Štvrtá etapa priemyselnej revolúcie

Automobilový priemysel patrí k najdynamickejšie sa rozvíjajúcim odvetviam svetovej ekonomiky. Veľmi rýchlo sa zdokonaľuje nielen konštrukcia automobilov, ale aj technologické procesy ich vývoja a výroby. V automobilke Mercedes-Benz, patriacej do koncernu Daimler, pripravili komplexnú tlačovú informáciu o nastupujúcej štvrtej etape priemyselnej revolúcie. Je dobré vedieť, kde ide vývoj a pripraviť na zmeny našu mladú generáciu. Nová etapa priemyselnej revolúcie nezasiahne len automobilový priemysel, postupne „presiakne“ do všetkých hospodárskych odvetví.

Čo bolo doposiaľ: Priemysel 1.0 až 3.0

Priemysel 4.0 opisuje súvislú digitalizáciu všetkých procesov. Priemysel 4.0 je ďalší stupeň priemyselnej revolúcie. Tu sú skoršie zlomové fázy:
• Priemysel 1.0/mechanizácia: prvá priemyselná revolúcia začína v Európe v druhej polovici 18. storočia a označuje prechod z agrárneho hospodárstva na masovú výrobu s deľbou práce.
• Priemysel 2.0/elektrifikácia: okolo roku 1860 začína na celom svete druhá priemyselná revolúcia. Elektrická energia umožňuje ďalšiu racionalizáciu výrobných procesov.
• Priemysel 3.0/automatizácia: v 60. a 70. rokoch 20. storočia začína tretia priemyselná revolúcia. Počítačová technika a mikroelektronika opäť priniesli obrat.

Súčasné výzvy

Automobilové odvetvie stojí pred zásadnými zmenami. Okrem elektrifikácie hnacieho ústrojenstva, autonómneho jazdenia a otvorenia nových trhov je budičom tejto zmeny najmä digitalizácia. Toto spojenie fyzického a digitálneho sveta je často označované heslom „Priemysel 4.0“. Zosieťovanie celého cyklu pridanej hodnoty v reálnom čase je dnes pre Mercedes-Benz už viac ako iba vízia. V stredobode je pritom vždy človek ako zákazník a zamestnanec.

„Všetky veľké trendy v automobilovom priemysle sú už dnes poháňané digitalizáciou alebo sa poháňajú vpred samé. Naším cieľom je byť poprednou a najinovatívnejšou automobilkou na svete aj v oblasti digitálnych technológií,“ uvádza Dr. Dieter Zetsche, predseda predstavenstva Daimler AG a vedúci divízie Mercedes-Benz Cars.

„Pod pojmom ‚Priemysel 4.0‘ v Mercedes-Benz rozumieme digitalizáciu celého cyklu pridanej hodnoty od konštrukcie a vývoja cez výrobu, kde má pojem svoj pôvod, až po predaj a servis,“ vysvetľuje Markus Schäfer, člen predstavenstva Mercedes-Benz Cars, zodpovedný za výrobu a manažment zásobovacieho reťazca, Daimler AG. „Pre nás v spoločnosti Daimler je jasné, že digitálny obrat zásadne zmení naše odvetvie. Platí to pre metódy, podľa ktorých vyvíjame, plánujeme a vyrábame naše vozidlá. Dotýka sa to spôsobu, ako vstupujeme s našimi zákazníkmi do kontaktu. A v neposlednom rade budú môcť tento digitálny obrat zažiť na našich výrobkoch.“

Potenciál digitálnej revolúcie je veľký: ak sa človek, stroj a priemyselné procesy inteligentne zosieťujú, môžu rýchlejšie vznikať individuálne výrobky vo vysokej kvalite. Náklady na výrobu možno nastaviť tak, aby obstáli v konkurencii. Flexibilita je ďalší dôvod, prečo Mercedes Benz aktívne spoluutvára digitálny obrat: na celom svete rastie dopyt po osobných motorových vozidlách, úžitkových vozidlách a koncepciách mobility. Súčasne sú požiadavky zákazníkov na celom svete stále rozmanitejšie. Zatiaľ čo ešte v 70. rokoch 20. storočia značka Mercedes-Benz väčšinu požiadaviek zákazníkov pokryla troma základnými modelmi osobných motorových vozidiel, dnes ich je približne desaťkrát viac. V závode v Sindelfingene tak prakticky nikdy neschádzajú z pása dva úplne rovnaké automobily Triedy S. K tomu pristupuje stále širšia ponuka variantov pohonu – okrem benzínových a dieselových motorov sa stále viac presadzujú hybridné a čisto elektrické pohony.

A inovačné cykly sú stále kratšie. Na konci je vízia, že výroba automobilov sa zmení zo sériovej výroby na „veľkosť šarže 1 kus“ – každé auto bude vyrobené úplne podľa individuálnych požiadaviek zákazníka.

Od čistého výrobcu automobilov k poskytovateľovi mobilitných služieb zapojenému v sieti

Obrat je v plnom prúde: mobilitná služba car2go s počtom viac ako milión používateľov je najväčší systém na zdieľanie vozidiel na svete. Aplikácia moovel ukazuje používateľom, ako možno skombinovať tie najrozličnejšie dopravné prostriedky, s cieľom dostať sa z bodu A do bodu B – či už cez car2go, možnosť spoločného cestovania, taxík alebo verejnými dopravnými prostriedkami. Všetky tieto služby združila značka Mercedes-Benz pod jednu podznačku: Mercedes me. Pod ňou možno Mercedes-Benz vždy zastihnúť. Spektrum siaha od dohodnutia termínu s oddelením popredajných služieb cez individuálne prepojenie s vlastným vozidlom až po ponuku osobne nastavených finančných služieb. Okrem toho tu zákazník nájde ponuky, ktoré siahajú ďaleko nad rámec automobilu, ako napríklad aktivity životného štýlu a zábavné podujatia.
Príklad budúcej Triedy E: inteligentne vyvinutá, inteligentne vyrobená

Osoby, ktoré vyrástli v digitálnom svete, sa nazývajú „digitálni domorodci“. Aj budúca Trieda E konštrukčného radu 213 je „digitálny domorodec“: digitalizácia poznačila tento konštrukčný rad vo všetkých fázach a oblastiach od vývoja až po predaj. Digitálne riešenia ako zosieťovanie bezpečnostných a asistenčných systémov prispievajú k tomu, že Trieda E je zrejme tým najinteligentnejším sedanom vo svojom segmente. Početné inovácie umožňujú napríklad jazdiť poloautomaticky na diaľniciach a cestách nižšej triedy a na úzkych parkovacích miestach využiť zaparkovanie a vyparkovanie vozidla ovládané na diaľku prostredníctvom aplikácie v smartfóne. Systém komunikácie Car-to-X zavčasu upozorní na nebezpečenstvá ďaleko pred vozidlom. Moderná rádiová technika robí zo smartfónu kľúč od vozidla.

Už k okamihu spustenia výroby nasledujúcej Triedy E sa použije množstvo prvkov zo stavebnice „Smart Factory“. Medzi ne patria napríklad
• Augmented Reality (rozšírená realita): V rámci nej sa
reálny aktuálny stav na jednej obrazovke vizuálne prekryje virtuálnym požadovaným stavom. Takto sú na prvý pohľad zrejmé odchýlky. Tento postup sa používa pri plánovaní závodu, pri odskúšavaní montáže s virtuálnymi konštrukčnými dielcami a pri výrobe komponentov a prevádzkových prostriedkov, ako aj pri ich uvádzaní do prevádzky
• Virtuálna montáž: Podobne ako herná konzola ovládaním pohybu napodobňuje švih golfovou raketou a údery tenisovou raketou, pri virtuálnej montáži sú konštrukčné dielce so zarážajúcou podobnosťou montované do vozidla. Odskúšaním prostredníctvom avatara môžu skúsení zamestnanci odhadnúť, ako príslušnú prácu zvládnuť čo najlepšie – alebo či sú potrebné zmeny konštrukcie.
• Digitálny reťazec procesov: Schopnosť vyrábať vozidlo je zabezpečená už počas vzniku výrobku. Umožňuje to použitie digitálnych metód na zobrazenie digitálneho reťazca výrobných procesov.
• Zosieťovanie v rozsahu 360° (holá karoséria): Komplexná sieť 87 zariadení na výrobu holej karosérie, ktorá obsahuje 252 programovateľných logických automatov (SPS), 2400 robotov a 42 technológií (bodové zváranie, lepenie, zváranie laserom, mechanické spájanie atď.) konštrukčného radu 213 je zosieťovaná prostredníctvom približne 50 000 inteligentných sieťových účastníkov (IP adries).
• Spolupráca človek-robot: Pri kalibrácii projekčného displeja sa v súčasnosti používa robot s odľahčenou konštrukciou na pojazdnom vozíku. Nesie zameriavaciu kameru na ľahkom nosnom ramene z plastu vystuženého sklenými vláknami a cez jednostranný prístup tak dokáže zamerať ľavostranný a pravostranný variant. Doteraz kalibráciu vykonávali dva pevne nainštalované roboty za ochranným plotom.
Smart Factory: kompletne zosieťovaný reťazec pridanej hodnoty

Smart Factory je jadrom digitalizácie celého podniku. V Smart Factory sú výrobky, stroje a celé okolie navzájom zosieťované a spojené s internetom. Začlenením reálneho sveta do funkčného, digitálneho sveta možno vytvoriť takzvané „digitálne dvojča“, ktoré umožňuje v reálnom čase zobrazovať procesy, systémy a celé výrobné haly.

„Digitalizácia poskytuje šancu navrhovať naše výrobky individuálnejšie a výrobu efektívnejšie a flexibilnejšie. Výzva spočíva v tom, na jednej strane dlhodobo plánovať a súčasne na druhej strane krátkodobo vedieť reagovať na požiadavky zákazníkov a výkyvy trhu,“ vysvetľuje Markus Schäfer, člen predstavenstva Mercedes-Benz Cars, zodpovedný za výrobu a manažment zásobovacieho reťazca, Daimler AG.

So Smart Factory sleduje Mercedes-Benz päť hlavných cieľov:
• Väčšiu flexibilnosť: Smart Factory umožňuje ešte rýchlejšiu reakciu výroby na globálne výkyvy trhu a zmenený, ako aj individuálny dopyt zákazníkov. Digitálna výroba uľahčuje aj výrobu stále komplexnejších výrobkov.
• Lepšiu efektívnosť: hospodárne využívanie zdrojov, ako aj energie, budov alebo zásob je rozhodujúci faktor hospodárskej súťaže; súvislý digitálny reťazec procesov znamená aj ustavičnú inventúru: konštrukčné dielce sú kedykoľvek a všade identifikovateľné. Zariadenia možno ovládať odvšadiaľ.
• Väčšiu rýchlosť: flexibilné výrobné procesy, zjednodušené prispôsobenie existujúcich výrobných zariadení a inštalácia nových zariadení umožňujú dosiahnuť jednoduchšie a efektívnejšie výrobné postupy. To umožňuje kratšie cykly inovácie, inovácie produktov možno rýchlejšie zaviesť do viacerých konštrukčných radov (time-to-market).
• Príťažlivé pracovné prostredie: aktívna interakcia človeka a stroja aj cez nové používateľské prostredia zmení pracovný svet v mnohých oblastiach, ako napríklad kvalifikácia a ergonómia. Pri zohľadnení demografickej zmeny vyplývajú nové perspektívy pri návrhu budúcich pracovných a životných modelov.
• Inteligentnú logistiku: od konfigurácie a objednávky vozidla zo strany zákazníka, cez zistenie potreby konštrukčných dielcov a ich zaobstaranie až po výrobu a expedíciu. Formulácia vizionára: „Objednané vozidlo si samé vyhľadá miesto svojej výroby a stroje.“

Mercedes-Benz už dnes dokáže digitálne simulovať výrobný proces od lisovne až po finálnu montáž a zvládnuť tak komplexnosť moderných automobilov a ich výrobu: iba pri montáži je s týmto cieľom preskúmaných približne 4000 jednotlivých procesov a ich technická reálnosť je vyjasnená dlho pred rozbehom sériovej výroby.

Koncepcia Smart Factory bude postupne po jednotlivých častiach realizovaná v globálnej výrobnej sieti Mercedes-Benz. Prvé dva kroky sú pritom jasne definované a do značnej miery dosiahnuté:
• Mercedes-Benz dnes disponuje globálnymi štandardmi komponentov, štandardizovanou architektúrou systému a štandardizovanou automatizačnou, regulačnou a riadiacou technikou.
• V prípade všetkých investícií sú na celom svete nasadené technologické moduly štandardizované v robotike a výrobe.
Nasledujúcim krokom na ceste k výrobe budúcnosti sú na celom svete použiteľné moduly zariadení nastavené na produktové moduly a jednotné remeselné stratégie. Konkrétna vízia Smart Factory napokon ešte v tomto desaťročí vyústi do referenčného závodu, navrhnutého kompletne podľa vyššie opísaných metód a postupov.

Mnohé postupy, ktoré ešte prednedávnom zneli ako vedecká fantastika, sú dnes už v sériovom nasadení ‒ alebo sú tesne pred ním:
• 3D tlač/aditívna výroba: nasadenie v rýchlom vytváraní prototypov
(napr. pieskové formy na výrobu motorov), ochranné kryty
(napr. na nástroje v spolupráci človek-robot), nástroje
(napr. uchopovacie prvky)
• Human Augmentation/mobilné koncové zariadenia vo výrobe: nový spôsob kalibrácie projekčných displejov (od polovice 2016), použitie tabletov na ovládanie robotov pracujúcich vo vozidle („InCarRob“) pomocou WLAN (pracovník zavolá robota na montáž vnútorného obloženia stropu)
• Strojové učenie/stroje podporujú svojich používateľov: v prípade robotov odľahčenej konštrukcie možno napríklad dráhu vygenerovať „predvedením“, pracovník vedie robota a stroj sa pritom naučí dráhu
• Production Data Cloud/globálna dostupnosť výrobných údajov: nemecké vedúce závody môžu napríklad z hociktorého miesta na svete siahnuť na výrobné údaje vo všetkých ostatných závodoch príslušnej siete a dokonca preprogramovať tamojšie roboty.

Cesta k digitálnemu závodu je vedecky sprevádzaná projektom ARENA 2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles): výskumný areál v Štuttgarte, v ktorom spoločnosť Daimler a jej partneri z vedy a hospodárstva skúmajú budúce témy v súvislosti s výrobou a odľahčenou konštrukciou. Projekt potrvá až do roku 2036, kedy automobil oslávi svoje 150. narodeniny.
TecFabrik: od nápadu cez skúšobné štádium až po sériovú výrobu

Daimler má vedúcu pozíciu v oblasti inovatívnych výrobných technológií. Spoločnosť napríklad ako prvá automobilka rozpoznala potenciál senzitívneho robota odľahčenej konštrukcie a úspešne ho odskúšala v pilotných aplikáciách pre sériovú výrobu. Takéto nové výrobné koncepcie a nápady testuje Mercedes-Benz v TecFabrik. Mnohé aplikácie si už našli cestu od nápadu cez skúšobné štádium až do sériovej výroby. Medzi ne patria aj nové logistické riešenia s prepravným systémom bez vodiča (FTS).

Osobitnou časťou TecFabrik je skúšobný závod. „Tu skúšame výrobné postupy budúcnosti,“ vysvetľuje Andreas Friedrich, vedúci technologického závodu, Mercedes-Benz Cars, Daimler AG. „V ideálnom prípade si aplikácie odtiaľto nájdu cestu do sériovej výroby. Vtedy získame opäť priestor na odskúšanie nových nápadov.“ Veľká hala má v sebe niečo z výstavy vynálezcov: na viacerých staniciach sa piplú inžinieri a technici a obsluhujú malé a stredne veľké roboty, ktoré uchopujú konštrukčné dielce a pohybujú s nimi alebo montujú komponenty ako zátky do karosérie či slnečné clony.

Nápadné v skúšobnom závode je, že tu nie sú žiadne ochranné ploty a všetky stanice sú voľne prístupné. „Naše odborné pojmy sú výroba bez ochranných plotov a spolupráca človek-robot,“ pokračuje Friedrich. „Tento nový, kooperatívny spôsob spolupráce bez ochranných plotov je možný, pretože roboty najnovšej generácie sú senzitívne.“ Pomocou svojich snímačov dokážu inteligentné roboty snímať bezprostredné okolie a zaznamenať odpor. Dokážu napríklad zastaviť svoj pohyb, ak sa v ich akčnom rádiu zdržiava človek. Alebo rozpoznajú kolíziu s obrobkom a dokážu zastaviť.

Priamy kontakt medzi človekom a robotom je niekedy dokonca vyslovene žiaduci: niektoré roboty odľahčenej konštrukcie stačí postrčiť a prestanú pracovať. Alebo ich treba doslova chytiť za ruku: pracovník posunie ich kĺbové rameno do štartovacieho bodu príslušnej úlohy a robotický pomocník začne pracovať. V prípade takzvanej farmy robotov (Robot Farming) sa jeden pracovník často stará o viac robotov.
Pracovný svet budúcnosti: v stredobode sa nachádza človek

Pracovný svet a výrobné procesy sa vďaka digitálnemu obratu v celom reťazci pridanej hodnoty prudko menia s ďalekosiahlymi dôsledkami. V súčasnosti vykoná ten či onen montážny krok spravidla pracovník alebo robot. Roboty sa z bezpečnostných dôvodov nachádzajú za ochrannými plotmi a iba vynaložením značného úsilia ich možno použiť na iných miestach výroby. Značke Mercedes-Benz ide o skutočnú spoluprácu robota a človeka (MRK) pod vedením človeka. Kognitívnu prevahu človeka tak možno optimálne spojiť so silou, výdržou a spoľahlivosťou robotov. Tým sú dosiahnuté rôzne ciele: zlepšenie kvality, zväčšenie produktivity, nové možnosti vzhľadom na ergonomickú a veku primeranú prácu. Cieľom MRK nie je maximálna technizácia alebo dokonca úplná automatizácia činností.

Markus Schäfer: „Pri všetkých zmenách je vždy v stredobode človek ako zákazník a zamestnanec. Skúsenosť, tvorivosť a flexibilnosť človeka ostávajú v mnohých oblastiach výroby automobilov nenahraditeľné. Závod budúcnosti v žiadnom prípade nebude bez ľudí.“

Michael Brecht, predseda závodného výboru, dopĺňa: „Prídu technické zmeny. Na ich realizáciu je potrebná nová humanizačná politika. Rozhodujúce je, aký bude pomer autonómie a kontroly v interakciách človek-stroj. Buď: ľudia budú hovoriť strojom, čo majú robiť. Alebo: stroje budú hovoriť ľuďom, čo majú robiť. Kľúč spočíva v tom, aby sme na to dobre pripravili ľudí potrebnou kvalifikáciou.“

-mz-