Aktuální vydání

celé číslo

06

2018

Systémy strojového vidění

Výrobní a montážní linky

celé číslo

Když stroje obchodují se stroji

Nové, vysoce integrované obchodní platformy zcela zásadně mění zažité procesy výroby i obchodování směrem k úplné automatizaci a maximálnímu komfortu pro zákazníka. 

Jestliže se dříve hovořilo o automatizaci v průmyslu, šlo o strojové provádění konkrétního úkonu při výrobě nebo montáži produktu. V současné době ale do hry vstupuje internet, lokální sítě, inteligentní zařízení či senzory (obecně spadající do kategorie zařízení tzv. internetu věcí, IoT) a rovněž i inteligentní, učící se algoritmy na zpracování dat a řízení celých systémů. Nová úroveň automatizace je proto založena na vzájemném propojení a komunikaci všech systémů zapojených do výroby během celého výrobního cyklu. Novou úlohou automatizace, resp. systémů, které tuto automatizaci umožňují, je obstarání komunikace se zákazníkem, tedy reakce na jeho požadavky, naplánování výroby, zajištění potřebných surovin či materiálu, efektivní řízení samotné výroby i zajištění logistiky dodávek hotových produktů k zákazníkům a následného servisu. 

Náš zákazník, náš pán

Automatizace průmyslové výroby začíná již u zákazníků, resp. jejich požadavků. Aby mohli uspět na vysoce konkurenčním trhu, snaží se v současnosti většina výrobců vycházet vstříc svým zákazníkům a nabízet jim rozsáhlé možnosti individualizace svých produktů. Doba Henryho Forda, který ochotně nabízel automobily v barvě podle přání zákazníka, když tedy zákazník toužil zrovna po černém voze, je definitivně pryč. Dnešní zákazníci jsou totiž mimořádně nároční a vlivem globální konkurence mají z čeho vybírat.

S cílem uspokojit náročné požadavky zákazníků zavádějí výrobní firmy (v čele s automobilkami) internetové konfigurátory, ve kterých je možné si zkonfigurovat produkt na přání. Úroveň automatizace je v této oblasti ale zpravidla velmi nízká. Zákazníkem navolená konfigurace produktu skončí u obchodníka, který následně se zákazníkem řeší objednávku a poté předává podklady do výroby. Průmyslová automatizace ale může tento mezičlánek odstranit. Díky integraci podnikových systémů totiž může zákazník prostřednictvím konfigurátoru, v ideálním případě reprezentovanému mobilní aplikací, komunikovat přímo se systémem řízení výroby.

Pak se okamžitě, a bez nutnosti zapojení mnoha lidí na straně výrobce, dozví, zda je zvolená konfigurace produktu realizovatelná, jak dlouho bude výroba trvat, a též výslednou cenu. Systém řízení výroby si automaticky zjistí dostupnost potřebného materiálu, termín výroby na výrobní lince a nakonec rovnou rezervuje dopravu k zákazníkovi v systému pro řízení logistiky. Bude třeba objednat potřebný materiál a počkat na něj? Je zvolená konfigurace produktu (např. finální úprava povrchu) časově náročná? Konfigurátor může zákazníkovi rovnou nabídnout alternativy, aby se mohl rozhodnout, zda si počká, nebo upraví svoji poptávku, aby obdržel výrobek dříve. Takto vysoce personalizované jednání se zákazníkem je v současné době možné jen u velmi drahých produktů typu automobilů, ovšem je třeba počítat s tím, že se zásadně promítne do výsledné ceny produktů. Při využití automatizace je ale možné s malými náklady vysoce personalizovat i běžné průmyslově vyráběné produkty typu nábytku nebo oblečení. Zákazník navíc může v aplikaci ve svém chytrém telefonu přímo sledovat postup výroby, aniž by kdekoliv zjišťoval, bude-li jeho objednávka skutečně realizována v termínu.

Plně automatizované řízení výroby má kromě toho k dispozici ještě jednu přednost. Může totiž relativně snadno reagovat i na situaci, kdy si zákazník svoji volbu rozmyslí. Dokud ještě nebyla zahájena výroba, stále je možné ji přeplánovat, změnit barvu, mate­riál či jiné parametry – opět zcela bez zapojení lidí na straně výrobce. Zákazník se v konfigurační aplikaci opět ihned dozví, zda je úprava objednávky ještě možná, jak se případně prodlouží termín dodání a zda se změní cena. To vše znamená obrovský pozitivní posun v pohodlí zákazníka a značnou konkurenční výhodu pro výrobce, kteří se touto cestou naprosté personalizace vydají. Díky integraci podnikových systémů a automatizaci lze tento přístup navíc realizovat s nízkými náklady. 

Továrna na dosah

Personalizaci produkce přitom nahrávají i moderní výrobní metody, využívající např. aditivní technologie (3D tisk) a další automatizované postupy. Automatizace a robotizace mění přístup k průmyslové výrobě a pomáhají snižovat náklady. Roboty a inteligentní stroje lze ovládat na dálku a hlavní výhodou je možnost jejich plně autonomní práce. Zatímco v minulých desetiletích se průmyslová výroba přesouvala z vyspělých evropských zemí za levnou prací, továrny se stroji řízenými umělou inteligencí se bez méně kvalifikované lidské práce téměř zcela obejdou. Tím pomine hlavní důvod stěhování výrobních závodů za levnou pracovní silou a naopak se otevře možnost ušetřit na dopravě materiálu i hotových produktů díky vhodnějšímu umístění továrny. Lze se tedy dočkat doby, kdy se budou nové výrobní závody opět budovat v Evropě, blíže ke konečným spotřebitelům jejich produktů. Dalším přínosem bude i zkrácení celého produkčního cyklu a výrobky se k zákazníkům dostanou mnohem rychleji. 

Údržba na zavolanou

„Chytrou“ továrnu z obyčejného výrobního závodu ale nedělá jen využití autonomních strojů řízených inteligentními systémy. Podstatou je vzájemná komunikace strojů – i mezi různými podniky. S využitím senzorů zapojených do tzv. internetu věcí je možné nepřetržitě sbírat a vyhodnocovat stále větší množství dat z provozu strojů i celých výrobních linek. Tato technologie se dnes využívá např. v leteckém průmyslu, kdy třeba letadlo Boeing 787 za hodinu letu vygeneruje 40 terabajtů dat. Nepřetržitě lze monitorovat mechanické a elektrické podmínky, provozní efektivitu a množství dalších ukazatelů výkonnosti. Takto získané poznatky umožňují naplánovat činnosti údržby s ohledem na maximální intervaly mezi opravami při současné minimalizaci počtu neplánovaných odstávek způsobených výpadky systémů a snížení souvisejících nákladů. Systém identifikace hrozících poruch a předvídání optimálních časů údržby je označován jako prediktivní údržba (predictive maintenance), popř. proaktivní údržba (proactive maintenance)1). Jejím cílem je včasná reakce a vykonání nezbytných servisních zásahů ještě dříve, než se stroj či jiné zařízení porouchá a způsobí neplánovanou, a často velmi nákladnou, odstávku výroby.

Mezi hlavní výhody proaktivní údržby patří minimalizace počtu servisních odstávek (plánovaných i neplánovaných), přičemž potřebné servisní zásahy lze předem plánovat s ohledem na vytížení výrobních zařízení. Proaktivní údržba rovněž pomáhá zvyšovat spolehlivost výrobních zařízení, snižovat náklady na údržbu a ve výsledku zlepšuje celkovou efektivitu sledovaných systémů. Investice do dostupných řešení mají velmi krátkou návratnost a zároveň zcela mění postupy údržby. Již nyní je proaktivní údržba vyspělým a prověřeným konceptem např. v leteckém průmyslu. Aerolinky po celém světě využívají proaktivní údržbu leteckých motorů již více než pět let a experti na tuto oblast nyní přinášejí svoje dovednosti do dalších odvětví.

Jelikož zde stále jde o inteligentní, plně autonomní a propojené systémy, je prediktivní údržba důležitá ještě v jednom ohledu. Do továren jsou postupně zaváděny stroje, které si na základě vyhodnocení parametrů svého provozu naměřených senzory dokážou rovnou objednat potřebné náhradní díly a zároveň rezervovat vhodný čas pro nezbytný servis – jak s ohledem na kalendář servisních techniků, tak i vzhledem k aktuálnímu plánu výroby. A je možné jít ještě o úroveň výš – tak jako si zákazník objedná požadovaný produkt plně elektronickou cestou, může si stroj nejen objednat potřebnou součástku ze skladu, ale i přímo zadat její výrobu – třeba i v úplně jiné továrně. Pomalu tedy nastává situace, kdy mezi sebou komunikují stroje z různých firem bez nutnosti zásahu jejich lidské obsluhy. 

Nastupují roboskladníci

Automatizace ve výrobě se neobejde bez integrace s logistikou, tedy dodávkami potřebného materiálu a dalších zdrojů, stejně jako s dopravou hotových produktů ke koncovým zákazníkům. Společným cílem automatizace je přitom zkracování průběžné doby dodávek zboží a materiálů v dodavatelském řetězci tak, aby bylo možné koncovému zákazníkovi nabídnout různé varianty výrobků za nízkou cenu a v krátké dodací lhůtě. Hlavním problémem je přitom komunikace mezi jednotlivými partnery v dodavatelském řetězci. Objednávky jsou dnes zpravidla zpracovávány ručně, ať už e-mailem, nebo prostřednictvím různých webových rozhraní. Plně automatizovanou, elektronickou výměnu dat (Electronic Data Interchange, EDI), která umožňuje zcela automatickou komunikaci informačních systémů zákazníka a dodavatele bez asistence člověka, v současné době využívají především firmy v automobilovém průmyslu a teprve postupně tento způsob komunikace přebírají i firmy z dalších odvětví.

Přínos automatizace v řízení distribuce zásob a zboží je přitom zcela zřejmý, už s ohledem na kritický nedostatek lidské pracovní síly. Největší světoví obchodníci směřují k automatizaci ve své logistice. Například Amazon šetří ročně desítky milionů dolarů, když k výběru zboží na základě objednávek zákazníků nebo naopak k doplňování nově dodaného zboží do regálů využívá ve svých logistických centrech po celém světě práci 45 tisíc robotů. Pro moderní roboty přitom není problém automaticky rozpoznávat různé druhy zboží a podle toho např. regulovat sílu potřebnou k jejich uchopení.

Ve výrobních firmách je třeba řešit kromě skladu hotových produktů také zásoby materiálu či součástek, ale princip je stejný – vždy jde o komunikaci mezi žadateli a skladem, kterou lze efektivně řešit s pomocí plánovacích algoritmů v podnikových informačních systémech a automatizovaných nástrojích pro pokročilé plánování. K integraci skladu s výrobními a logistickými systémy se v současné době využívá především označování zboží a zásob etiketami nebo čipy, automaticky načítanými skenery. Aby však bylo možné docílit skutečné funkčnosti celého systému, je třeba dosáhnout stoprocentního značení veškerého zboží a materiálu v celém dodavatelském řetězci. 

Prodejem služby teprve začínají

Systémy internetu věcí dokážou propojit obrovské množství zařízení na velké vzdálenosti a díky speciálním typům bezdrátových přenosových sítí je pro přenos dat vyžadováno jen minimum energie. Díky tomu je možné sledovat každou zásilku až ke koncovému zákazníkovi, bez ohledu na systém sledování zásilek využívaný konkrétním dopravcem. Zákazník tedy může být detailně informován nejen o průběhu výroby své zakázky, ale také o aktuálním stavu její dopravy na místo převzetí. S využitím zařízení internetu věcí může jít komfort služeb pro zákazníky ještě dál a usnadnit i převzetí zboží. Příkladem může být opět Amazon a jeho systém umělé inteligence v inteligentní asistentce Alexa. U zákazníků, kteří mají doma zařízení Amazon Echo a zároveň i servomotorem ovládaný zámek na dveřích připojený na internet, může Alexa dát povel k otevření dveří kurýrovi se zásilkou, aby bylo možné zboží doručit i v době, kdy není zákazník doma.

Služby zákazníkům by ale neměly končit doručením objednaného produktu či zboží. Právě naopak – prvotní objednávka otevírá obrovský prostor pro další práci se zákazníkem. Úkolem automatizace marketingu, která je nedílnou součástí rozsáhlejších obchodních systémů, je neúnavné oslovování zákazníků s nabídkami relevantních produktů a služeb na základě vysledování jeho nákupního chování. Zákazník, který si pořídil určitý produkt, pravděpodobně bude mít do budoucna zájem o doplňky k němu nebo třeba o spotřební materiál. Jestliže si tedy zákazník pořídí bazén, je namístě nabízet mu v pravidelných intervalech bazénovou chemii nebo služby týkající se čištění bazénů. Jistě ale nemá smysl posílat mu hromadné e-maily s nabídkami akčních slev na bazény jen proto, že během svého nákupu potvrdil souhlas se zasíláním obchodních nabídek. Avšak chybějící personalizace na základě realizovaných nákupů je stále ještě nejčastějším prohřeškem při oslovování zákazníků obchodníky. Firmy často buď nemají dostatek relevantních dat pro důslednou personalizaci oslovování zákazníků, nebo s nimi neumí jejich obchodní systém (pokud ovšem nějaký mají) odpovídajícím způsobem pracovat.

Efektivním řešením je opět automatizace. Tak jako si dnes umí firemní tiskárna objednat nový toner nebo papíry, mohou si i různé domácí spotřebiče objednávat potřebné zboží. Lednička nakupující na internetu jídlo podle receptů zadaných jejím majitelem chytrým telefonem je možná ještě příliš futuristická vize, ale pračka, která bude objednávat prací prostředky podle počtu cyklů praní, může pomoci zjednodušit starost o domácnost. Pro příklad si lze opět dojít do Amazonu, který nabízí objednávací tlačítka pro snadný nákup běžného spotřebního zboží a potravin. Po stisknutí tlačítka je vygenerována objednávka, kterou stačí jen potvrdit v mobilním telefonu. 

Pračka volá servis

Sítě internetu věcí, více než dostatečná úložná i výpočetní kapacita a již velmi nízká cena různých senzorů umožňují výrobcům shromažďovat a analyzovat ohromné množství dat z milionů různých zařízení. Tato zařízení potom mají výrobci určitým způsobem pod kontrolou i po jejich prodeji klientům. Na diagnostiku automobilů na dálku si lidé díky připojení jejich palubních jednotek k internetu již zvykli, ale tento trend bude postupovat dál. Třeba firma Bosch do svých praček montuje snímače, které sledují parametry jednotlivých pracích cyklů. Když např. odhalí, že má buben při ždímání otáčky jen 5 000 min–1 namísto nastavených 7 000, upozorní pračka servisní centrum a odešle údaje ze senzorů k vyhodnocení. Majitel pračky si přitom problému vůbec nemusí všimnout, protože se může třeba jen mírně lišit zvuk při ždímání a prádlo není zcela suché. Servisní centrum bude komunikovat přímo s pračkou a může se pokusit problém vyřešit aktualizací softwaru, a jestliže to nepomůže, kontaktuje svého zákazníka a nabídne mu opravu. Díky takovému prediktivnímu přístupu nemusí zákazník problém vůbec řešit. 

Nákupy bez emocí

Internet věcí a metody prediktivní údržby přinesou do světa výrobních podniků zcela novou obchodní situaci, kdy je na straně nakupujícího i prodávajícího stroj. Podobně jako v současnosti automatizované burzovní systémy budou se i výrobní roboty a další zařízení nebo třeba domácí spotřebiče rozhodovat na základě inteligentních, učících se algoritmů. Při nákupu strojů nepůjde o emoce, ale o zvážení parametrů, jako jsou cena, čas, spolehlivost dodávky nebo zkušenosti s kvalitou.

Nová průmyslová revoluce nespočívá ve strojích ani v dílčích softwarových systémech, které je řídí, ale především v možnostech integrace jednotlivých systémů pro marketing, obchod, zásobování, řízení výroby, logistiku či servis. Pouze souhra všech prvků výrobního řetězce řízená vysoce inteligentními systémy přinese skutečnou automatizaci a konkurenční výhodu. 

Peter Slávik, Sprinx Systems

„Internet věcí a metody prediktivní údržby přinesou do světa výrobních podniků zcela novou obchodní situaci, kdy je na straně nakupujícího i prodávajícího stroj. Podobně jako v současnosti automatizované burzovní systémy budou se i výrobní roboty a další zařízení nebo třeba domácí spotřebiče rozhodovat na základě inteligentních, učících se algoritmů. Při nákupu strojů nepůjde o emoce, ale o zvážení parametrů, jako jsou cena, čas, spolehlivost dodávky nebo zkušenosti s kvalitou.“

Peter Slávik, produktový manažer pro webová řešení společnosti Sprinx Systems, se specializuje především na systémy pro automatizaci obsluhy zákazníků a podporu rozvoje obchodu. Pracoval na řešeních pro firmy BMW, CK Fischer, SEVT nebo AXA.