „nic není“ by mělo znamenat „něco je“ – takže „něco je nemožné“?, nebo snad „není nemožné“ znamená „je možné“ – takže „nic je možné“? (Pozn. red.: Takto zrádná je ovšem jen čeština, anglicky se daný výrok řekne logicky správněji: „nothing is impossible“.) S podobně nahromaděnými zápory se setkáváme často, např. v písni V+W: „nikdo nic nikdy nemá míti za definitivní“. Situaci mnohdy komplikují zápory podstatných nebo přídavných jmen, které jsou „poněkud neostré“. Často chybně ztotožňujeme negaci za protiklad k původnímu výroku. Například negací výroku „x je záporné číslo“ není výrok „x je kladné číslo“, ale „x je nezáporné číslo“ (může být i nula). Podobně negováním výroku „není vpravo“ neříkáme „je vlevo“ – může být i uprostřed nebo kdekoliv v prostoru. Není naším úkolem řešit zde problémy lingvistiky. Jen je třeba upozornit na rozpory mezi významem negace (popření) ve striktním chápání výrokové logiky a její podvědomou interpretací v hovorovém vyjadřování. Proto bychom se při popisu logických systémů (při zadávání požadavků na jejich funkci nebo při interpretaci jejich chování) měli vyhýbat formulacím se zápory nebo je alespoň používat velmi opatrně a obezřetně. V běžné mezilidské komunikaci lze případné nepochopení okamžitě rozpoznat a vysvětlit. Naproti tomu chybné porozumění požadavku zadavatele systému (na řešení hardwaru nebo softwaru) má za následek chybu ve funkci systému, kterou objevíme až při jeho uvádění do chodu nebo v průběhu jeho používání. Zjištění příčiny nebývá snadné, je spojeno se stresem, časovými ztrátami, vícenáklady, popř. ztrátou dobré pověsti – vše lze vyčíslit finančně.  Logický signál, pevná logika, hardware Jako signál je označována fyzikální veličina, která nese informaci – měronosná veličina. Může to být hodnota odporu snímače teploty nebo síly (spíše napětí na něm), napětí na vodičích termočlánku, elektrické napětí nebo proud, přiváděné na vstupní svorky řídicího systému nebo odváděné z jeho výstupních svorek. Někdy jde o spojitě se měnící veličiny – analogové signály, např. o napětí v normalizovaném rozsahu –3 až +3 V, –10 až +10 V, 0 až 10 V, proud v normalizovaném rozsahu 0 až 20 mA nebo 4 až 20 mA. Často se používají dvouhodnotové (binární) signály – poněkud nepřesně označované jako číslicové či digitální. Jejich zdrojem bývají kontakty tlačítek, relé, stykačů, spínací obvody senzorů nebo výstupní obvody řídicích systémů. Většinou jde o napěťové signály, jejichž hodnoty se mohou vyskytovat ve dvou pásmech. Například pro vstupy a výstupy programovatelných automatů (PLC) jsou obvyklé binární signály v rozsahu 24 V. Logické nule zde odpovídá nízká úroveň napětí (typicky 0 až 12 V) a logické jedničce odpovídá vyšší úroveň napětí (typicky 15 až 24 V). Mezi nimi se nachází „zakázané pásmo“ (pásmo neurčitosti, rozhodovací oblast) s hodnotami, kterých by logický signál neměl dlouhodobě nabývat – nebylo by možné mu přiřadit logickou hodnotu. Nad horní úrovní leží další „zakázané pásmo“ (pásmo destrukce). Napětí této hodnoty již může způsobit poškození vstupních obvodů řídicího systému nebo akčního členu (obr. 1). Jiné úrovně mají binární signály používané v mikroelektronických obvodech s integrovanými obvody – TTL (typicky 0 až 5 V) nebo unipolární (obvykle s nižší úrovní napětí). V logických systémech s pevnou logikou (hardwarových) odpovídají výrokům logické signály. Jsou zpracovány logickými obvody, a vytvářejí tak logické funkce. Ty jsou ekvivalentem složených výroků. Je praktické jednotlivým logickým signálům přiřadit jména, která stručně vystihují jejich význam (např. „tlačítko start“, „jeď vpravo“, „jede vpravo“, „pravý koncový spínač“). Chování systému (při zadávání nebo při vysvětlování jeho funkce) potom má podobu vyprávění příběhu podle zásad výrokové logiky, např. „stiskem tlačítka start aktivujeme pohon posuvu vpravo a po dosažení pravého koncového spínače pohyb zastavíme“. Při realizaci starších systémů byly používány soubory relé a stykačů. Logické funkce zde vznikaly propojením jejich kontaktů do kontaktní sítě. Někdy se používají i logické systémy na bázi pneumatických obvodů. V současnosti je k řešení logických systémů téměř výhradně používána mikroelektronika. Logické signály jsou zpracovávány logickými členy (hradly), které řeší dílčí logické funkce (např. AND, OR, negaci, NAND, NOR, XOR a další). Jejich propojením do sítě (mnohdy velmi rozsáhlé) vznikají požadované logické funkce. Skupiny logických členů bývají zapouzdřeny jako integrované obvody. Hustota jejich integrace postupně narůstala. První integrované obvody malé hustoty integrace (SSI – Small Scale Integration) obsahovaly jen několik logických členů, v současné době je stupeň integrace o několik řádů vyšší. Integrovanými obvody (popř. ještě dalšími součástkami) jsou osazovány desky plošných spojů. U složitějších systémů jsou desky umísťovány do rámů. S rozvíjející se technologií se zmenšují rozměry logických členů a roste hustota integrace. V pouzdru integrovaného obvodu se tak daří umístit stále větší počet logických členů. K realizaci složitých logických systémů tak postačuje jen několik pouzder, popř. jsou všechny funkce realizovány uvnitř jednoho integrovaného obvodu. Tradičně byly integrované obvody navrhovány pro konkrétně zadanou funkci – jejich vnitřní struktura a propojení logických členů byly neměnné. V současné době se převážně používají programovatelné logické obvody. Mají univerzální strukturu a uspořádání logických členů. Jejich konkrétní propojení (a tedy i výsledná logická funkce) je realizováno programováním. Používají se různé druhy programovatelných logických obvodů, např. na principu přepalovaných propojek nebo programovatelné elektrickým nábojem. Někdy je naprogramované propojení trvalé (nevratné), u některých typů lze naprogramované propojení vymazat a obvod znovu naprogramovat.  Logická proměnná, program, software Při řešení programem jsou zpracovávané signály přivedeny na vstupy programovatelného systému (PC, IPC, PLC, mikrořadiče) a jeho výstupy jsou pak připojeny k akčním členům nebo jiným prvkům výstupního charakteru. Program ale pracuje se vstupními a výstupními proměnnými, na které se vnější signály transformují. Zatímco vstupní a výstupní signály systému jsou fyzikální a měřitelné veličiny, jsou proměnné programu datové objekty charakterizované adresou, kde jsou uloženy. Syntaxe programovacího jazyka určuje typy proměnných a zásady pro jejich jména. Analogové vstupní signály jsou v analogově číslicových (A-D) převodnících převedeny do číslicové formy a uloženy v některém z formátů pro zobrazení číselných proměnných. Norma IEC EN 61131-3 definuje formáty celých čísel (integer) v rozsahu 8, 16 a 32 bitů se znaménkem nebo bez něj. Pro složitější výpočty je výhodnější formát s plovoucí řádovou čárkou (real) v rozsahu 32 nebo 64 bitů. Existují i formáty pro časové údaje. Dvouhodnotové vstupní signály jsou převedeny na logické proměnné typu (BOOLE), které mohou být používány samostatně nebo uspořádané do bitových řetězců v délce 8 (BYTE), 16 (WORD), 32 (DWORD) nebo 64 bitů (LWORD). Podobně jako u logických signálů je výhodné proměnné programu pojmenovat krátkými a výstižnými názvy (identifikátory proměnných). Je ale nutné dodržovat pravidla syntaxe pro identifikátory: mohou obsahovat číslice, malá a velká písmena z anglické abecedy (bez háčků a čárek), znak „_“ (podtržítko), nesmí obsahovat mezery, musí začínat písmenem nebo podtržítkem. Proměnné musí být deklarovány dříve, než budou použity (příklad deklarace je na obr. 5 v druhé části prvního dílu seriálu v č. 10 na str. 12). Vstupní logické proměnné jsou obvykle obrazem stavu binárních prvků z okolí řídicího systému (tlačítka, kontakty spínačů nebo stav jiných dvouhodnotových senzorů). Mohou být ale vytvářeny programem, např. jako výsledek vyhodnocení číselných proměnných. O stavu stroje obvykle informují spínače, signalizující dosažení význačné polohy jeho pohyblivých částí, např. koncových poloh, zón redukce rychlosti posuvu nebo referenční polohy. Je-li k dispozici číselný údaj o poloze, lze z něj odvodit další binární proměnné, které charakterizují důležité situace – pouhým porovnáním (operacemi rovností nebo nerovností). Podobně lze binární proměnné odvodit z číselného údaje o rychlosti pohybu, teplotě apod. Doplňkové binární proměnné mohou mít význam: „dosažena poloha výměny nástroje“, „teplota 23 °C je dosažena“, „ještě nebylo 10 h“, „počet výrobků je právě deset“. Program zpracovává jednotlivé logické proměnné a vytváří zadané logické funkce, které mají opět formát logických proměnných. Jsou uloženy jako vnitřní proměnné pro další použití nebo jsou jako výstupní proměnné převedeny na výstupní logické signály systému. Vně systému pak mohou ovládat akční členy dvouhodnotového charakteru, např. ve významu: „sepni spojku pro osu +X“, „zapni topení“, „rozsviť žlutou signálku“. Podobně jako u systémů s pevnou logikou je i zde možné popsat algoritmus logického systému jako „vyprávění příběhu podle zásad výrokové logiky“.  (Dokončení v příštím čísle.)   Ing. Ladislav Šmejkal, CSc., Teco, a. s., a externí redaktor časopisu Automa

Digitalizace? Digitalizace, ale…

Digitalizace je pojem, se kterým se setkáváme na každém kroku. Digitalizace v průmyslu má ještě další rozměr, který je přímo spojen s fyzickými produkty, procesy a službami s nimi souvisejícími. K digitalizaci existuje značné množství klíčových slov, kterými jsme také obklopeni. Především umělá inteligence, internet věcí a internet služeb, robotizace, virtuální a rozšířená realita, disruptivní technologie, komunikace a jejich bezpečnost, big a smart data, cloud, edge commputing, reálný čas, digitální dvojčata, standardizace a mnoho dalších. Ve všech oblastech se zmiňují lidé jako zdroj pozitivní i negativní kreativity, ale také jako zdroj ohrožení bezpečnosti dat, informací, řešení, technologických postupů, znalostí a zkušeností. S lidmi jsou spojeny otázky vzdělání, využití nabytých zkušeností, ale i právní odpovědnosti a manažerských rozhodnutí.Myslím si, že se stále nacházíme v optimistickém období hledání nových možností, které digitalizace průmyslovým podnikům a jejich zákazníkům může nabídnout. Naproti tomu si uvědomuji mnoho úskalí, která uvádění digitalizačních projektů do praxe, nejen v průmyslu, může přinést.Požádal jsem o odpověď na několik otázek odborníky z předních společností, které mají s digitalizací průmyslu bohaté zkušenosti. Jsem rád, že se o své názory podělili (seřazeno abecedně podle firem):Peter Bílik, Smart Industry Solution Designer, ANASOFT,Pavel Roman, vedoucí korporátní komunikace Bosch Group v ČR a SR, Robert Bosch odbytová, s. r. o.,Jan Ohřál, Country manager CZ+SK, B&R,Vlastimil Braun, jednatel, COMPAS automatizace, spol. s r. o., a Compas robotika, s. r. o.,Jan Burian, Senior Manager, Advisory – Performance Improvement, Ernst & Young, s. r. o.,Roman Cagaš, ředitel společnosti, Moravské přístroje, a. s.,Otto Havle, FCC průmyslové systémy,David Zeman, INFOR Czech,Daria Hvížďalová, vedoucí oddělení Solutions, JHV-ENGINEERING,Petr Schaffartzik, K2 atmitec, s. r. o.,Vladimír Kebo, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky, Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně,Petr Brynda, Business Development Mana­ger, Mitsubishi Electric Europe B. V., Czech Branch,Viktor Němec, Senior Presales Manager, Oracle Czech, Oracle,Zbyněk Červenka, výkonný ředitel, Pantek (CS), s. r. o., autorizovaný distributor značky Wonderware pro ČR a SR,Ivo Procházka, expert na řešení pro průmysl, SAP ČR,Ladislav Šmejkal, Teco a. s. Jaké má digitalizace v průmyslu limity?Peter Bílik, Smart Industry Solution Designer, ANASOFTHodně nudné, rutinní práce je založeno na znalostních zručnostech, ve kterých lidi poráží umělá inteligence.Peter Bílik (ANASOFT): Limity, s nimiž se nejčastěji setkáváme, se týkají převážně personální stránky. Na jedné straně je to nedostatek odborníků, kteří by měli v podniku na starost samotnou digitální transformaci (ve velkých zahraničních společnostech se již začaly objevovat role Chief Transformation Officer, označující náměstka ředitele, který odpovídá za přípravu a realizaci strategie digitální transformace). Na straně druhé jde o otázku pracovní síly nepřipravené na nové nástroje a zručnosti, které tyto nástroje vyžadují. S tím souvisí i pomalá adaptace nových technologií do stávajících výrobních procesů a v některých případech také nevůle s nimi pracovat. Právě tyto dva faktory by se přitom daly eliminovat modifikací vzdělávacího systému. Vzhledem k tomu nejsme ve vztahu k podnikům jenom dodavatelem samotného softwarového systému Smart Industry. Při zavádění inteligentních systémů řízení výrobních a logistických procesů zastáváme rovněž úlohu konzultantů v oblasti digitalizace, automatizace a autonomizace nebo také integrátora a projektového manažera. Pavel Roman (Bosch): Rozhodující limit bývá pochopení digitalizace ze strany vedoucích pracovníků, jejich neznalost možností digitalizace a propojení, dále nedostatečná datová infrastruktura v průmyslových podnicích a nedostatek odborníků v oblasti dat a datové analytiky. Továrnu budoucnosti charakterizuje plná flexibilita, individualita a škálovatelnost. Požadavky na výrobu jsou dnes určovány kratšími životními cykly výrobku a individuálním návrhem a tvarem výrobku. V důsledku se bude veškerá příprava, změny a testování dělat předem v počítačích na digitálních dvojčatech výrobních procesů. Jde vlastně o virtuální kopie celých řetězců. Bude možné nakonfigurovat všechny stroje a systémy, rychle vytvořit nové linky. Výroba jako celek bude probíhat nejen v reálném světě, ale i v tom virtuálním s digitálními dvojčaty. Ověří se chování hardwaru ještě před jeho použitím. Výrobní stroje budou vzájemně komunikovat napříč úrovněmi v reálném čase.K vytvoření digitálního dvojčete výrobního podniku je zapotřebí velkého úsilí. A to nejen z pohledu ekonomického, ale také z pohledu realizace, implementace nových technologií, změny v myšlení jednotlivých oddělení a vedoucích pracovníků. Jan Ohřál, Country manager CZ+SK, B&RNové generace už přemýšlejí a chovají se více digitálně, ty mladší téměř výhradně. To jsou nejenom budoucí pracovníci, ale také budoucí zákazníci, kteří budou určující pro úspěšnost produktů a služeb na trhu.Jan Ohřál (B&R): V technické oblasti je to především vzájemná nekompatibilita různých systémů, způsobená do jisté míry dominancí některých dodavatelů. Dále musíme hovořit i o velké technické náročnosti a složitosti přeměny výroby velkosériové, byť s vysokým stupněm automatizace, na výrobu flexibilní. Co se týče personální a organizační problematiky, jde při dnešní vytíženosti průmyslu spíše o nedostatek času, do jisté míry také o jistou pohodlnost a málo odvahy věci měnit. Zde nepomohou hrozby typu „když nebudete digitalizovat, nemusíte za pár let být vůbec…“. Jako správnou cestu vidím spíše postupné digitalizační kroky s vyhodnocením dílčích přínosů, pochopitelně v natolik otevřeném prostředí, aby jednotlivé etapy byly navzájem propojitelné a navazovaly na sebe. Vlastimil Braun (COMPAS): Limity jsou různé: nepřipravenost lidí, obava z nového, významná proměna výrobních procesů apod. Digitalizace se však není třeba obávat, není to cesta do neznáma. Ve zmíněných oblastech je třeba řešit obdobné zajištění projektů jako např. při rozsáhlejších investičních a rozvojových projektech, tedy je zajistit technicky, organizačně i personálně, v případě digitalizace včetně rozsáhlejšího procesního zavedení. Naše zkušenosti s digitalizací jsou však pozitivní, běžně aplikujeme řešení kompletní digitalizace všech procesů řízení výroby. Jde buď o dílčí funkce, nebo o ucelený navzájem provázaný koncept Digitální továrny Compas pro diskrétní i dávkové výrobní procesy, a to již od roku 2008. Jan Burian (EY): Neřekl bych, že digitalizace jako taková má technické limity. Spíše jsou to limity z pohledu náročnosti investic, ochoty propojení subjektů v rámci dodavatelsko-odběratelských řetězců a dostupností vhodných a vzdělaných pracovníků.Za největší překážku však pokládám lidský faktor. Zejména nedostatečné znalosti směrů vývoje techniky i současných trendů, neschopnost identifikovat potenciál nových technologií před tím, než tak učiní konkurent. To je navíc třeba dělat neustále, protože přichází stále více nových technologií a směrů v čím dál kratších časových cyklech. Roman Cagaš (Moravské přístroje): Technické limity jsou dosud v nedohlednu, digitalizací průmyslové výroby se pouze bude dále zmenšovat ona menšina lidí, jejíž aktivita a tvůrčí práce zabezpečují kvalitu života celé populace. Strach mám spíše z digitalizace státu, který bude mít postupně k dispozici stále více prostředků pro nepřetržitý dohled nad každým člověkem. Otto Havle (FCC PS): Budoucnost je těžké předvídat. Již mnohokrát se stalo, že interpolace vývoje vycházející ze současného stavu a současných technologií implikovala alarmující limity, které se pak ukázaly bezvýznamné, protože skutečný vývoj šel úplně jinudy. O technické limity pravděpodobně nepůjde. Možná že půjde o limity společenské. Až začne digitalizace skutečně měnit svět, je možné, že budou uplatňovány nové státní regulace (jako dnes GDPR) a bude vytvářen společenský (spíše asi aktivistický) nátlak na autoregulaci soukromých firem (jako dnes na Facebook). David Zeman, INFOR CzechDigitalizace se opírá o inteligentní pracovní sílu, zaměstnance, kteří jsou technicky zdatní, velmi se angažují v proaktivním rozhodování a mají kritické soft skills, jako je schopnost spolupráce a řešení konfliktů.David Zeman (INFOR): Digitalizace znamená různé věci pro různé výrobní závody a různá vertikální odvětví, v závislosti na velikosti, rozsahu, typech výrobků, dodavatelském řetězci a očekáváních zákazníků. V digitalizaci jde však vždy o data a informace v nich obsažené, které mohou vést k optimalizaci výrobních procesů v podniku. Digitalizace znamená používání technologií, které pomáhají pracovníkům být produktivnější a mít větší přehled, a konsolidaci informací napříč společností. Specifické digitální nástroje obsahují prvky robotiky a technologie internetu věcí (IoT) až k umělé inteligenci (AI) a rozšířené realitě. Navzdory obrovským přínosům je třeba překonat některé výzvy a omezení. Jednou z nejnáročnějších výzev je právě nedostatek kvalifikovaných pracovníků. Kritickou složkou je také potřeba překlenovací strategie, která je v některých společnostech upozaděna v pokušení přeskočit ve spěchu etapu implementace nové technologie. Bez fundamentální strategie však může být tato inicia­tiva jen bláznivým projektem probíhajícím bez většího efektu na společnost. Pro skutečnou digitalizaci musí být přítomna strategie pro zachycení a vytěžování smysluplných dat. Daria Hvížďalová (JHV): Zaprvé je to omezené chápání. Pojem digitalizace je velmi široký a každá společnost si pod ním představuje různé věci a zdůrazňuje různé aspekty, které jsou pro její podnikání klíčové. V digitalizaci jde obecně o ochotu a připravenost pracovat s daty, analyzovat trendy a předcházet problémům, a ne odstraňovat jejich následky.Rychlost digitalizace průmyslu není aktuál­ně ani tak brzděná technickými limity jako spíše přirozenou historickou zátěží. V případě, že se staví nový výrobní podnik na zelené louce, je v něm míra digitalizace zpravidla velmi vysoká. Poměr takovýchto projektů na celkové průmyslové produkci je však relativně malý a většina výroby se uskutečňuje v provozech, které existují již delší dobu. V takovém případě je digitalizace brzděna nutností zohlednit také možnosti strojů starých pět, deset nebo i více let. Postupně se na trhu ale začínají objevovat také řešení, jak digitalizovat i tyto stroje. Petr Schaffartzik (K2): Teoreticky žádné limity neexistují. Z praktického hlediska je pro průmysl rozhodující smysluplná návratnost investic. Ne vše se prostě vyplatí digitalizovat a automatizovat. Vladimír Kebo (Mendelova univerzita): Máme-li hovořit o limitech „digitalizace“, tak mi to nedá začít u člověka a pojmu sémantika – významu obsahu sdělení, které je závislé na mnoha subjektivních faktorech. Stejnou větu, mají-li si rozumět různí příjemci informace (ať lidé, nebo umělé agenty), by obsahově měli pochopit všichni stejně. Už když se podíváme na samotný pojem „digitalizace“, tak je různě chápán účastníky naší diskuse, a to nejen proto, že v češtině má několik významů. Jako člověk zabývající se dlouhodobě kybernetikou bych obecně digitalizaci považoval za přechod od analogové do digitální podoby ve všech oblastech života, průmysl nevyjímaje. Co se týče limitů digitalizace, vyzdvihl bych ty obecné – společenské. Zde nejen „digitalizaci“ chybějí jasně definované společné cíle a systémová opatření, která budou konsenzuálně přijata celou společností a nezmění se po nejbližších volbách. K tomu ovšem potřebujeme dlouhodobě platné společné hodnoty – pravda, čest, osobní zodpovědnost, slušnost a vzájemný respekt, odvaha spojená s odpovídající pokorou, zkrátka uznání a respektování klasických společenských hodnot demokratické společnosti. Klíčovým faktorem a limitem digitalizace jsou lidé – jejich osobní hodnoty a dovednosti. Techniku, společnost, organizace, personální vztahy – to vše vytvářejí lidé jako odraz hodnot, které sdílejí. Petr Brynda (Mitsubishi): Digitalizace výroby se musí organizačně pečlivě připravit, to znamená naplánovat technologické a lidské zdroje, které budou třeba k jejímu zavádění a následnému provozování. Viktor Němec (Oracle): Jediným limitem digitalizace v průmyslu z dlouhodobého pohledu je snad jen rychlost světla. Hovořím z historické zkušenosti – kdykoliv jsme si v minulosti mysleli, že existuje nějaký limit nebo omezení, vždy byly časem překonány.Ano, určitě existují taktická omezení daná kapacitou výpočetních prostředků, kvalitou čidel, určitou „nekompatibilitou“ myšlení lidské obsluhy s novými postupy. Jsem ale přesvědčený, že všechna tato omezení budou časem překonána a budou před námi stát nová, na která teď nedokážeme ani dohlédnout. Zbyněk Červenka (Pantek (CS)): Pro digitalizaci ve smyslu komplexní technické automatizace výrobních procesů bývají obvykle limitem finanční prostředky, a zavádí se proto rychleji nebo pomaleji a v různém rozsahu. Pro smysluplné využití získávaných informací pro podporu kvalifikovaných rozhodování pracovníků na různých úrovních řízení však mohou nastat limity personální i organizační. Mluvíme o takzvané digitální transformaci pracovních procesů, kterou jenom technika nevyřeší a lidský faktor (kdo, kdy a jak využívá informace) je zde velmi důležitý. Ivo Procházka (SAP ČR): Největší omezení pro digitalizaci průmyslu leží možná překvapivě v oblasti personální. Zaprvé, velmi málo manažerů si zřetelně uvědomuje, jak velký pokrok udělaly informační systémy za posledních řekněme deset let a jak moc informatické nástroje rozhodují o dalším rozvoji firmy. Stačí se jen podívat, jak IT žene dopředu například Amazon. Zadruhé, české vysoké školství nevychovává dostatek odborníků zdatných v IT s přesahem do výroby. Budou to právě tito odborníci, kteří ve výrobních firmách budou schopni zavádět moderní informační systémy doplněné o automatizaci, umělou inteligenci a robotizaci v jednom funkčním celku. Ladislav Šmejkal (Teco): Vzhledem k úžasnému rozvoji elektronických a informačních technologií nepředpokládám výrazné limity z tohoto důvodu. Omezení a problémy čekám spíše na straně „lidského faktoru“, tedy konzervativismus, nedostatek tvořivosti, fantazie a odvahy, organizační bariéry a především nedostatek kvalifikovaných pracovníků. Je možné, že snahy o standardizaci všech procesů v podniku mohou vést v budoucnu ke snížení kreativního přístupu k řešení operativních, taktických i strategických problémů?Pavel Roman (Bosch): Standardizace umožňuje kontinuální zlepšování v rámci nastaveného komunikačního protokolu, technologie výroby či kontrolního procesu, což nevede ke snížení kreativního přístupu. Naopak, standardizací uvolněná kapacita poslouží kreativitě, nápady pak díky digitalizaci bude možné rychle testovat a zrychlovat jejich vývoj až do fáze zavedení do výroby. Jan Ohřál (B&R): Domnívám se, že je to právě naopak. Právě standardizace systémů a jejich rozhraní otvírá cestu ke kreativitě tam, kde je žádoucí. Řešit dnešní vzájemnou nekompatibilitu je natolik náročné a do jisté míry ubíjející, že pak opravdu nezbývá prostor pro realizaci vlastních technických nápadů a chytrých řešení, které podnik mohou odlišit od konkurence. To navíc v otevřeném prostředí, které umožní další růst. Jako významný počin vidím na výrobci nezávislý, stále více se prosazující komunikační standard OPC UA, který řeší nejenom komunikační, ale i kontextovou stránku úlohy, je základním kamenem architektury orientované na služby a jedním z pilířů digitalizace průmyslu. Velmi úspěšně se implementuje i jeho rozšíření o sítě TSN pro úlohy v reálném čase, jako je např. řešení složitých mechatronických výrobních systémů s časovou přesností v řádech mikrosekund. Jsem přesvědčen o tom, že se OPC UA prosadí, že bude právě tím respektovaným standardem propojení digitálního a fyzického světa výroby a že se v budoucnosti dočkáme realizace přání zákazníků, které lze definovat jako „plug and produce“, připoj a vyráběj. To bych ve srovnání s dnešními poměry považoval za opravdovou technickou revoluci. Vlastimil Braun, jednatel, COMPAS automatizace, spol. s r. o., a Compas robotika, s. r. o.Jeden z klíčových aspektů úspěchu projektu digitalizace je jeho procesní zavedení (hodně změní procesy ve firmě). Procesní zavedení za manažery podniku žádný dodavatel neudělá.Vlastimil Braun (COMPAS): Domnívám se, že „kreativita“ nepatří do řešení problémů operativního řízení výrobních procesů, spíše do oblasti strategického rozvoje. Trendy rozvoje v oblastech průmyslu, kterými se především zabýváme (automobilový průmysl, farmacie, potravinářství), vedou spíše ke standardizaci, a to z důvodu požadavků na vysokou a rovnoměrnou jakost výroby, takže obava ze snížení kreativního přístupu není omezující faktor rozvoje. Naopak se domnívám, že standardizace na platformě digitalizace zcela jistě přispěje k efektivnějšímu řešení problémů výrobních procesů. Co se týče podnikové problematiky v oblasti návrhů výrobků a technologií, zde si myslím, že ani tady nástroje digitalizace neomezují krea­tivní přístup. Jan Burian, (EY): Obecně práce v jakémkoliv vysoce standardizovaném prostředí potlačuje kreativní přístup k řešení problémů. Tedy zejména těch, kde si pracovník kreativně vypomáhá v situacích, se kterými standardy prostě nepočítají.V moderní automatizované továrně skutečně příliš prostoru pro kreativitu nenalezneme.O to více bude třeba se zaměřit na podporu kreativity v rámci navrhování a zlepšování těchto továren jako celku. Klíčové pro přežití podniků pak bude i zaměření zejména na podporu kreativity v rámci návrhů výrobků a budování vztahů se zákazníkem. Roman Cagaš (Moravské přístroje): Krea­tivní práce je neomezená zásoba, nikdy nebude vše hotovo. Otto Havle (FCC PS): Standardizace je výhodná u rutinních činností podniku. Snižuje náklady, umožňuje plánování a udržení parametrů výroby. Standardizace procesů souvisejících s inovacemi může negativně ovlivňovat kreativitu; může vést k zamítnutí inovace z důvodu jejího chybného vyhodnocení podle stávajících kritérií. Tomuto problému se velké korporace nevyhnou ani přesunem vývojových aktivit do samostatných jednotek se start-upovou kulturou. Propast mezi inovačním centrem a zbytkem firmy je nakonec tím větší, čím progresivnější jsou vyvinuté inovace. David Zeman (INFOR): Opak je pravda. Podniky, které implementují digitální technologie, aby standardizovaly a zefektivnily procesy, uvolňují čas pracovníkům, aby se mohli více angažovat u zákazníků a řešit problémy kreativními nápady. Oddělení výzkumu a vývoje se může zaměřit spíše na nové nápady než na nudné procesy a administrativní úkoly, které mohou být řešeny standardním systémem ERP. Daria Hvížďalová (JHV): Podle mého názoru bude efekt právě opačný, protože kreativita je vyžadována v okamžiku, kdy úkol vyčnívá ze standardního procesu. Ve chvíli, kdy standardní procesy a výroba běží dobře a nevyžadují nepřetržitou pozornost managementu, je možné o to více času věnovat zkoumání, jak technologii výroby ještě více vylepšit z pohledu ceny, kvality, dopadů na životní prostředí a tak dále. Petr Schaffartzik, K2 atmitec, s. r. o.Jestliže připustíme, že pod slovo robot patří i čistě softwarová řešení, pak se zde objevuje mnohem větší skupina pracovních pozic, které jsou nahrazovány. Automatické zpracování objednávek z webu včetně celé logistiky je jeden z nejčastěji automatizovaných procesů.Petr Schaffartzik (K2): Kreativitu bychom se v podnicích měli snažit udržet tam, kde je zapotřebí. Firemní vize a strategie nebo například vývoj nových produktů se bez ní neobejdou. Všude jinde bychom měli jít cestou standardizace. Jako výrobci a dodavateli systému ERP nám zkušenosti firem ukazují, že kreativní operativní řešení problémů přináší v nejlepším případě jen velmi krátkodobý efekt. Obchodní partneři dnes jednoznačně preferují jistoty standardních postupů před nejistotou vyplývající z kreativních řešení. Pro kreativitu v podobě nápadů na zlepšení standardních procesů by však měl zůstat v každé firmě dostatečný prostor. Vladimír Kebo (Mendelova univerzita): Standardizace je nutnou součástí průmyslových aktivit a její místo je spojeno s užitnými vlastnostmi a kvalitou výrobků a služeb. Kreativita je svázána se způsobem myšlení člověka, který se formuje ve velmi raném předškolním věku. V průmyslu by kreativita měla být klíčovým zdrojem inovací ve všech formách návrhu a přípravy výroby a služeb.Kreativní přístup bych v průmyslu určitě vyřadil z řešení operativních problémů, tam nepatří! Nedovedu si představit dopady na kvalitu a vlastnosti výrobků po kreativních operativních řešeních či zásazích obsluhy. Petr Brynda (Mitsubishi): Nutně to tak být nemusí, standardizace procesů i jejich krea­tivní řešení se mohou doplňovat. K řešení operativních problémů je nejlepší použít standardní řešení, většinou není čas na vymýšlení kreativních řešení, ke kterým je vhodné se vrátit a vnést do problematiky i jiný pohled, ale až po odstranění operativního problému. U taktických i strategických problémů nás většinou netlačí čas, tak je dost prostoru na kreativitu a porovnávání různých nápadů. Viktor Němec (Oracle): Standardizace procesů je obecně velmi prospěšná věc, která většinou vede k výraznému zvýšení efektivity. Správně navržený procesní model ale počítá se zpětnou vazbou a s možností neustálého vylepšování a zdokonalování. Kromě toho musí ve správném modelu existovat doména „strategie a plánování“, která se zabývá právě tím kreativním přístupem. Standardizace procesů může tedy naopak přispět k tomu, že kreativní nápady budou správným způsobem zpracovány, zdokumentovány, posouzeny a případně implementovány (a „nevyšumí“, jak se často stává v chaoticky řízených organizacích). Zbyněk Červenka (Pantek (CS)): Podle mého názoru je kompletní standardizace opravdu všech procesů v podniku téměř nemožná; vždy budou nastávat nepředvídatelné situace, které se budou muset operativně a kreativně řešit. Již zmíněná digitální transformace pracovních procesů není univerzálním všelékem, ale může pomoci zautomatizovat mnoho rutinních činností, striktně dodržovat předepsané výrobní postupy, předávat okamžitě aktuální informace širšímu počtu zainteresovaných pracovníků, mít elektronické záznamy o skutečné výrobní historii včetně provedených rozhodnutí pro interní nebo externí audity a podobně. Ivo Procházka (SAP ČR): Opak je pravdou. Standardizace procesů a jejich digitalizace povedou k efektivnímu zpracování obchodních zakázek. Kreativní přístup jednotlivců velmi často snižuje celkovou efektivitu výrobní firmy. Lidé jsou většinou bytostně přesvědčeni, že jejich operativní flexibilita je to, co efektivně řeší problémy, ale zapomínají, že problémy jsou většinou způsobeny špatně nastaveným procesem nebo špatně fungujícím softwarem a že mnohdy také svojí operativní flexibilitou způsobují problémy návazným oddělením ve firmě. Ladislav Šmejkal (Teco): Ano, to riziko je reálné – problém se vyskytuje už u jednotlivých plně automatizovaných technologií, kdy operátor jen dohlíží na průběh automatizovaného procesu a v případě mimořádné situace nebo poruchy je zcela bezradný. V rámci tréninku se osvědčuje občas přepnout řízení do ručního režimu nebo chování v mimořádných situacích trénovat v simulaci na trenažéru. Prosadí se digitalizace v průmyslu ve větší míře po odchodu stávající generace řídících pracovníků z vrcholových pozic?Peter Bílik (ANASOFT): Digitalizace, jakož i transformační aktivity podniku z ní vyplývající nejsou z naší zkušenosti omezovány konzervativním managementem. Adaptace nových technologií a digitální transformace a automatizace procesů ve výrobních podnicích nebo zásobovacím řetězci závisejí jenom na cílech daného podniku a vůli jeho managementu. Doba se zrychluje a změny na trhu nebo nastavení nových podnikatelských modelů nastávají častěji než generační obměna. Vzhledem ke společnostem, které jsou lídry digitalizace a jež díky digitalizaci a automatizaci získávají konkurenční výhody, se musí i ostatní společnosti v segmentu nevyhnutně přizpůsobit tomuto tempu, a to z důvodu jak zachování konkurenceschopnosti, tak i udržitelnosti procesů. Odpověď na otázku tedy je: ne, protože už nebude mít význam digitalizovat nebo nebude co digitalizovat. Pavel Roman (Bosch): Přístup k digitalizaci u takzvaných mileniálů a příslušníků generace Z, kteří budou postupně nahrazovat stávající vedoucí pracovníky, je vstřícnější. Lze očekávat, že obecně větší digitální gramotnost, velké požadavky v oblasti propojování a digitální komunikace povedou k rychlejšímu nástupu a rozšíření těchto technologií ve firmách. Jan Ohřál (B&R): O tom není pochyb. Nové generace už přemýšlejí a chovají se více digitálně, ty mladší téměř výhradně. To jsou nejenom budoucí pracovníci, ale také budoucí zákazníci, kteří budou určující pro úspěšnost produktů a služeb na trhu. Mezi stěžejní cíle podnikových managementů patří především snaha zákazníkovi porozumět. Když se bavíme o změně myšlení, musíme si připustit, že v budoucnosti bude pro obchodní úspěch určující ani ne tolik výrobce a jeho „značka“, ale především zákazník a uspokojení jeho individuálních požadavků. Největší soudobou výzvou je takový produkt vyrobit a dodat v krátkém čase. Výrobní náklady přitom však musí ekonomicky odpovídat výrobě sériové. Vlastimil Braun (COMPAS): Nedomnívám se, že míru rozvoje určuje věk manažerů, myslím si, že inovativní myšlení nesouvisí přímo s věkem. Ve výrobě jsou důležité rovněž zkušenosti, a proto vyvážené schopnosti kreativity (vyšší v mladém věku) a zkušeností (souvisejí s vyšším věkem) nutných k tomu, aby se nešlo do utopických cílů, vedou k úspěšným projektům. Nicméně manažeři, kteří se pustí do plné digitalizace, musí být cílevědomí a přesvědčení o tom, že jim projekt digitalizace hodně přinese. Dále jeden z klíčových aspektů úspěchu projektu digitalizace je jeho procesní zavedení (hodně změní procesy ve firmě). Procesní zavedení za manažery podniku žádný dodavatel neudělá, jakkoliv se snažíme manažerům a personálu podniků jako dodavatel digitální továrny pomáhat. Jan Burian, (EY): Nejsem si jistý, jestli zavádění digitalizace v průmyslu vůbec souvisí s věkem manažerů. V českých firmách může generační obměna přinést svěží vítr do digitálních inovací, v zahraničních společnostech působících na území České republiky však bude spíše záležet na přístupu a celkové strategii „matek“. Roman Cagaš (Moravské přístroje): Nesetkal jsem se s informacemi, že by stávající, byť již často nepříliš mladí řídící pracovníci digitalizaci brzdili. Generační výměna na řídicích pozicích asi dynamiku digitalizace nijak výrazně neovlivní. Otto Havle (FCC PS): Četl jsem (asi u Taleba nebo Gladwella) o studii, která dokazovala, že osobnost CEO má jen minimální vliv na úspěšnost podniku. A nemyslím si, že by na vrcholových postech průmyslu seděli zavilí brzdiči pokroku. Větším problémem jsou, podle mého názoru, státní regulace nebo intervence, dotace a snahy diktovat vize (nejen průmyslu) na základě ideologií a aktivistických výstřelků. David Zeman (INFOR): Ne. Digitalizace již začala. Současní vedoucí pracovníci vidí potřebu a chápou přínosy. Nemusí se narodit s chytrými telefony v ruce jako malá generace, ale žijí ve světě digitálních technologií a vědí, jak se tímto světem snadno pohybovat. Zkušení a inovativní manažeři adoptují digitální technologie stejně dobře jako jejich mladší kolegové. Daria Hvížďalová, vedoucí oddělení Solu­tions, JHV-ENGINEERINGV digitalizaci jde obecně o ochotu a připravenost pracovat s daty, analyzovat trendy a předcházet problémům, a ne odstraňovat jejich následky.Daria Hvížďalová (JHV): Myslím, že se prosadí více, až uvidíme rostoucí počet úspěšných praktických implementací a náklady na techniku budou tlačeny dolů. Je asi pravda, že mladší ročníky mají k digitální technice obecně asi o něco blíže, ale rozhodně to neplatí plošně. Mladší management je na jedné straně otevřenější inovacím, na druhé straně však hrozí, že se ocitne v pasti takzvaných buzzwordů. I když jednoznačně převažují přínosy inovaci, občas máme pocit, že požadavek na jejich implementaci plyne jen z nutnosti vyzkoušet novou technologii, bez domyšlení celého kontextu a technického řešení. Otázkou ovšem je, zda je celý proces připraven na digitalizaci jako takovou.Je také třeba si uvědomit, že pro efektivní zavádění principů I4.0 je důležité nejen znát nejnovější technické možnosti, ale také rozumět samotné technologii výroby a vědět, co měřit a zjišťovat a jaké veličiny mohou mít vliv na kvalitu, životnost nástrojů a tak dále. Prolínání generací je tedy z mého pohledu příležitost, jak skloubit znalost možností technických novinek, jejímž nositelem bude spíše mladší generace, se znalostí a zkušenostmi z technologie výroby, což bude častěji doménou generace starší. Petr Schaffartzik (K2): Řídící pracovníci rozhodují o směřování každého podniku. Nevnímám stávající generace jako hlavní brzdu digitalizace v průmyslu. V mnoha případech nezáleží na věku. Spíše vnímám jako brzdu pokroku to, že se podniku v současné ekonomické situaci daří velmi dobře a necítí potřebu investic do digitalizace. Okamžitý byznys dostává přednost před dlouhodobější strategií. Ve spojení s nedostatkem lidí na trhu práce také chybí energie a odvaha provést radikálnější změny. Vladimír Kebo (Mendelova univerzita): Míra prosazení digitalizace v průmyslu bude závislá na mnoha faktorech, kde konzervatis­mus v myšlení řídících pracovníků nebude rozhodující. Lokálně mohou řídící pracovníci postup digitalizace zpomalit, ale tlaku a společenským trendům se nevyhnou. Naproti tomu znám mnoho „starších“ řídících pracovníků, kteří svými znalostmi, zkušenostmi a osobní vizí jsou hybateli v rozvoji a digitalizaci firem. Petr Brynda (Mitsubishi): Myslím, že je to více závislé na konkurenčním prostředí a výhodách, které může digitalizace přinést, případně na nutnosti splnit jejím zavedením normy (například serializace léčiv ve farmaceutickém průmyslu) než na řídících pracovnících. Viktor Němec (Oracle): Podle mého názoru to nebude mít žádný vliv. Konkurence je taková, že žádný řídící pracovník (i ze stávající generace) si nemůže dovolit ignorovat trendy. Zbyněk Červenka, výkonný ředitel Pantek (CS), s. r. o., autorizovaný distributor značky Wonderware pro ČR a SRMluvíme o takzvané digitální transformaci pracovních procesů, kterou jenom technika nevyřeší a lidský faktor (kdo, kdy a jak využívá informace) je zde velmi důležitý.Zbyněk Červenka (Pantek (CS)): Záleží na konkrétních osobnostech ve vrcholovém vedení a firemní kultuře v každém podniku. Existují pokrokové a technologicky progresivní podniky i podniky, jejichž management změny z různých důvodů příliš neiniciuje, dokud k tomu není donucen svými zákazníky nebo legislativou. Ideálním stavem pro digitální transformaci je, když v podniku existuje tým vedený nadšeným a kompetentním vizionářem v této oblasti (technický ředitel, ředitel pro digitalizaci, šéf IT a podobně), který je partnerem jak svému vrcholovému managementu, tak i externím dodavatelským firmám. Kvalifikovaně se vyznat v možnostech dnešních moderních IT a automatizačních systémů rozhodně není jednoduché a vrcholový management má spoustu jiných úkolů. Ivo Procházka (SAP ČR): Více než o generační výměnu půjde o uvědomění si technologických trendů a jejich dramatických dopadů na fungování firem. Ruku v ruce s tím jde i uvědomění si toho, kdo je vlastně konkurence a jak konkurence organizuje výrobu.Úspěšně se bude rozvíjet firma, která správně pochopí důsledky technických trendů, začne se porovnávat s konkurencí z vyspělých trhů a bude o krok napřed v digitalizaci výroby. Ladislav Šmejkal (Teco): Předpokládám, že ano, generační obměna proces urychlí, stejně jako v jiných oborech – mladí mají zcela jiný přístup k technice a informatice, jiný způsob myšlení a jednání. V tom vidím velký potenciál pro budoucnost. Do jaké míry je úspěšná digitalizace společnosti podmíněna přípravou v rámci vzdělávacího systému?Peter Bílik (ANASOFT): Vzdělávací systém zastává klíčovou roli ve vztahu k úspěšné digitalizaci společnosti. Současný vzdělávací systém je stále ve větší míře postaven na informacích v tištěné podobě. Za posledních dvacet let došlo k exponenciálnímu nárůstu informací v digitální podobě, v současnosti zůstává v tištěné podobě méně než 1 % informací, kterými jako lidstvo disponujeme. Především by se měl zvýšit důraz na předměty z oblastí vědy, techniky a matematiky. Tuhle skutečnost si uvědomujeme i v naší společnosti, a proto dlouhodobě podporujeme aktivity a iniciativy vedoucí ke vzdělávání, mimo jiné i robotickou soutěž First Lego League, kde se děti učí programovat. Taktéž spolupracujeme i s univerzitou, kde s Ústavem počítačového inžinierstva a aplikovanej informatiky a Ústavem informatiky, informačných systémov a softvérového inžinierstva Fakulty informatiky a informačných technológií Slovenskej technickej univerzity v Bratislavě spolupracujeme v rámci výzkumné laboratoře pro použití umělé inteligence v systémech smart industry. Pavel Roman, vedoucí korporátní komunikace Bosch Group v ČR a SR, Robert Bosch odbytová, s. r. o.Důležitou otázkou dneška je povolení, zavedení a využití vnitropodnikových sítí 5G. K přenosu dat v nich dochází stokrát větší rychlostí než u sítí 4G.Pavel Roman (Bosch): To je naprosto zásadní předpoklad. Digitální transformaci lze provádět pouze s experty z datových disciplín a s vedením, které toto podporuje a chápe důsledky například investice do datových struktur.Je nutné investovat do vzdělávacího systému tak, aby končící absolventi měli uplatnění na trhu práce, kde lze očekávat vysoké a narůstající požadavky na digitální gramotnost. Bohužel změny ve studijních plánech a akreditace nových oborů přinesou své výsledky až za dlouhou dobu, pravděpodobně až po pěti, možná i až deseti letech. Je třeba hledat i jiné možnosti. Průmysl bude potřebovat více těchto odborníků již podstatně dříve.Cestou, jak situaci s nedostatkem odborníků s novými kompetencemi na pracovním trhu aktivně řešit, by mohly být rekvalifikační programy pro ty již existující. První pilotní projekty známe z Německa. Bosch například otevřel specifické programy na zapracování do nových oblastí či spustil ve spolupráci s univerzitami pilotní programy na rekvalifikaci pro svoje stávající zaměstnance. Přeškolit zkušeného strojního inženýra na vývojáře softwarových řešení či systémového inženýra v oblasti elektronických systémů by mělo být podstatně rychlejší než čekat na promoce nynějších středoškoláků. Jan Ohřál (B&R): Já si myslím, že zbytečně žehráme na vzdělávací systém a čekáme od něj spasení, dokonce si myslím, že u nás až tak špatný není. Dnes se lidé i podvědomě vzdělávají také díky nekonečnému přílivu informací dostupných online. V posledních dvaceti letech sledujeme například ohromný posun už třeba jenom v jazykové výbavě mladé generace, schopnosti přijímat informace v angličtině, umění se prezentovat a samostatně vyjadřovat, bezproblémově komunikovat s vrstevníky kdekoliv na světě. Uvědomění si toho, že svět nekončí na Šumavě, že dnešní digitální technologie neznají hranice. To nám chybělo, v tomto jsou na tom dnešní studenti výrazně lépe. Co se týče techniky samotné, je důležité školní teoretické znalosti uvést do kontextu. Propojit digitální teorii s fyzickou praxí. V tomto směru máme jistě co závidět zemím, kde je velmi úspěšný systém duálního vzdělávání. Praktickou část výuky lze u nás dohnat pouze pravidelnou praxí u konkrétních firem, nejlépe již během studia. Naše firma tímto způsobem pracuje již léta. V poslední době nám velmi výrazně roste zájem studentů o praktickou činnost, o to, vyzkoušet si na mecha­tronických modelech chování fyzických strojů ve skutečnosti, možnost kreativně zkoušet nejrůznější nápady mimo standardní školské laboratorní úlohy. Vlastimil Braun (COMPAS): Vzdělávání je nezbytné nejen pro digitalizaci, ale i pro schopnost inovací a rozvoj personálu firem obecně. Například jako dodavatel řešení Digitální továrny Compas pro diskrétní i dávkové výrobní procesy pořádáme workshopy a školení personálu výrobních podniků, včetně vysvětlování vize čtvrté průmyslové revoluce ve výrobě, a to v podobě německé iniciativy a vznikajících standardů Platformy Industrie 4.0. Kromě jiného Industrie 4.0 (dále I4.0) je jediná mně známá platforma, která má podrobný technický obsah a standardy, což například Národní iniciativa Průmysl 4.0 neobsahuje, a tedy průmysl 4.0 nelze v praxi aplikovat. To by se mělo zlepšit a potom je možné nasadit témata do vzdělávání a dát k dispozici podnikům. Mimo jiné naše průzkumy ukazují katastrofální neznalost digitalizace a principů I4.0 jak u personálu výrobních firem, tak překvapivě i u inženýrsko-dodavatelských firem, které dokonce téma I4.0 prezentují ve svých příspěvcích na konferencích a v médiích, ale mnoho o I4.0 nevědí. Jan Burian, (EY): Vzdělávací systém na digitalizaci jako takovou může připravit pouze do omezené míry. S tím, jakým tempem nové technologie přicházejí a zase zastarávají, je klíčové přijmout ideu celoživotního vzdělávání. Tedy nikoliv, že střední či univerzitní vzdělání bude dostačovat po celý pracovní život.Samozřejmě je důležité se snažit o propojení teoretického a praktického vzdělání. Na druhou stranu průmysl musí dát mladým lidem větší motivaci než pouze „stát celý den u stroje“ (jakkoliv moderního) a zejména mzdu, která zajistí slušný životní standard. Jinak ještě vzroste odliv kvalitních a chytrých pracovníků z průmyslu, zejména do oblasti služeb. Roman Cagaš (Moravské přístroje): Co je to úspěšná digitalizace společnosti? Je to stav, kdy ztratíme poslední zbytek osobní svobody a kdy bude nepřetržitě online hlídáno naše chování a udržován náš sociální kredit jako v Číně? V případě vzdělávacího systému nejde o to, aby více lidí lépe rozumělo například informačním technologiím. Chovám určitou naději, že je zde souvislost mezi úrovní vzdělanosti a hodnotou svobody. V tomto kontextu je vzdělávací systém velmi důležitý. Otto Havle, FCC průmyslové systémyJiž mnohokrát se stalo, že interpolace vývoje vycházející ze současného stavu a současných technologií implikovala alarmující limity, které se pak ukázaly bezvýznamné, protože skutečný vývoj šel úplně jinudy. Větším problémem jsou, podle mého názoru, státní regulace nebo intervence, dotace a snahy diktovat vize (nejen průmyslu) na základě ideologií a aktivistických výstřelků.Otto Havle (FCC PS): Vzdělávací systém nepodmiňuje jen úspěšnost digitalizace, ale celé společnosti. Současné aktivistické trendy, které získávají stále větší vliv na řízení školství i státu, upřednostňují získávání měkkých dovedností. Tvrdá data si přece každý najde na Googlu. Titíž lidé ovšem prohlašují, že internet je plný fake news. Je jasné, že lidem, kteří neumějí zpracovat a vyhodnotit tvrdá data, se lépe vládne. Ale na průmysl to má devastující vliv. A nejde jen o „tradiční“ průmysl, o kterém se dnes s oblibou tvrdí, že nemá budoucnost. Jde o budoucnost Evropy jako suverénního regionu, který bude schopen vlastních ekonomických aktivit. Jak píše Marian Kechlibar: bylo by smutné, kdyby se naši vnukové živili předváděním se v kostýmu Krtečka před čínskými turisty. David Zeman (INFOR): Digitalizace se opírá o inteligentní pracovní sílu, zaměstnance, kteří jsou technicky zdatní, velmi se angažují v proaktivním rozhodování a mají kritické soft skills, jako je schopnost spolupráce a řešení konfliktů. Výroba se zaměřuje na dnešní školy, aby vychovávaly absolventy, kteří jsou zvědaví a připravení na celoživotní vzdělávání. Daria Hvížďalová (JHV): V oblasti vzdělávání vyvolala digitální revoluce mnoho pochybností a velký stupeň nejistoty: nikdo si není jistý, co a jak bychom měli v tomto novém století učit. Čelíme mnoha novým otázkám. Jakou roli by měla hrát technika ve vzdělávání? Jaká je role učitele v novém scénáři? Jak neformální vzdělávání pomáhá připravit studenty na život ve společnosti 21. století?Důležitým aspektem podle mého názoru je to, že vzdělávací systém si již nemůže dovolit důraz na memorování, jelikož zdroje dat jsou nekonečné, ale spíše musí být založen na filtrování a zpracování dostupných informací. Petr Schaffartzik (K2): Vzdělávací systém určuje, jací lidé budou vstupovat na trh práce. Tito lidé mají znalosti a očekávání, která z jejich znalostí vyplývají. Firmy si musí uvědomit, že už mnohdy nestačí konkurovat na trhu práce velikostí a značkou s mnohaletou historií. Dnes mnohem více rozhoduje prostředí firmy. A nejde pouze o firemní sídlo a vybavenost kanceláří. Mladé lidi stejně tak zajímá smysluplnost procesů ve firmě a kvalita softwaru, se kterým budou pracovat. Čím kvalitnější bude příprava mladých lidí v rámci vzdělávacího procesu, tím větší bude tlak na firmy, aby reagovaly. V mnoha případech totiž platí, že lidé na trhu práce jsou. Jenom je ne všechny firmy umějí zaujmout a nabídnout jim adekvátní pracovní prostředí. Vladimír Kebo, Mendelova univerzita BrnoCo se týče limitů digitalizace, vyzdvihl bych ty obecné – společenské. Zde nejen „digitalizaci“ chybějí jasně definované společné cíle a systémová opatření, která budou konsenzuálně přijata celou společností a nezmění se po nejbližších volbách. K tomu ovšem potřebujeme dlouhodobě platné společné hodnoty – pravda, čest, osobní zodpovědnost, lušnost a vzájemný respekt, odvaha spojená s odpovídající pokorou, zkrátka uznání a respektování klasických společenských hodnot demokratické společnosti.Vladimír Kebo (Mendelova univerzita): Jestliže vláda bere vážně digitalizaci společnosti, tak by se měla konečně intenzivně věnovat nejdůležitější strategické agendě v zemi – systému školství. Chaotické financování pedagogických pracovníků bez předem jasně definovaných a demokraticky prodiskutovaných dlouhodobých cílů může nadělat více škody než užitku. Dejme učitelům a akademickým pracovníkům pevný bod ve vesmíru – cíle a zdroje, a zbavme je přebujelé byrokracie – a věřím tomu, že naši důvěru nezklamou a povedou mladou generaci ke kreativitě.Osobně jsem v denním kontaktu s mladou generací a mohu konstatovat, že „digitální“ dovednosti jsou přirozenou součástí jejich světa a přes nedostatky ve vzdělávacím systému nemám obavy o naši budoucnost. Petr Brynda (Mitsubishi): To je dost obecná otázka, nemyslím si, že je nutně podmíněna ve vzdělávacím systému. Digitalizace společnosti záleží hlavně na tom, jak bude digitalizace pro uživatele atraktivní. Ve škole nás nikdo neučil pracovat se sociálními sítěmi, mobilními aplikacemi, nakupovat přes e-shopy, a přesto se jejich používání úspěšně uchytilo. Viktor Němec (Oracle): Na toto téma by se dal napsat dlouhý článek, protože odpověď na tuto otázku má spoustu aspektů. Řečeno velmi stručně: vzdělávací systém hraje naprosto zásadní roli. Práce s informacemi a digitálními technologiemi se během posledních dvaceti let radikálně změnila. Spousta tradičních postupů (uvedu tolikrát omílaný příklad „biflování“ letopočtů) ve výuce již není relevantní. Nyní jde o to, jak správně a rychle informace najít, vyhodnotit jejich důležitost a jak je dát do souvislostí s mým problémem. Zbyněk Červenka (Pantek (CS)): Velkou výhodou je, že dnešní mladá generace si bez digitálních technologií již vůbec nedokáže představit svůj osobní život, takže i ve svých budoucích zaměstnáních bude digitalizaci plně podporovat a aktivně ji využívat. Vzdělávací systém s kvalitní výukou zaměřenou na digitální technologie, včetně podpory vlastních vzdělávacích procesů těmito technologiemi, může samozřejmě velmi pomoci. Nicméně poté v praxi již záleží na iniciativě každého člověka a jeho touze maximálně zefektivnit práci svoji i svých kolegů. K tomu přispívá i příležitost prakticky využívat moderní technologie, které jsou ve výrobních podnicích obecně přece jenom dostupnější než v akademickém prostředí, i když výjimky by se určitě našly. Ivo Procházka (SAP ČR): Digitalizace průmyslu je vzdělávacím systémem zásadně podmíněna. České vysoké školství nevychovává dostatek IT odborníků s přesahem do oborů, v nichž bude digitalizace probíhat. Bude-li například výrobní firma modernizovat podnikový informační systém s vysokým podílem automatizace, strojového učení a robotizace, nebude v budoucnu dostatek IT odborníků, kteří budou rozumět problémům výrobních firem a budou schopni takový komplexní systém v prostředí výrobní firmy efektivně zprovoznit. V porovnání s vyspělými trhy to bude strategická překážka, jež by mohla Českou republiku delegovat mezi technicky zaostalé země. Ladislav Šmejkal, Teco, a. s.Řešitel by měl být nejenom technicky zdatný, ale měl by mít i „diplomatické a psychologické schopnosti“, vidět problém i z pohledu budoucích uživatelů, umět se uživatelů ptát a „dostat je do hry“, dotvářet s nimi zadání, umět si vymýšlet, vést je a řešení vytvářet v interakci s nimi tak, aby se cítili spoluřešiteli, a výsledek přijali „za svůj“.Ladislav Šmejkal (Teco): Pro úspěšnou digitalizaci podnikových procesů považuji kvalifikaci řešitelů za zásadní. Je to komplexní problém, který je třeba řešit v mnoha souvislostech – je třeba řešit mnoho dílčích úkolů technického i netechnického charakteru. Řešitel by měl být nejenom technicky zdatný, ale měl by mít i „diplomatické a psychologické schopnosti“, vidět problém i z pohledu budoucích uživatelů, umět se uživatelů ptát a „dostat je do hry“, dotvářet s nimi zadání, umět si vymýšlet a vést je a řešení vytvářet v interakci s nimi tak, aby se cítili spoluřešiteli a výsledek přijali „za svůj“. Je nutné předpokládat, že předávacím protokolem řešení nekončí, že digitalizace je „nekonečným příběhem“. Takový úkol nemůže vyřešit „nějaký ajťák“, absolvent nějaké obskurní školy, která „taky učí IT“. Škol, které poskytují potřebnou kvalifikaci, není mnoho (pokud vůbec existují) – a navíc je ještě potřebná nějaká doba „školy života“. Ve vzdělávacím procesu pro tuto kvalifikaci (i pro jiné) vidím největší omezení. Pokud se na robotizaci pohlíží jako na nahrazení operátorů, nejde spíše o nahrazení obslužné práce tam, kde ji dříve nebylo možné řešit strojem?Peter Bílik (ANASOFT): Roboty se primárně používají tam, kde se vykonává rutinní práce. Doposud to byly vesměs práce manuální, v budoucnu ale můžeme očekávat použití robotů v činnostech bez ohledu na to, jestli jde o manuální, nebo znalostní práci. V současnosti je tlak na používání robotů všude tam, kde jde o nebezpečnou nebo „špinavou“ práci. Do popředí se však dostávají roboty, které budou za lidi dělat veškerou „nudnou“ práci. Hodně takové nudné práce je založeno na znalostních zručnostech, ve kterých lidi poráží umělá inteligence. Za robotizaci totiž lze považovat i používání digitálních dvojčat a inteligentních informačních agentů. Právě autonomní inteligentní informační agenty představují nezbytnou součást konceptu chytré továrny (smart factory) a jsou základním stavebním prvkem systémů smart industry. Vzhledem k jejich vlastnostem interoperability, adaptability a kognitivním schopnostem umožňují při autonomním řízení výrobních a logistických procesů využívat kolektivní inteligenci.Pavel Roman (Bosch): Robotizace se hlavně zaměřuje na jednotvárnou náročnou práci, která nevyžaduje kreativitu člověka a kde robotika kompenzuje „nedostatky“ člověka – pozornost, přesnost a tak dále. Lidé by se naopak měli zaměřit na práce s vysokou přidanou hodnotou, kterou nelze nahradit stroji.Rozvoj výroby robotů pro průmyslové využití přišel v 70. letech minulého století. Za téměř padesát let bylo vytvořeno nepřeberné množství variant co do velikosti, funkce, rychlosti nebo tvaru. V poslední době došlo k výraznému zlevnění pohonů a řízení. Postupující robotizace bude mít významný dopad na mnoho pracovních pozic napříč odvětvími. Budou zanikat nepotřebné pozice a vznikat nové. Stále však v průmyslu existuje a bude mnoho výrobních technologií, které se bez lidské přítomnosti neobejdou. A tak s příchodem kolaborativních robotů dojde k propojení lidské a strojní činnosti. Jan Ohřál (B&R): Já si myslím, že robotizace je dnes již poněkud zastaralý pojem, fáze, kterou má průmysl již většinou za sebou. V celém procesu digitalizace nejde přece pouze o změnu způsobu obsluhy stávajících technologií. V budoucnosti se budou stále více prosazovat flexibilní výrobní systémy s roboty a zde nemám na mysli pouze standardní průmyslové roboty, jak je známe dnes, ale i různě složitá či jednoduchá mechatronická výrobní a transportní zařízení, včetně mobilních. Výrobní proces nebude určován strojem, ale výrobkem samým, respektive jeho digitálním obrazem v datech, stroj se pružně přizpůsobí. A to až do úrovně jednoho unikátního kusu. Vlastimil Braun (COMPAS): Myslím, že využití robotů je neustále zdokonalováno a monotónní a opakovanou práci lidí jimi bude v blízké budoucnosti možné nahradit zcela. Možnosti robotů a jejich příslušenství, jako například schopnosti chapadel, se rychle zdokonalují a doplněné o schopnosti analýzy obrazů a jejich rozpoznávání jsou již nyní úžasné. Momentálně vyvíjíme montážní linku se čtyřmi roboty montující výrobek z deseti volně sypaných komponent. Roboty nahrazují manuální práci devíti lidí, a jestliže se to podaří, bude to obrovský skok v možnostech současné techniky a robotiky. Jan Burian, Senior Manager, Advisory – Performance Improvement, Ernst & Young, s. r. o.Průmysl musí dát mladým lidem větší motivaci než pouze „stát celý den u stroje“ (jakkoliv moderního) a zejména mzdu, která zajistí slušný životní standard. Jinak ještě vzroste odliv kvalitních a chytrých pracovníků z průmyslu, zejména do oblasti služeb.Jan Burian, (EY): Cena, respektive ne vždy optimální finanční návratnost, a požadavky na prostor byly dlouhou dobu klíčovými faktory omezujícími zavádění robotů ve výrobních podnicích a skladech. Díky snížení ceny robotů a zejména nástupu kolaborativních robotů se otevřely pro mnohé společnosti možnosti, jak zvýšit podíl automatizace ve výrobě.Robotizace jako taková by však mohla mít určitě vyšší ambice než pouhé nahrazení člověka strojem. V době takzvané mass customisation, tedy vysoce individualizované výroby podle přání zákazníka, jde zejména o vysoce flexibilní systém propojení konfigurátoru výrobku, PLM, ERP a právě i robotů, které jsou schopné daný výrobek vyrobit podle digitalizovaného zadání. Roman Cagaš (Moravské přístroje): Robotizace, která nahrazuje pracovníky ve výrobě, není žádným novým moderním trendem. Je součástí automatizace průmyslu již desítky let a žádný revoluční zlom se zde neodehrává. Velké změny přinese robotizace spojená s umělou inteligencí, která bude schopna řídit auta, vlaky a letadla, vykonávat veškeré úřednické práce a také kvalitně a neúnavně řídit průmyslové výrobní provozy. Otto Havle (FCC PS): Samozřejmě. A paradoxní je, že k tomu dochází nejdříve na poli rutinní fyzické práce, a nikoliv rutinní práce duševní. Každý systémový inženýr jistě zaregistroval, že úřednickou práci lze modelovat systémem bez zpětných vazeb a její výsledek spočívá pouze ve vytištěném papíru. Mechatronický systém je z hlediska algoritmů i zpracování a použití dat mnohem komplikovanější. David Zeman (INFOR): Robotika je často používána k provádění opakovaných úkolů, zejména těch, které vyžadují extrémní přesnost nebo odolávají extrémním podmínkám prostředí, jako jsou teplotní extrémy nebo nebezpečná místa. Daria Hvížďalová (JHV): Podle World Economic Forum by digitalizace mohla v letech 2016 až 2025 vytvořit celosvětově až šest milionů pracovních míst v odvětví logistiky, softwaru a elektrotechniky. Jinde automatizace nahradí mnoho lidských pozic. Výsledkem digitální transformace jsou jak vítězové, tak i poražení; to závisí na tom, zda podniky v blízké budoucnosti dovedou zaměstnance dále rozvíjet a formovat další generaci talentů pro digitální věk. Petr Schaffartzik (K2): V oblasti fyzické manipulace s produkty, jako je tomu například ve výrobě nebo v logistice, to platí. Jestliže připustíme, že pod slovo robot patří i čistě softwarová řešení, pak se zde objevuje mnohem větší skupina pracovních pozic, které jsou nahrazovány. Automatické zpracování objednávek z webu včetně celé logistiky je jeden z nejčastěji automatizovaných procesů. Vladimír Kebo (Mendelova univerzita): Náhrada práce člověka byla součástí všech průmyslových revolucí, čtvrtou, digitální nevyjímaje. Robotizaci v průmyslu, která nás provází už více než padesát let, bych spíše vnímal jako snahu o zvýšení kvality výroby a produktivity práce. Jedním ze současných hlavních limitů použití robotů je bezpečnost lidské obsluhy ve výrobních linkách. Například používání kolaborativních robotů nepovažuji za cílové řešení pro průmysl, je to pouze mezikrok k totální automatizaci výroby a plnému využití kyberneticko-fyzikálních systémů. Petr Brynda, Business Development Manager, Mitsubishi Electric Europe B. V., Czech BranchDigitalizace společnosti záleží hlavně na tom, jak bude digitalizace pro uživatele atraktivní. Ve škole nás nikdo neučil pracovat se sociálními sítěmi, mobilními aplikacemi nebo nakupovat přes e-shopy, a přesto se jejich používání úspěšně uchytilo.Petr Brynda (Mitsubishi): Tam, kde se dnes nasazují roboty, se daly využít roboty nebo automatizace i dříve, ale bylo to pro společnosti nerentabilní. Robotizace i automatizace se zavádějí ve vyšší míře z důvodu nedostatku pracovníků, zdražení lidské práce a zlevnění techniky. Zbyněk Červenka (Pantek (CS)): Robotizace posouvá určité výrobní procesy na zcela jinou úroveň – kvalitativní, kvantitativní i z hlediska ochrany zdraví a bezpečnosti výroby. Při výrobě automobilů je například ruční svařování a lakování nadále možné, avšak roboty tuto práci vykonávají řádově rychleji a ve stejnorodé kvalitě lépe než jakýkoliv člověk. Místo výrobních operátorů se v robotizované výrobě najde uplatnění pro jiné profese, zejména v údržbě těchto zařízení. Ivo Procházka (SAP ČR): Cílem robotizace je kompletně nahradit lidskou práci. Rozsah robotizace je zatím limitován technickým pokrokem a cenou. S budoucím vývojem tyto dvě překážky postupně zmizí. Ladislav Šmejkal (Teco): Mechanické řešení robotů dovoluje řešit stále složitější operace, obzvláště ve spojení s „chytrými algoritmy“ řízení, někdy již s využitím určité míry umělé inteligence. Postupně mohou řešit i úkoly dosud vyhrazené pro „lidského operátora“, a nenahrazují tak pouze „fyzickou sílu“ člověka, ale postupně přebírají i jeho „šikovnost“. Ostatně je otázka, kde je hranice pojmu „robot“? Zdaleka to není jen „řízené manipulační zařízení“, případně kooperující s člověkem, nebo stroj „humanoidního vzhledu“. Za robot je možné dnes považovat i autonomní vozidlo nebo programový produkt. Digitalizace v dnešním slova smyslu je spojována s internetem. Mnoho průmyslových projektů bylo realizováno ještě před érou internetu. Tyto projekty jsou velmi efektivní, i když ke komunikaci nevyužívají internet. Uplatňují v sobě umělou inteligenci, sběr a analýzu obrovského množství technologických dat zpracovávaných v reálném čase a podobně. Je nutné spojovat čtvrtou průmyslovou revoluci a digitalizaci pouze s využitím internetu?Peter Bílik (ANASOFT): Čtvrtá průmyslová revoluce, tedy to, co se v Evropě označuje jako průmysl 4.0, se například ve Spojených státech nazývá internet věcí (Internet of Things, IoT), což zároveň poukazuje na postavení a význam internetu. Jedním ze základních principů průmyslu 4.0 je právě interoperabilita, kdy jednotlivé průmyslové komponenty, a to i v případech, kdy jsou samy o sobě efektivně fungující, musí navzájem komunikovat. Když chce podnik správně a pružně reagovat na měnící se prostředí (a je jedno, zda jde o vnější výrobní prostředí nebo o změny na trhu či ve spotřebitelském chování nebo o další externí a interní vlivy a faktory), musí být zabezpečen pružný tok informací napříč celým podnikem. Nedovedu si představit jiný způsob vzájemné komunikace než ten, který využívá internet. Internet je fundamentální součást i při zavádění autonomní koordinace a synchronizace procesů ve výrobním toku (horizontální integrace). Stejně tak když dochází k vertikální integraci na principu propojení modelem „shop floor to top floor“, má internet nenahraditelnou pozici. Pavel Roman (Bosch): Internet v souvislosti se čtvrtou průmyslovou revolucí není rozhodně podmínkou nutnou. Jsou i jiné způsoby, jak propojovat různá zařízení. Důležitou otázkou dneška je povolení, zavedení a využití vnitropodnikových sítí 5G. K přenosu dat v nich dochází stokrát větší rychlostí než u sítí 4G.Propojování podniků a jejich inteligentních autonomních systémů pak přinese výhody v logistice, nových obchodních modelech nebo v servisu. Internet je jakýsi spojovací článek, který otevírá dveře k nekonečnému množství informací, úložištím dat – cloudům, a aplikacím zpracovávajícím data na těchto cloudech. Jan Ohřál (B&R): Já myslím, že ano, čtvrtá průmyslová revoluce je produktem internetového věku, i když ne vždy musí být souvislost přímá. Samou revoluční podstatou je vzájemné digitální propojení a zde nemusí jít vždy o připojení na veřejný internet, ačkoliv i ten hraje nezastupitelnou roli, například v dodavatelsko-odběratelských vztazích nebo globální logistice. Stejně tak i pokročilé průmyslové zobrazovací systémy dnes používají internetové technologie (HTML), které umožňují sledování procesů prakticky odkudkoliv. Tyto systémy by bez internetu vůbec nevznikly. V poslední době se stále častěji uplatňuje zpracování dat na „hraně“ mezi výrobním a vnějším, chcete-li internetovým či „cloudovým“ světem. Jde o takzvaný edge computing, využívající možnosti zpracování dat ještě na půdě průmyslového závodu, což umožňuje pružnější odezvu, lepší agregaci dat a jejich předzpracování před případnou další analýzou v cloudu, je-li tato ještě vůbec nutná. Ovšem i v těchto postupech se využívají principy internetového propojení, přestože data nemusí podnik vůbec opustit. Vlastimil Braun (COMPAS): Internet zcela jistě podporuje nová IT řešení a umožňuje vyvíjet nové IT architektury a obchodní modely, které jsou například spojovány s řešeními na principu poskytování softwarových funkcí v podobě služby. Příkladem je naše řešení „Chytré digitální továrny Compas“, vyvíjené na principech I4.0 (inteligentní komponenty výroby, autooptimalizace, autokonfigurace a tak dále), a dále již vyvinuté řešení poskytování MES jako služby C4C (COMES for cloud). Internet je pouhým technickým prostředkem, ale neposkytuje inovativní řešení jako takové. Především co se týče výrobních továrnen, musí být funkce implementovány v produktech jako takových. Jan Burian (EY): Když se díváme na digitalizaci v kontextu českých firem, tak využití internetu skutečně není úplně podmínkou nutnou pro vybudování moderní továrny.Na druhou stranu s využitím platforem IoT a potřebou propojování zákazníků, výrobců a dodavatelů poroste i význam přenosu dat, a tedy i využití internetu.Mezi digitalizací a internetem tedy nemusí být nutně rovnítko, osobně internet považuji spíše za jeden z takzvaných enablerů digitalizace průmyslu. Roman Cagaš, ředitel společnosti, Moravské přístroje, a. s.Strach mám spíše z digitalizace státu, který bude mít postupně k dispozici stále více prostředků pro nepřetržitý dohled nad každým člověkem.Roman Cagaš (Moravské přístroje): Internet je pro digitalizaci jen jedním z komunikačních prostředí. Koncept všeobjímající ploché komunikační struktury internetu, do které jsou zapojeny všechny senzory a vůbec všechna zařízení na této planetě, je jen jednou z často publikovaných podivností reklamních kampaní zvaných průmysl 4. 0. Efektivní, odolné a životaschopné systémy naopak potřebují hierarchické uspořádání. Mohou tak lépe vzdorovat jak hackerům, tak i dozoru silného a všehoschopného státu. Spojovat digitalizaci pouze s využitím internetu není rozumné.Velký význam internetu ale spočívá v tom, že klíčové internetové technologie slouží celému lidstvu a dosud se ani nejsilnějším firmám nepodařilo je dostat pod svou kontrolu. Internetové standardy tak silným hráčům poněkud komplikují jejich snahu o uzamčení svých zákazníků. Otto Havle (FCC PS): Průmysl 4.0 se prezentuje hlavně jako technická revoluce. Já osobně jej chápu jako společenskou změnu, kterou nové technologie umožní a vlastně i způsobí. Nebude to v horizontu, který v projektech zavádění průmyslu 4.0 prezentují žadatelé o granty, ale k hlubokým změnám tradičního obchodního nebo výrobního modelu dojde. Jen malou analogii: na úplném počátku 90. let jsem se dostal na prezentaci manažerky Microsoftu, která přijela do Prahy propagovat internet. Mluvila o tom, jak internet úplně změní způsob obchodování. Co by se mohlo změnit na tom, že přijde objednávka a já odešlu zboží a fakturu, bylo pro mne tenkrát opravdu nepochopitelné – samozřejmě i v kontextu doby, která právě končila. Předpokládám, že se v současnosti nacházíme v podobné situaci, jen ty změny budou možná daleko razantnější a obávám se, že i bolestivější. David Zeman (INFOR): Samozřejmě že ne. Shromažďování a sdělování dat mohou být interní a provádějí se prostřednictvím intranetů a nástrojů pro spolupráci, které jsou součástí systémů ERP. Pro optimalizaci přínosů by však měla být propojena celá síť kolegů, globální síť dodavatelských řetězců a subdodavatelé a partneři, kteří budou sdílet relevantní údaje. Daria Hvížďalová (JHV): Je nepopiratelné, že ještě před rozvojem internetu bylo postaveno mnoho skvělých projektů, ale například úroveň umělé inteligence v minulém století byla velmi omezená vzhledem k nízkému výpočetnímu výkonu, omezené paměti i malé velikosti dostupných tréninkových dat. Díky internetu a připojení k výpočetním centrům je možné všechny tyto veličiny násobně vylepšit.Rozšíření internetu v průmyslu s sebou přináší také zcela nové obchodní modely, jako je výroba na míru zákazníkovi v jednokusových sériích (takzvaná batch size one). Zákazník si na webu sestaví výrobek (například boty konkrétního designu, barevné kombinace a velikosti), který se až po objednání vyrobí a odešle.Podstatou digitalizace rozhodně není internet jako takový, ale koncepce propojení světa reálných fyzických objektů (strojů, zařízení, robotů, výrobků nebo lidí) a světa virtuálního, kde je každá fyzická jednotka zobrazena jako virtuální a její chování simulováno softwarovým modulem. Základním prvkem je ale vzájemné propojení jednotlivých autonomních jednotek prostřednictvím sítě, anglicky Internet of Things – IoT.Díky kombinování dat ze senzorů a řídicích systémů, tedy reálného světa, a dat z virtuálních modelů zařízení a strojů získáváme kompletnější informace. To umožňuje predikci poruch, neustálé optimalizování všech procesů a přizpůsobování se aktuálním podmínkám v reálném čase, což je cílem čtvrté průmyslové revoluce. Petr Schaffartzik (K2): Myslím si, že pojem čtvrtá průmyslová revoluce je spíše otázka marketingu. Současnou situaci vnímám jako postupující trend digitalizace a automatizace, jehož součástí se v posledních letech stává mnohem více internet a umělá inteligence. Spíše by mne zajímalo, jak toto období bude hodnoceno s odstupem 30 až 50 let a zda si v té době ještě někdo vzpomene, že jsme tak často hovořili o průmyslu 4.0. Vladimír Kebo (Mendelova univerzita): Internet jako celosvětový systém vzájemně propojených počítačových sítí je vynikající nástroj pro komunikaci, sdílení a výměnu informací, ale není jediný. Internet pracuje s digitálními objekty a symboly a svým otevřeným způsobem komunikace vytváří bezpečnostní rizika a hrozby, které nejsou pro konkrétní průmyslovou výrobu akceptovatelné. Internet může být výhodným zdrojem informací pro průmysl, pokud tyto budou efektivně zpracovány a vytěženy ve formě analýz, grafů, reportů a podobně. Někdy mi připadá, že firmy sbírají, skladují a udržují gigabajty dat, která jim i přes užití sofistikovaných softwarových nástrojů nevytvářejí žádnou přidanou hodnotu, kromě toho, že jsou in. Čtvrtou průmyslovou revoluci bych s internetem přímo nespojoval, jde o „kybernetickou revoluci“ spojenou s digitalizací průmyslu a společnosti jako celku. Naučili jsme se modelovat a využívat nástroje lidského myšlení v aplikacích umělé inteligence. Efektivně v průmyslu využíváme symbolickou zpětnou vazbu a virtualizaci a snažíme se využít sociální zpětnou vazbu. Tyto nové nástroje aplikované v průmyslu jsou zdrojem dalšího rozvoje na straně jedné, ale současně otevírají nové otázky spojené zejména s bezpečností a etikou umělé inteligence. Petr Brynda (Mitsubishi): Sám pojem čtvrtá průmyslová revoluce (Industry 4.0) je umělý pojem vymyšlený a uveřejněný německými politiky na veletrhu Hannover Messe 2013. Mitsubishi Electric představilo koncept digitalizace výroby e-F@ctory již v roce 2003 a první linka postavená na této platformě byla uvedena do plného provozu v roce 2005. Digitalizace výroby a metody výpočtů založených na algoritmech umělé inteligence se využívají v různém rozsahu již od 60. let 20. století. Nárůst výkonu procesorů a propustnosti komunikačních sítí v poslední době nabízí stále větší možnosti nasazení technologií pro digitalizaci výroby, zejména pro online testy během výroby s následnou optimalizací výrobních parametrů. Viktor Němec, Se­nior Presales Manager, Oracle Czech, OracleStandardizace procesů může tedy naopak přispět k tomu, že kreativní nápady budou správným způsobem zpracovány, zdokumentovány, posouzeny a případně implementovány (a „nevyšumí“, jak se často stává v chao­ticky řízených organizacích).Viktor Němec (Oracle): Nechci hodnotit používání termínu „čtvrtá průmyslová revoluce“ – to je věc terminologie. Zásadním přínosem internetu je otevřenost a možnost relativně snadného propojení různorodých systémů po celém světě. Ty průmyslové projekty, které jsou zmíněny v otázce, jsou většinou proprietární a omezené buď jen na jednu společnost, nebo na úzké odvětví. Příkladem může být technologie EDI (Electronic Data Interchange), která existuje snad už od 80. let. Dříve existovaly privátní sítě EDI, které podporovaly jeden konkrétní dodavatelsko-odběratelský řetězec. Díky internetu je možné EDI používat v podstatě neomezeně, začaly vznikat otevřené EDI huby. Internet také umožňuje propojovat EDI zprávy s jinými informacemi nebo službami, které jsou na internetu k dispozici, a tím celý proces výměny dat podstatně obohatit. Zbyněk Červenka (Pantek (CS)): Obecně rozhodně ne. Určité výrobní technologie nebo procesy (například jaderné elektrárny) musí být i nadále izolovány od vnějšího světa, zejména kvůli kybernetické bezpečnosti. A jak je v otázce uvedeno, i bez použití internetu vzniklo dříve mnoho „digitálních superaplikací“, a to i u nás v České republice a na Slovensku. Pro určité podniky však může být výhodné přesunout některé své činnosti do prostředí cloudu, to je prostřednictvím internetu využívat vzdálený výpočetní hardware i software. Odpadá tak nutnost lokálního pořizovaní, správy a obnovování těchto prostředků. Toto využívání vzdáleného výkonu může být například velmi výhodné pro podniky s více závody, které tak mohou snadno využívat stejnou infrastrukturu a mít i stejné prostředí pro vyhodnocování a porovnávání klíčových výrobních ukazatelů. Ivo Procházka, expert na řešení pro průmysl, SAP ČRCílem robotizace je kompletně nahradit lidskou práci. Rozsah robotizace je zatím limitován technickým pokrokem a cenou. S budoucím vývojem tyto dvě překážky postupně zmizí.Ivo Procházka (SAP ČR): Ne nutně. Digitalizovat aktivity výrobního podniku lze, jak správně říkáte, za pomoci IT systému běžícího ve výrobní firmě bez většího zapojení internetu. Internet ale pomáhá výrobním firmám lépe komunikovat s partnery a zákazníky, a efektivně tak spravovat komplexní dodavatelský řetězec. Internet také pomáhá řídit výrobu, která je rozprostřena přes vícero výrobních závodů. Když se firma i s jedním výrobním závodem rozhodne přesunout IT systém nebo jeho části do cloudu, pak internet a internet věcí hrají naprosto zásadní roli. Ladislav Šmejkal (Teco): Domnívám se, že internet je důležitým nástrojem pro digitalizaci a čtvrtou průmyslovou revoluci, ale není jejich podmínkou. ZávěrNámět na téma této diskuse vznikl v souvislosti s diskusí před auditoriem na Fóru automatizace na letošním veletrhu Amper. Děkuji jak účastníkům fyzické diskuse za zpracování svých názorů z ní a doplnění o odpovědi na další otázky, tak dalším osloveným odborníkům. Jsme opravdu rádi, že zazněly velmi rozsáhlé odpovědi a že si nejednou odporují. Tato situace svědčí o tom, že uvedené téma je současné a myšlenky, ideje, možnosti a praxe se neustále rozvíjejí. Děkujeme všem účastníkům za čas, který otázkám a odpovědím věnovali. Diskusi připravil Radim Adam. (Redakčně upraveno.)

Měření množství tepla předaného jinými kapalinami než vodou

Měření množství tepla předaného nebo odebraného kapalinou jinou než voda v mnoha případech slouží ke sledování hospodárnosti chodu významné části technologického energetického zařízení a výsledné měřené hodnoty jsou často využívány k vystavení vyúčtování za dodané nebo odebrané teplo odběrateli.Souprava pro měření množství tepla předaného nebo odebraného kapalinou jinou než voda se významně liší od běžné soupravy pro měření tepla předaného vodou, a to zejména z důvodu odlišných fyzikálních vlastností měřené kapaliny a také vzhledem k často malému rozdílu teplot mezi potrubím s vyšší a nižší teplotou. V příspěvku jsou uvedeny základní požadavky na členy měřicí sestavy a v závěru je popsáno použití měřicí sestavy pro měření množství tepla odebraného ledové ploše. ÚvodKlasickou teplonosnou kapalinou je chemicky upravená voda, která se používá v teplovodech i horkovodech. Použití vody jako teplonosné kapaliny má mnoho výhod, mezi které patří zejména dostupnost, nízká cena, nízká viskozita a velká měrná tepelná kapacita.V mnoha úlohách se může vyskytovat požadavek na provozní teplotu teplonosné kapaliny pod bodem mrazu vody a v tomto případě je použití vody jako teplonosné kapaliny nemožné. Tato situace může nastat, jde-li o uzavřený chladicí okruh a výměník tepla mezi teplonosnou kapalinou a okolím je trvale umístěn venku. Potom se používá jako teplonosná kapalina směs vody a etylenglykolu nebo propylenglykolu.Běžný rozsah provozních teplot je 30 až 90 °C, může však nastat provozní stav, kdy je v cirkulačním okruhu nebo jeho části teplota teplonosné kapaliny pod bodem mrazu.Další možnou úlohou je řízené chlazení výrobků nebo technologického zařízení, např. v potravinářském průmyslu, kdy je běžná provozní teplota teplonosné kapaliny pod bodem mrazu trvale. Jako teplonosná kapalina se rovněž používá směs vody a etylen­glykolu nebo propylenglykolu či směs vody a mravenčanu draselného.V některých případech je pro měření množství tepla předaného nebo odebraného teplonosnou kapalinou požadováno použití stanoveného měřidla pro obchodní styk.Měření množství tepla předaného nebo odebraného kapalinou jinou než voda se významně odlišuje od běžných úloh využívajících vodu jako teplonosnou kapalinu:podstatně se mění viskozita i vodivost teplonosné kapaliny v závislosti na teplotě,měrná tepelná kapacita teplonosné kapaliny je jiná než u vody,zejména při řízeném chlazení je obvykle velmi malý rozdíl teplot mezi potrubím s nižší teplotou („přívod“) a potrubím s vyšší teplotou („vrat“). Základní vztahy pro měření tepla předaného nebo odebraného kapalinou a schéma měřicí sestavyMnožství tepla předaného kapalinou Q (J) se vypočítá podle vztahu: vzorec 1 kde:qm je hmotnostní průtok kapaliny (kg/s),iH  entalpie v potrubí s vyšší teplotou (J/kg),iL   entalpie v potrubí s nižší teplotou (J/kg),τ    čas (s).Obr. 1. Uspořádání měřicí sestavy pro měření množství tepla předaného teplonosnou kapalinou (nahoře varianta s průtokoměrem v potrubí s vyšší teplotou, dole v potrubí s nižší teplotou)Měřicí sestava se skládá z matematického členu, objemového průtokoměru a dvou odporových snímačů teploty, které jsou párovány pro zajištění minimální možné nejistoty pro měření rozdílu teplot mezi potrubím s vyšší teplotou a potrubím s nižší teplotou teplonosné kapaliny (obr. 1, obr. 2).Objemový průtokoměr může být umístěn v potrubí s vyšší teplotou nebo v potrubí s nižší teplotou a zajišťuje měření objemového průtoku teplonosné kapaliny.Obr. 2. Uspořádání měřicí sestavy pro měření množství tepla odebraného teplonosnou kapalinou (nahoře varianta s průtokoměrem v potrubí s vyšší teplotou, dole v potrubí s nižší teplotou)Odporové snímače teploty měří rozdíl teplot teplonosné kapaliny v potrubí s vyšší teplotou a v potrubí s nižší teplotou (autor záměrně nepoužívá běžné pojmy „přívod“ a „vrat“, protože mohou mít jiný význam pro odběratele nebo dodavatele tepla). Současně se měří i teplota teplonosné kapaliny v potrubí s průtokoměrem a tato hodnota se využívá pro výpočet hmotnostního průtoku teplonosné kapaliny.Matematický člen zpracovává signály z průtokoměru (obvykle impulzní nebo frekvenční) a z odporových snímačů teploty (obvykle Pt100) a vypočítává hmotnostní průtok, entalpii teplonosné kapaliny v potrubí s vyšší teplotou a v potrubí s nižší teplotou a také množství tepla předaného nebo odebraného teplonosnou kapalinou v příslušných jednotkách. Vlastnosti teplonosných kapalin jiných než voda z hlediska měření objemového průtokuObr. 3. Zelená křivka ukazuje změnu měrné elektrické vodivosti směsi vody a etylenglykolu v závislosti na teplotě (šlo o skokové změny teploty směsi v rozsahu mezi 3 a 95 °C)Pro spolehlivé měření průtoku s malou nejistotou musí být průtokoměr schopen měřit objemový průtok teplonosné kapaliny s měnící se viskozitou i elektrickou vodivostí. Obě tyto veličiny se mění s teplotou. Důležitý je požadavek na zanedbatelnou tlakovou ztrátu průtokoměru v celém rozsahu provozních teplot.Obr. 4. Senzor ultrazvukového průtokoměru DN 150 v potrubí (před ukončením montáže tepelných izolací)Údaje o viskozitě teplonosných kapalin na bázi etylenglykolu, propylenglykolu a mravenčanu draselného jsou dostupné v tabulkách. Podstatně se odlišují od hodnot pro vodu, např. pro provozní podmínky v rozsahu teplot –10 až +90 °C pro měření tepla předaného směsí vody a etylenglykolu s koncentrací 30 % se hustota mění v rozsahu 1 036 až 981 kg·m–3, viskozita v rozsahu 16,6 až 0,7 mPa·s a měrné teplo v rozsahu 4,8 až 3,1 kJ·kg–1·K–1.Údaje o měrné elektrické vodivosti v závislosti na teplotě nejsou dostupné a podle zkušeností autora je neznají ani výrobci těchto kapalin. Experimentálně bylo ověřeno, že vodivost teplonosné kapaliny (v tomto případě směsi vody a etylenglykolu) silně závisí na teplotě, viz obr. 3. Proto není vhodné použít magnetickoindukční průtokoměry.Obr. 5. Převodník ultrazvukového průtokoměru Krohne Optisonic 3400 a matematický člen Inmat 57DPro měření objemového průtoku je vhodný vícekanálový ultrazvukový průtokoměr, který vyhoví pro měření objemového průtoku kapalin s viskozitou až 100 mPa·s a rozsahem provozních teplot –40 až +180 °C, např. tříkanálový ultrazvukový průtokoměr Krohne Optisonic 3400, který se vyrábí v rozsahu jmenovitých světlostí DN 25 až DN 3000. Vlastnosti teplonosných kapalin jiných než voda z hlediska měření teploty teplonosné kapalinyPožadavky na odporové snímače teploty se odlišují od běžného použití (s teplonosnou látkou vodou) v tom, že zejména v úlohách řízeného chlazení při teplotách okolo bodu mrazu nebo pod ním je obvykle rozdíl teplot potrubí s vyšší teplotou a v potrubí s nižší teplotou v řádu jednotek kelvinů. Při výběru odporových snímačů se proto volí robustní průmyslové provedení s měřicí vložkou přitlačovanou ke dnu jímky pružinami (spring loaded sensor). Odporové snímače teploty musí být párované a musí usnadňovat provedení tepelné izolace potrubí v místě měření.Matematický člen musí umožňovat naprogramování závislostí hustoty a entalpie teplonosné kapaliny na její teplotě. V úlohách řízeného chlazení musí být matematický člen schopen měřit malé rozdíly teplot teplonosné kapaliny s malou nejistotou. Obr. 6. Montáž odporového snímače teploty Krohne TRA S12Měření v obchodním stykuJe-li třeba navrhnout měřicí sestavu pro měření tepla předaného nebo odebraného kapalinou v obchodním styku, musí mít všechny součásti této sestavy národní schválení typu měřidla. Průtokoměr navíc musí být schválen jmenovitě pro požadované měřené kapaliny – směsi vody a nemrznoucí kapaliny.Sestava pro měření tepla předaného nebo odevzdaného kapalinou jinou než voda, která je stanoveným měřidlem, se může skládat např. z:ultrazvukového průtokoměru Krohne Optisonic 3400,párovaných odporových snímačů teploty Krohne Optitemp TRA S12,matematického členu INMAT 57D, výrobce ZPA Nová Paka.Obr. 7. Ukazatel převodníku ultrazvukového průtokoměru Optisonic 3400V dalších odstavcích bude popsán příklad použití této měřicí sestavy, v němž se měří množství tepla odebraného ledové ploše, používané pro sportovní a rekreační účely, pro účely fakturace množství odebraného tepla („chlazení“). Základní technické parametry jsou v tab. 1.Ultrazvukový průtokoměr Krohne Optisonic 3400 F v odděleném provedení, DN 150, PN 16, je instalován v potrubí s vyšší teplotou. Senzor průtokoměru je vyroben z korozivzdorné oceli, je celosvařovaný a ve styku s měřenou kapalinou nejsou žádné elastomery. Je tedy vyloučen možný vznik netěsností ve snímači.Obr. 8. Diagnostické údaje převodníku ul­trazvukového průtokoměru Optisonic 3400Odporové snímače teploty Krohne Optitemp TRA S12 jsou v provedení Pt100 třídy A, párované, s ponorem délky 100 mm, instalované v potrubí DN 200, s nástavkem, který umožňuje bezproblémovou tepelnou izolaci.Matematický člen Inmat 57D má zákaznickou aplikaci pro měření množství tepla odvedeného směsí vody a mravenčanu draselného. Měřené hodnoty jsou přenášeny komunikací M-Bus.Všechny členy měřicí sestavy mají platný doklad Schválení typu měřidla a byly prvotně ověřeny a instalovány montážní organizací s platným oprávněním Českého metrologického institutu. Kam pro další informaceVíce informací o ultrazvukovém průtokoměru Optisonic 3400 od firmy Krohne a o jeho dalším možném využití v energetice zájemci získají v technických kancelářích firmy Krohne v České republice nebo na internetových stránkách firmy Krohne: www.krohne.com. Tab. 1. Technické parametry ukázkové úlohy fakturačního měření při chlazení ledovéplochyMěřená kapalinavodný roztok mravenčanu draselného ve vodě, koncentrace 25 %, obchodní název FreeziumRozsah provozních teplot–13 až +20 °CProvozní tlakdo 400 kPaHustota1 160 až 1 147 kg·m–3Kinematická viskozita2,9 až 1,18 cStMěrná tepelná kapacita3,29 až 3,35 kJ·kg–1·K–1Běžný provozní průtok200 m3·h–1Tepelný výkonmax. 400 kWBěžná teplota potrubí s nižší teplotou–5 °CBěžný rozdíl teplot2 až 3 K

TSN – Time Sensitive Networking (2. část)

6. Řízení provozu v případě nepřesných přenosových časových rámcůV takových oblastech použití, jako je např. procesní automatizace, se často používají řídicí procesy, které vyžadují přenos dat podmíněný událostmi. To nastává např. tehdy, když je třeba předat informaci o změně stavu nebo o tom, že měřená hodnota přesáhla definované limity.Čas, kdy bude zapotřebí zahájit přenos takových dat, není možné přesně predikovat. Ovšem i v těchto případech je třeba zajistit, aby doba odezvy nepřekročila určitou mez a řídicí systém mohl včas zareagovat na přijatou informaci. Ovšem plánovač TAS je závislý na přesných časech přenosu, a proto tento mechanismus není pro uvedený model komunikace příliš vhodný.Kromě plánovače TAS nabízejí sítě TSN ještě jiné mechanismy prioritizace, a to tzv. regulátory provozu, Traffic Shapers (TS). Ty umožňují rezervovat maximální šířku pásma, jež je třeba pro přenos časově citlivých dat v určeném intervalu (např. 250 µs). Datový provoz je následně transformován příslušným regulátorem provozu TS na typ a formu, které zaručují, že u časově kritických dat budou dodrženy určené limity doby odezvy. Cenou za tuto flexibilitu je však to, že při použití regulátoru provozu se ve srovnání s mechanismem využívajícím TAS prodlužuje doba odezvy (latency) a zvětšuje její rozptyl (jitter).S ohledem na standardizační aktivity v IEEE se nyní diskutuje o těchto třech rozdílných regulátorech TS pro sítě TSN:kreditem řízený regulátor CBS (Credit-Based Shaper, IEEE 802.1Qav10),regulátor s cyklickým dotazováním a přeposíláním CQF (Cyclic Queuing and Forwarding, IEEE P802.1Qch11),asynchronní regulátor provozu ATS (Asynchronous Traffic Shaping, IEEE P802.1Qcr12).Kreditem řízený regulátor provozu CBS byl vyvinut pracovní skupinou IEEE 802.1 v roce 2009 pro předchůdce současných sítí TSN, sítě Audio/Video Bridging (AVB). Název naznačuje, že šlo o sítě primárně určené pro přenos audio- a videosouborů. Cílem regulátorů CBS je zaručit přidělení maximální šířky pásma potřebné pro přenos obrazu a zvuku v dané časové sekvenci bez postřehnutelného přerušení simultánního přenosu dat BE. K tomu, aby toho bylo dosaženo, přiděluje regulátor CBS datovým proudům s rezervovanou šířkou pásma vysílací kredity. Počáteční hodnota vysílacího kreditu je 0. Dokud je vysílací kredit větší než nula, mohou být datové rámce s rezervovanou šířkou pásma přenášeny s vyšší prioritou (viz např. přenos prvního rámce AVB, označeného v obr. 7 nalevo modrou barvou). S každým prioritním přenosem vysílací kredit klesá, až nakonec dosáhne záporných hodnot. Jakmile je vysílací kredit záporný, datové rámce s vyhrazenou šířkou pásma nemohou být dále přenášeny. Následně mohou být přenášeny datové rámce s daty BE, které čekají ve frontě. Je-li přenos datových rámců s vyhrazenou šířkou pásma tímto přenosem zpožděn, vysílací kredit příslušného datového proudu opět roste (viz „přenos datových rámců BE“ označený v obr. 7 černě). V důsledku toho mohou být ethernetové rámce prioritního datového proudu přenášeny bezprostředně po přenosu rámců BE. To zabraňuje dalšímu zpoždění časově kritických rámců.Obr. 7. Při využití regulátoru CBS jsou datové proudy s vyhrazenou šířkou pásma zpracovávány s vyšší prioritou než přenos BE, dokud mají kladný vysílací kreditVzhledem k charakteristikám prioritizace je regulátor CBS vhodný k prioritnímu přenosu zvukových a obrazových dat, jestliže se vyskytují např. v dohledovém systému výrobních procesů nebo závodů. Zvláště to platí tehdy, je-li v přijímajících koncových zařízeních pro tato data malá kapacita bufferu. Ovšem je třeba říci, že maximální doba odezvy mezi koncovými zařízeními 2 až 50 ms, specifikovaná standardem při sedmi mezilehlých zařízeních, nemůže vyhovovat každé síťové topologii a každé struktuře komunikace [13]. To neumožňuje používat regulátor CBS využívající kreditní mechanismus v oborech, jako je procesní automatizace, kde je požadována přísná garance maximální doby odezvy mezi koncovými zařízeními. Proto byly v IEEE vyvinuty dva další regulátory provozu, které mohou zaručit dobu odezvy bez omezení síťovou topologií a strukturou komunikace. Jedním z nich je regulátor provozu využívající metodu cyklického dotazování a přeposílání, kterou využívá i plánovač TAS. Ovšem ve srovnání s plánovačem TAS tento regulátor provozu výrazně omezuje požadavky na přesnost časování přenosu. Z obr. 8 je zřejmé, že základem koncepce metody cyklického dotazování a přeposílání je sběr datových rámců s rezervovanou šířkou pásma v rámci cyklu a jejich přenos jako „prioritních“ na začátku cyklu následujícího. Maximální doba odezvy mezi koncovými zařízeními může být přesně určena z počtu mezilehlých zařízení v komunikační cestě a nakonfigurované doby cyklu. S těmito charakteristikami je metoda cyklického dotazování a přeposílání vhodná zejména pro již uvedený případ sporadických přenosů dat v procesní automatizaci.Obr. 8. Při využití metody cyklického dotazování a přeposílání jsou datové proudy s rezervovanou šířkou pásma přenášeny v každém cyklu postupně přes mezilehlá zařízení směrem k příjemciOvšem proces standardizace regulátorů využívajících cyklické dotazování a přeposílání je v současné době teprve v počáteční fázi. Proto není přesná implementace této procedury ještě finálně definována. Avšak je již jisté, že vzhledem k podobnosti s mechanismem, který používá plánovač TAS, bude i metoda cyklického dotazování a přeposílání vyžadovat, aby účastníci v síti používali synchronizační mechanismus sdílených hodin. Plánovaný třetí regulátor provozu, asynchronní, se od regulátoru s cyklickým dotazováním a přeposíláním liší v tom, že nevyžaduje mechanismus synchronizace. Proto je asynchronní regulace provozu velmi vhodná pro přenos prioritních datových paketů potřebných pro samotnou synchronizaci. Mechanismy asynchronní regulace provozu jsou však také na samém počátku procesu standardizace. Proto v době, kdy vznikal tento dokument, nebyla známa žádná přesná specifikace tohoto regulátoru provozu. 7. Společné používání regulátorů a plánovače provozuPoužití různých regulátorů provozu je vždy spojeno s výhradním přidělením jednoho z osmi stupňů priorit CoS z tagu VLAN specifickému algoritmu regulace nebo plánování. Jestliže zařízení podporuje plánovač TAS ve shodě s IEEE 802.1Qbv, regulátor provozu CQF ve shodě s IEEE P802.1Qch a striktní přidělování priorit ve shodě s IEEE 802.1Q – jež je běžnou součástí téměř všech moderních switchů –, mohou být těmto plánovacím a regulačním mechanismům v konfiguraci zařízení přiřazeny různé priority CoS. Například pro mechanismus striktního přidělování priorit mohou být přiděleny priority 7, 4, 3, 2, 1 a 0 a mohou být využívány pro přenos dat BE. Pro implementaci komunikace s požadavky na hard a soft reálný čas může být priorita 5 přidělena regulátoru cyklického dotazování a přeposílání a priorita 6 plánovači TAS. Tímto způsobem je zajištěna koexistence různých tříd provozu na jedné síti a prioritizace odpovídajícími mechanismy.Předpokladem pro to ovšem je, aby všechna zařízení v síti podporovala tagy VLAN ve shodě s IEEE 802.1Q a současně plánovací a regulační mechanismy potřebné pro zpracování datového provozu. 8. Prevence interferencí provozu vstupními filtry a nastavením pravidelV systému, kde se všichni účastníci chovají tak, jak se od nich očekává, nabízejí popsané standardy TSN všechny mechanismy potřebné pro deterministický přenos dat. Ovšem popsané mechanismy vyžadují vždy kompletní příjem rámců, stejně jako zpracování rámců (i rozdělených) ve switchích, které je přeposílají, jakož i v přijímajících koncových zařízeních. V důsledku toho může náhodně nebo záměrně špatně nakonfigurované zařízení výrazně narušit provoz mechanismů TSN, jako je plánovač TAS, chybně přidělenými prioritami CoS nebo nadměrným zatížením zdrojů, které jsou mu přiděleny.Aby se tomu zabránilo, jsou pracovní skupinou IEEE 802.1 vyvíjeny dodatečné mechanismy TSN, které umožňují zahodit ty datové rámce, jež byly v čase příjmu chybně přiřazeny (IEEE P802.1Qci14). Tento mechanismus navíc umožňuje vyloučit datové proudy reálného času, které využívají více než svou rezervovanou šířku pásma, a tak vytvořit pravidla pro datové proudy. A nakonec, TSN může používat již existující bezpečnostní mechanismy druhé vrstvy komunikačního modelu, tedy MACsec (IEEE 802.1AE15). To umožňuje zajistit autentizaci vysílajícího, takže přeposílány jsou jen ověřené ethernetové rámce. Takto je možné čelit mnoha útokům a scénářům s chybně nakonfigurovanými účastníky komunikace v síti. 9. Raději zabezpečit než řešit následky: redundance komunikační cestyKromě chybně nakonfigurovaných účastníků sítě mohou selhání časově deterministické komunikace způsobit také nefunkční síťové komponenty nebo přerušený kabel. Aby se zabránilo ztrátám paketů při takovém přerušení, vyvíjí IEEE protokol redundantní komunikace IEEE P802.1CB16, který využívá mechanismy podobné již existujícím redundantním mechanismům: HSR (High Availability Seamless Redundancy) a PRP (Parallel Redundancy Protocol). Jedním z cílů je udržet kompatibilitu s HSR a PRP, které jsou specifikovány v IEC 62439-3. IEEE P802.1CB zahrnuje statické redundantní procedury, v nichž jsou redundantní přenosové cesty aktivní permanentně. Při selhání se tak nevyskytuje žádné zpoždění způsobené přepnutím jedné komunikační cesty na druhou.Pro dosažení plné redundance podle IEEE P802.1CB jsou ethernetové rámce, které mají být přenášeny, replikovány už na začátku redundantní přenosové cesty a následně přeposílány prostřednictvím několika komunikačních cest. Obvykle k replikaci dochází buď přímo ve vysílajícím zařízení, nebo, v případě, že koncové zařízení nepodporuje redundantní síťové spojení, jak je znázorněno na obr. 9, v prvním síťovém zařízení komunikační cesty. Když data dorazí do cíle, první redundantní datový paket je přeposlán ve směru daném aplikační vrstvou. Duplikované pakety přijaté po prvním paketu jsou rozpoznány prostřednictvím pole redundance v ethernetové hlavičce a vymazány. Tak je zaručeno, že je redundantní přenos dat podle IEEE P802.1CB transparentní pro vyšší vrstvy síťového stacku a není třeba jej brát v úvahu.Obr. 9. V případě plně redundantního protokolu IEEE P802.1CB jsou ethernetové rámce replikovány na začátku redundantní přenosové cesty a duplikované pakety jsou později vyloučenyVe srovnání s HSR a PRP nabízí redundantní mechanismus vyvinutý v kontextu IEEE P802.1CB výhodu, že jej lze použít v libovolné topologii. Není proto omezen na kruhovou topologii nebo topologie s kompletně nezávislými sítěmi, které jsou bezpodmínečně vyžadovány jinými mechanismy. Mechanismus podle IEEE P802.1CB navíc není omezen na právě dvě redundantní cesty. Pro omezení pravděpodobnosti ztráty paketu je v IEEE P802.1CB možné využívat i více redundantních přenosových cest. Ovšem v tomto případě musí být zaručeno, že všechny redundantní cesty podporují zaručenou dobu odezvy vyžadovanou aplikací. Odpovídající správa požadavků a konfigurace síťových cest TSN jsou proto důležitou součástí fungování uzavřeného systému TSN skládajícího se ze síťových zařízení a systému správy sítě. 10. Konfigurace kompletních sítí TSNJiž bylo vysvětleno, že sítě TSN využívají mnoho standardů a mechanismů, které uspokojují různé požadavky deterministického přenosu dat. Pro implementaci těchto rozdílných mechanismů společně v jedné síti a pro možnost nastavit parametry síťových zařízení – nezávisle na jejich výrobci – je vyžadována standardizovaná podoba konfigurace kompletních sítí TSN. Postup konfigurace musí umožnit využití mechanismů TSN, jako jsou nucené rozdělení ethernetových rámců nebo aktivace redundantního přenosu dat, a to podle požadavků aplikace. Navíc musí být parametrizovány a konfigurovány mechanismy TSN využívané v síti, jako plánovač TAS, včetně aspektů, jako jsou doba cyklu, priority CoS a časové sloty po data reálného času.Pro konfiguraci sítí TSN nyní pracovní skupina IEEE 802 vyvíjí tři různé modely (IEEE 802.1Qcc17): centralizovaný, decentralizovaný a hybridní. Pro všechny tři přístupy je společné, že konfigurace může být do velké míry zautomatizována, aby bylo zaručeno, že konfigurování sítí TSN zůstane zvládnutelné. Jedním z požadavků je, aby koncová zařízení oznámila svoje požadavky na komunikaci. Podle takto oznámených požadavků se potom konfigurují odpovídající síťové prvky.Základní proces konfigurace sítě TSN je následující: nejprve je identifikován mechanismus TSN, který je v síti podporován, a je-li to třeba, je aktivován. Dále vysílající zařízení, označované talker (mluvčí), oznámí informaci o datovém proudu, který chce přenášet. Tato informace obsahuje identifikované charakteristiky, jako jsou cílová adresa MAC a priority CoS. Koncové zařízení, které má o datový proud zájem, označované jako listener (posluchač), se prostřednictvím oznámených informací může registrovat pro příjem datových paketů spojených s datovým proudem.Obr. 10. Při uplatnění centralizovaného přístupu ke konfiguraci komunikují koncová zařízení přímo s centrální konfigurační instancíTři plánované přístupy ke konfiguraci se od sebe liší tím, jak jsou požadavky přenášeny a zpracovávány. V centralizovaném přístupu mluvčí a posluchač komunikují prostřednictvím přímého spojení koncových zařízení vytvořeného prostřednictvím (logické) centrální konfigurační instance zvané CNC (Centralized Network Configuration), jak je ukázáno na obr. 10. Instance CNC vypočítá časový slot pro nový datový proud na základě informací o topologii sítě a již rezervované kapacitě přidělených zdrojů a následně nakonfiguruje účastníky komunikace, kteří do ní budou zapojeni. Pro spojení mezi mluvčím, posluchačem a CNC může být použit např. protokol OPC UA. Switche mohou být konfigurovány prostřednictvím stávajících protokolů pro správu síťových zařízení, jako je např. SNMP (Simple Network Management Protocol).U decentralizovaného přístupu, na rozdíl od centralizovaného, jsou požadavky koncových zařízení distribuovány do celé sítě (obr. 11). Společná konfigurace mechanismů TSN je potom založena na lokální informaci, jež je k dispozici v každém zařízení. V této souvislosti navrhla pracovní skupina IEEE 802 plán adaptace protokolu SRP (Stream Reservation Protocol), který byl navržen pro předchůdce standardu TSN, síť AVB (Audio- and Video Bridging), na požadavky TSN.Obr. 11. Decentralizovaný a hybridní přístup nabízejí konfigurační rozhraní koncových zařízení, které je nezávislé na konfiguračním modeluHybridní přístup představuje unifikaci centralizovaného a decentralizovaného přístupu. Stejně jako v decentralizovaném přístupu oznamují koncová zařízení své požadavky do sítě decentralizovaným operačním protokolem, aktuální konfigurace TSN se však nastavuje centralizovaně, jak je ukázáno ve spodní části obr. 11. Výhodou této metody je to, že koncovému zařízení stačí, když podporuje jeden jediný konfigurační protokol, ale síť může být spravována centralizovaně i decentralizovaně. Ovšem pro tento přístup je nutné doplnění SRP do standardů IEEE 802.Ačkoliv všechny tři popsané konfigurační mechanismy jsou stále ještě v procesu standardizace, je již nyní možné pro konfiguraci dostupných mechanismů TSN použít standardizovaná rozhraní, např. SNMP.To umožňuje manuálně určovat doby cyklů a časové sloty plánovače TAS prostřednictvím odpovídajícího nástroje pro správu sítě, např. průmyslového protokolu HiVision od firmy Hirschmann (obr. 12). Obr. 12. Protokol Hirschmann Industrial HiVision umožňuje manuální výpočty a dohled nad sítí TSN11. Závěr a výhledySítě TSN umožňují, poprvé v historii, deterministický přenos dat prostřednictvím standardního Ethernetu podle IEEE 802.1 a 802. 3. Spektrum provozních vlastností sítí TSN dovoluje používat je v různých oborech, často s velmi odlišnými požadavky na doby odezvy, rozptyl doby odezvy (jitter) a odolnost proti chybám. Proces standardizace v oblasti časově citlivých sítí ovšem stále není dokončen a očekává se, že bude trvat ještě několik let. V důsledku toho jsou mnohé mechanismy TSN ještě v procesu vývoje a standardizace. Současně je možné si představit, že ke stávající skupině TSN přibudou ještě další mechanismy.Ústřední mechanismy protokolu TSN jsou ale již kompletní a úspěšně se používají. Tyto mechanismy, jako plánovač Time-Aware Scheduler – TAS, mohou být integrovány do konkrétních produktů a bezprostředně využívány. Standardizační proces prostřednictvím IEEE 802 současně zaručuje zpětnou kompatibilitu: sítě TSN, které jsou již v provozu, budou moci být využívány i v budoucnu. Je proto možné říci, že sítě TSN nejsou jen komunikačním standardem budoucnosti – jejich čas již je tu. Literatura:[1] IEEE 802. 1. Time-Sensitive Networking Task Group [online]. 2017 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: http://www.ieee802.org/1/pages/tsn.html[2] IEEE 802.1Qbv-2015 - IEEE Standard for Local and metropolitan area networks – Bridges and Bridged Networks – Amendment 25: Enhancements for Scheduled Traffic [online]. 2016 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/802_1Qbv-2015.html[3] IEEE 802.1Qbu-2016 – IEEE Standard for Local and metropolitan area networks – Bridges and Bridged Networks – Amendment 26: Frame Preemption [online]. 2016 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/802_1Qbu-2016.html[4] IEEE 802.3br-2016 – IEEE Standard for Ethernet Amendment 5: Specification and Management Parameters for Interspersing Express Traffic [online]. 2016 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/802_3br-2016.html[5] IEEE 802.1AB-2016 – IEEE Standard for Local and metropolitan area networks – Station and Media Access Control Connectivity Discovery [online]. 2016 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/802_1AB-2016.html[6] IEEE 1588-2008 – IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems [online]. 2008 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/1588-2008.html[7] IEEE 8802-1AS-2014 - ISO/IEC/IEEE International Standard for Information technology – Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Part 1AS: Timing and synchronization for time-sensitive applications in bridged local area networks [online]. 2014 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/8802-1AS-2014.html[8] DREHER, Andreas, Dirk MOHL a Markus SEE­HOFER. Precision Clock Synchronization: The Standard IEEE 1588 [online]. Neckartenzlingen, Germany: Hirschmann Automation and Control [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://wwsinternational.com.au/Hirschmann/Download%20Centre/technology-and-whitepaper/white%20papers/5299_white_paper_ieee1588_en_v1-2.pdf[9] IEEE P802.1AS-Rev – Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications [online]. 2019 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://1.ieee802.org/tsn/802-1as-rev/[10] IEEE 802.1Qav – Forwarding and Queuing Enhancements for Time-Sensitive Streams [online]. 2009 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: http://www.ieee802.org/1/pages/802.1av.html[11] IEEE P802.1Qch – Cyclic Queuing and Forwarding [online]. 2015 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://1.ieee802.org/tsn/802-1qch/[12] IEEE P802.1Qcr – Bridges and Bridged Networks Amendment: Asynchronous Traffic Shaping [online]. 2018 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://1.ieee802.org/tsn/802-1qcr/[13] BOIGER, Chistian. Class A Bridge Latency Calculations: IEEE 802 Plenary Meeting [online]. Dallas, USA: Hochschule Deggendorf, 2010 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: http://www.ieee802.org/1/files/public/docs2010/ba-boiger-bridge-latency-calculations.pdf[14] IEEE P802.1Qci – Per-Stream Filtering and Policing [online]. 2016 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://1.ieee802.org/tsn/802-1qci/[15] IEEE 802.1AE-2006 – IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Media Access Control (MAC) Security [online]. 2006 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://standards.ieee.org/standard/802_1AE-2006.html[16] IEEE P802.1CB – Frame Replication and Elimination for Reliability [online]. 2017 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://1.ieee802.org/tsn/802-1cb/[17] IEEE P802.1Qcc – Stream Reservation Protocol (SRP) Enhancements and Performance Improvements [online]. 2018 [cit. 2019-03-18]. Dostupné z: https://1.ieee802.org/tsn/802-1qcc/ Dr. René Hummen, Stephan Kehrer, Dr. Oliver Kleineberg, Hirschmann Automation and Control GmbHKompetenční centrum BeldenS tím, jak roste složitost komunikačních systémů, vzrůstají i požadavky na jejich návrh, implementaci a údržbu. Pro uživatele hraje rozhodující roli získávání a ověřování nejnovějších odborných znalostí. Belden jako spolehlivý partner pro oblast komunikace nabízí odborné konzultace, projektování, technickou podporu, technická školení a prezentace produktů, a to vše z jednoho zdroje: kompetenčního centra Belden. Navíc nabízí možnost dosáhnout správné kvalifikace pro každý obor prostřednictvím světového programu certifikátů v oblasti průmyslových komunikačních sítí. Zkušenosti výrobce, mezinárodní servisní síť a přístup k externím odborníkům zaručují klientům nejlepší podporu pro produkty značek Belden, GarrettCom, Hirschmann, Lumberg Automation a Tofino Security.

Nové funkční moduly WAGO TOPJOB® S s ovládáním tlačítky

Společnost WAGO nabízí funkční moduly ovládané tlačítkem, které vycházejí z úspěšné řady svorek TOPJOB® S, určených k montáži na lištu DIN. Nové moduly umožňují uživatelům využívat v celém bloku svorek pohodlné ovládání tlačítky. Nové svorkové moduly pro odpínání a měření a pojistkové moduly jsou určené pro vodiče o průřezu 2,5 mm2 (14 AWG) a využívají osvědčené připojení technikou Push-in CAGE CLAMP®. Do svorek lze připojit pevné i vícedrátové vodiče, stejně jako jemně slaněné vodiče s dutinkou – stačí je zasunout do svorky s klecovou pružinou. Jednoduché a intuitivní ovládání usnadňuje oranžová barva tlačítka. Pro uvolnění svorky prostřednictvím tlačítka lze použít jakýkoliv běžný nástroj. Odpínací moduly pro testování a měření umožňují spolehlivě rozpojit obvod integrovaným nožovým odpínačem nebo samostatnou odpínací zásuvkou. Jak nožový odpínač, tak odpínací zásuvka dovolují vizuální kontrolu stavu sepnutí. Tyto funkční moduly se od ostatních svorkových modulů odlišují dobře viditelnou oranžovou barvou. Pojistkové moduly TOPJOB® S spolehlivě chrání zařízení před poškozením zkratem. Sortiment zahrnuje moduly pro skleněné trubičkové pojistky a pro miniaturní automobilové nožové pojistky. Vypálené pojistky lze snadno a rychle vyměnit. Na vypálenou pojistku upozorňuje indikační LED.  Pro bezpečné a cenově výhodné propojení je k dispozici široký sortiment můstků. Použití těchto funkční modulů na lištu DIN usnadňuje to, že využívají stejnou širokou řadu příslušenství jako funkční moduly TOPJOB® S s ovládacím otvorem.   WAGO-Elektro, spol. s r. o., tel.: 261 090 143, e-mail: info.cz@wago.com, www.wago.cz  

Murrelektronik MICO Pro – nyní s vlastním napájením

Každá minuta, na kterou se technologický proces zastaví, je velmi drahá. Jednou ze specializací společnosti Murrelektronik je vývoj zařízení, která výpadkům předejdou, nebo minimalizují jejich dopady. Mezi taková zařízení patří odrušovací moduly, schopné absorbovat přebytečnou energii z napěťových špiček, síťové filtry, odstraňující nežádoucí rušení v napájecí síti a také redundantní moduly, starající se o okamžité připojení záložního zdroje a vyrovnávací bateriové i ultrakondenzátorové moduly, schopné překlenout výpadky v řádech milisekund až hodin. V neposlední řadě přispívají k hladkému chodu provozů také komponenty MICO, speciálně navržené pro sledování a jištění proudových napájecích větví.Obr. 1.  MICO Pro je novým přírůstkem řady MICO Spustit video o modulech MICO. V komplexním napájecím systému s velkým počtem prvků je hospodárné a funkční jištění velkou výzvou. Pro elektronickou kontrolu výstupního napětí a proudu v provozech slouží spínané. Při výskytu zkratu nebo při přetížení ovšem reagují odpovědné ochranné prvky (např. jističe) pomaleji než zdroj. Tím znemožní přesnou identifikaci vzniklé poruchy, a to může vést až k výpadku napájení nebo prohoření vodičů. Moduly MICO pomáhají tyto efekty eliminovat. Díky inteligentní elektronice dokáže MICO rozlišit typ zátěže (induktivní, kapacitní), a tím zasažený kanál odpojit dle pravidla: „tak brzy, jak je potřeba, ale tak pozdě, jak je možné.“ Nejmladším přírůstkem do rodiny do té doby kompaktních modulů MICO je modulární řada MICO Pro. Jednotlivé prvky výsledného bloku je možné vybrat přesně na míru potřebám konkrétního zákazníka, a to až do celkové proudové zátěže 40 A.  Obr. 2. Blok modulů MICO Pro lze sestavit podle konkrétních požadavků Obr. 3. Moduly MICO Pro pomohou eliminovat výpadky nebo prohoření vodičůZákladní vlastnosti modulů MICO Pro: •            zcela modulární, •            jištění 12 a 24 V DC, až do 40 A, •            lokální a vzdálená signalizace 90 % zatížení a odpojení,, •            lokální i vzdálené vypnutí a restart •            pružinové svorky push-in, •            propojení pomocí lišty – žádné drátování, •            místo pro popisový štítek na každém kanálu.  Spustit video o modulech modulech MICO Pro.Stáhnout brožuru o modulech MICO Pro.  Sestavit si vlastní sestavu Mico Pro? Několik kliknutí  stačí.  Aby byla volba vhodných prvků ještě jednodušší a přehlednější, mohou zákazníky k dispozici online konfigurátor sestav. Spustit konfigurátor sestav MICO Pro. Kromě obyčejného vytváření kusovníku konfigurátor umožňuje virtuální nastavování proudů, počítá celkový proud sestavy, a dokonce umožňuje vytvořit text na popisových štítcích. Třešničkou na dortu je pak v reálném čase vykreslovaná 3D vizualizace, která dává jasnou představu o vzhledu a rozměrech budoucího jisticího systému. A pokud snad zapomenete do seznamu přidat lišty pro rozvod napájení v systému, aplikace na to před vložením do nákupního košíku sama upozorní.  Mico Pro PS – nový přírůstek do rodiny Mico s integrovaným zdrojem napájeníVšechny verze inteligentních modulů MICO až dosud vyžadovaly přivedení 24 V DC z napájecího zdroje až na vstupní svorky. To nyní odpadá díky nejnovějšímu přírůstku do rodiny – napájecím zdrojům MICO Pro. Tyto zdroje je možné nainstalovat do sestavy namísto 24V napájecího modulu. K dispozici je varianta 5 A (šířka 54 mm) a 10 A (šířka 74 mm). Silnější verzi zdroje lze navíc provozovat paralelně ve dvou do systému tak lze přivést až 20 A.  Zdroje MICO Pro PS mají tyto charakteristiky: •            možnost napájení systému 230 V AC, •            nastavitelné výstupní napětí 24 až 28 V DC, •            5a varianta s šířkou pouhých 54 mm, •            schopnost paralelního provozu dvou zdrojů 10 A, •            integrovaná interní komunikace se zbytkem systému  Co poskytne zákazníkům nový zdroj Mico pro PS: •            úsporu času, prostoru i financí, •            variabilitu, •            znásobení výkonu, •            možnost diagnostiky pro celý systém MICO.  Moduly MICO Pro PS v online shopu Moduly inteligentního elektronického sledování proudu MICO jsou na českém, evropském i globálním trhu již roky stálicí. Tisíce zákazníků po celém světě dělí a jistí své napájecí větve těmito šikovnými pomocníky. Díky napájecím zdrojům MICO Pro s možnostmi integrace je od teď práce s nimi ještě jednodušší. Za poslední rok bylo v ČR prodáno 7 500 modulů MICO, což odpovídá 20,5 kusům za den, včetně víkendů a svátků. Spustit videa o produktech Murrelektronik. Spustit video o propojovací technice Murrelektronik - Stay connected

Roboterwerk se při značení dronů spoléhá na laserové značicí zařízení Panasonic

Vyrábět značení na sklo nebo keramiku, které by bylo vysoce kontrastní a současně odolné proti otěru, extrémní teplotě a dalším nepříznivým vlivům, není jednoduché. Laserová značicí zařízení Panasonic to zvládnou. Ve vzduchu nad námi létá stále více a více dronů. Pro jejich provoz existují přísná pravidla (v časopise Automa jste se o nich mohli dočíst v článku Vlastimila Kříže z VUT v Brně s názvem Právní aspekty provozu bezpilotních letadel – dronů, roč. 2016, č. 1, str. 10 až 14, http://www.automa.cz/Aton/FileRepository/pdf_articles/54400.pdf). Přesto nejsou žádnou výjimkou incidenty, ať jde jen o ilegální pořizování snímků s potenciálním narušením soukromí, nebo dokonce o nebezpečné lety v prostoru ochranného pásma letiště. Společnost Roboterwerk z bavorského městečka Obing se již dlouho zabývá problémem, jak dron identifikovat a dohledat jeho vlastníka. Firma se již od roku 2002 zabývá výrobou autonomních robotů určených pro venkovní provoz, jak kolových, tak létajících – dronů. V Německu platí nařízení spolkového ministerstva dopravy, podle nějž musí být všechny drony s dopadovou energií větší než 80 J (tedy zjednodušeně řečeno tak velké, že by při pádu mohly zranit člověka) opatřeny registrační značkou, podle níž bude možné provozovatele dronu dohledat. Podobné pravidlo bude od roku 2020 platit v rámci nového celoevropského nařízení o společných pravidlech v oblasti civilního letectví i v České republice. Obr. 1. Identifikační štítek dronu z tenkého skla nalepený speciálním lepidlem odolá i při požáru lithiových baterií Odborníci společnosti Roboterwerk se však netají tím, že s nařízením, které má bojovat proti používání dronů v rozporu s pravidly o jejich provozu, nejsou spokojeni. Jsou totiž přesvědčeni, že mnohé z hliníkových štítků, vyžadovaných nařízením, ač by měly být ohnivzdorné, nezůstanou v případě vážné nehody čitelné. Malé a střední bezpilotní letouny sice nemívají spalovací motor, tedy nádrže s palivem, které může začít při havárii hořet, ale lithiové baterie, které se v dronech nejčastěji používají, jsou také nebezpečné.  Identifikace podle zákona i ochrana před odcizením Materiály záporných elektrod lithiových baterií bývají hořlavé a na vzduchu samovznítitelné, materiály kladných elektrod zase obsahují materiál se značným obsahem chemicky vázaného kyslíku, a proto hoření podporují. V důsledku toho dosahuje teplota při požáru baterií až 660 °C. Takovou teplotu žádný hliníkový štítek nevydrží, a tudíž provozovatele havarovaného dronu již není možné identifikovat. S ohledem na to vyvinuli technici Roboterwerk s partnerskými firmami, mj. i s firmou Panasonic, jiný, odolnější způsob značení dronů. Úkolem bylo najít materiál, který odolává vysokým teplotám. Vhodným řešením se ukázalo speciální tenké sklo. Značení se na něm zhotovuje laserovým označovačem Laser Marker od firmy Panasonic. Údaje na štítku zůstanou čitelné i při požáru, protože materiál i značení odolávají teplotám do 800 °C (obr. 1). Dalším problémem klasických štítků je snadná možnost jejich padělání. Každý, kdo si koupí štítek, na něj může uvést nepravdivé údaje. Na štítcích od firmy Roboterwerk jsou proto navíc speciální mikroznačky, v nichž jsou zakódované ověřené údaje o vlastníkovi.  Laserová značení na tenké sklo Přesné a trvanlivé označení na tenký skleněný štítek se vyrábím značicím zařízením Laser Marker od firmy Panasonic. Pro výrobu značení na sklo nebo keramiku se používá speciální technologie značení, při níž v materiálu nevznikají tepelným pnutím trhliny. Vysoce kontrastní černé značky jsou odolné proti otěru, vlivům počasí, rozpouštědlům i dalším chemikáliím. Je tak zaručena správná a spolehlivá identifikace provozovatele dronu i jeho ochrana před krádeží a zneužitím.   [Tisková zpráva Panasonic, prosinec 2017.] (Bk)

Vícefázová měření hladiny? Jaký princip zvolit je stále výzvou

Rozhraní nebo vícefázová měření hladiny nalezneme v petrochemii v mnoha různých procesech. Zatímco měření hladiny prošlo dlouhou cestou a je nyní účinně vyřešeno, vícefázová měření hladiny je nadále velkou výzvou. Není jednoznačně určeno, jaký princip měření zvolit pro kterou technologii.

Síťová technika Murrelektronik pro propojení strojů a zařízení

Zapojení strojů a zařízení do ethernetových sítí je velmi častým požadavkem jejich provozovatelů. V průmyslových provozech se v současnosti často řeší přechod ze sítě Profibus na Profinet a vybudování flexibilní hvězdicové struktury pomocí switchů. Murrelektronik nabízí vhodné komponenty pro hospodárné a účelné síťové propojení ethernetových modulů: výkonné switche a široký sortiment připojovacích kabelů. Prohlédněte si úplnou nabídku síťové propojovací techniky Murrelektronik včetně panelového rozhraní Modlink MSDD.  Switche v nejrůznějších provedeních K propojení strojů a zařízení do sítě je možné nalézt v nabídce společnosti Murrelektronik vhodné switche pro každou úlohu.  Nespravovaný switch Hodí se pro sítě, kde konfigurační nebo diagnostické možnosti nehrají žádnou roli. Má tyto charakteristiky:– rychlá a snadná instalace,– uvedení do provozu (bez náročného programování (plug & play),– velká rozmanitost variant,– priorizace telegramů Profinet.Prohlédněte si nespravované switche v provedení Compact s krytím IP20 Spravovaný switch Lite Je vhodný pro připojení účastníků sítě ethernet v řízených (managed) sítích. Vyznačuje se těmito vlastnostmi: četné síťové nástroje a konfigurační možnosti,integrovaný webový server,rozsáhlé diagnostické funkce,vzdálená údržba prostřednictvím OpenVPN,priorizace telegramů Profinet.Spravovaný switch ProfinetJe určen pro připojení zařízení s rozhraním Profinet ve hvězdicové nebo stromové struktuře. Má tyto funkce: integrovaný webový server,integrace prostřednictvím knihoven GSDML,rozsáhlé funkce Profinet,rozsáhlé diagnostické funkce,vzdálená údržba prostřednictvím OpenVPN.Prohlédněte si spravované switche TREE s krytím IP20 a IP67 s dálkovým přístupem ke strojům a zařízením přes Internet prostřednictvím VPN.  Kabely a konektory pro efektivní instalaciMurrelektronik se nabízí širokou škálu kabelů pro zapojení ethernetových sítí. A to jak v krytí IP20 s konektory RJ45, tak do drsných průmyslových podmínek s krytím IP67 a konektory M12. Na výběr jsou kabely v mnoha provedeních: – úhlové varianty IP20 pro vizuálně elegantní a prostorově úsporné instalace– předmontované kabely v libovolných délkách a v jakékoli variantě, již od jednoho kusu– kabely s možností vlastní montáže konektoru,– plné stínění 360° pro bezpečnost přenosu dat. Další variantou jsou X-kódované gigabitové kabely dovolující rychlost přenosu až 10 GBit/s, které dovolují přenášet velký objem při vysoké rychlosti.  Prohlédněte si brožuru s veškerými informacemi pro objednání síťové techniky Murrelektronik včetně všech variant přepínačů i kabelů, jejich rozměrů, schémat zapojení a dalších informací.