Národní pedagogický institut České republiky (dříve Národní ústav pro vzdělávání)

Od jednotlivců se očekává, že budou při výkonu práce flexibilní, samostatní a schopni řešit stále častěji projektově orientované pracovní úkoly. Vedle odborných kompetencí se jedná o základní „dovednosti pro 21. století“, mezi které patří například schopnost (virtuální) spolupráce v týmech, které jsou tvořeny různými experty s rozdílnými odpovědnostmi. Dnešní pracovníci musejí být schopni si samostatně osvojovat vědomosti podle aktuální potřeby – často také přímo na pracovišti. K tomu jsou zapotřebí jednak znalosti nových mediálních technologií a přístrojů (web 2.0, mobilní média), jednak znalosti týkající se rizik a nebezpečí spojených s používáním dat a virtuálních systémů (zabezpečení a ochrana dat a údajů). To vše ale nebude fungovat bez průběžného dalšího vzdělávání (celoživotního učení). Na důležitosti nabírají digitální vzdělávací nabídky, ale také výměna informací mezi učícími se a experty – a to ve smyslu „sociálního“ a „informálního učení“.

Více než dříve by se tématem „průmysl 4.0“ mělo zabývat vedle dalšího vzdělávání i počáteční vzdělávání. Těžištěm a klíčovým bodem jsou zde instruktoři (školitelé) v podnicích, kteří jsou v první řadě zodpovědní za kvalitu a atraktivitu výukových a učebních procesů. Závisí na jejich odborných a mediálně pedagogických kompetencích, zda se jim podaří přenést aktuální požadavky digitalizace do činnostně orientovaných vzdělávacích konceptů. Samozřejmě je nutné také přepracovat vzdělávací programy odborných škol s ohledem na požadavky současné doby, které se pohybují kolem témat, jakými jsou například „internet věcí“, „management znalostí“, „chytré produkty“ a „elektronické obchodování“ (též elektronická komerce, e-komerce; pozn. překlad.), a v ideálním případě ve spojení s podniky, které realizují odbornou přípravu. V neposlední řadě je v této souvislosti nutné přehodnotit roli nadpodnikových vzdělávacích zařízení. Zejména v případě zprostředkování relevantních znalostí a dovedností potřebných v době 4. průmyslové revoluce, jakými by mohly být například témata jako „velké objemy dat / Big Data“, „robotika“ a „senzorika“, by tato zařízení mohla hrát spolu s podniky a odbornými školami důležitou doplňkovou roli.

K pojmu průmysl 4.0 (nebo také 4. průmyslová revoluce)

 

Pod pojmem průmysl 4.0 v jeho širším významu se skrývá jeden klíčový prvek – propojování. Ruku v ruce s ním jde i stále větší automatizace a optimalizace procesů v oblasti výroby, logistiky a služeb. Zatímco se první tři vývojové stupně průmyslové výroby vyznačovaly inovacemi v oblasti mechaniky (průmysl 1.0), elektroniky (průmysl 2.0) a informačních technologií (průmysl 3.0), je pro průmysl 4.0 typické, že se klasické, průmyslové procesy stále více propojují se sdělovací a datovou technikou a vytvářejí takzvané kyberneticko-fyzické výrobní systémy[1], a tím umožňují realizovat vizi samořízené výroby.

Zásluhu na tom mají především senzory a řídicí funkce, kterými je vybaveno nejen stále více produktů a přístrojů, ale i celé výrobní jednotky. Ty jsou propojeny pomocí internetu, a mohou tak být jednoduše programovány a řízeny („internet věcí“). Díky tomu je možné reagovat s výrazně větší flexibilitou na nové požadavky nebo podmínky v oblasti výroby a při kontaktu se zákazníky.

Pojem průmysl 4.0 má za cíl zdůraznit skutečnost, že se výše popsané propojení netýká pouze jednotlivých průmyslových procesů, ale všech hospodářských činností naší společnosti. To platí zejména pro spolupráci mezi výrobci a dodavateli, obchodníky a zákazníky. Stručně řečeno, každou hospodářskou činnost, ať už z pohledu výrobce, nebo zákazníka/uživatele, je možné sledovat, měřit a propojit pomocí datové techniky. Například vztah mezi obchodníkem a zákazníkem dnes často nekončí pouhým prodejem zboží, ale trvá déle a je dokonce dále rozvíjen (e-business, e-komerce, elektronické obchodování). Využívání „inteligentního“ produktu má v současnosti vliv na chování a jednání zákazníků, například na jejich problémy, přání nebo požadavky, které se zase odráží v nových obchodních modelech, nabídkách nebo vlastnostech produktů. Řečeno jinými slovy, obě strany nabídky a poptávky jsou propojeny a jsou ve stálém vzájemném vztahu. Dříve bylo nutné pracně získávat data, například pomocí průzkumů trhu, a následně je promítat do vývoje a výroby. V době průmyslu 4.0 již umí produkt, přístroj nebo stroj sám získat údaje a data, která jsou dále analyzována a zpracovávána.

Jak již bylo řečeno, možné je to zejména díky rozšíření „inteligentní“ techniky, jako jsou například osobní automobily nebo průmysloví roboti, náramkové hodinky nebo sekačky na trávu, kardiostimulátory nebo ultrazvukové přístroje. Všechny tyto propojené přístroje a produkty mají společné tři klíčové prvky:

• fyzické komponenty, tedy mechanické a elektronické součástky,
• „inteligentní“ komponenty, tedy senzory, mikroprocesory, datovou paměť, řídicí prvky, software, integrované operační systémy nebo také vizuální uživatelské rozhraní,  
• komponenty potřebné k propojení, antény, rozhraní, protokoly a sítě.

Poslední zmíněné komponenty umožňují komunikaci mezi produktem a cloudem, tedy externím operačním systémem daného produktu. Takovéto novodobé přístroje jsou součástí platforem, které umožňují stálou výměnu dat mezi produktem a uživatelem a spojují informace, které přicházejí ze systému daného podniku s těmi z externích zdrojů (např. prostorová data nebo data týkající se počasí, dopravy). Díky tomu je možné definovat následujících šest nových funkčních vlastností.

1. Kontrola

Navzájem propojené přístroje a produkty mohou provádět kontrolu svého okolí a vlastní činnosti a díky tomu mohou dodávat informace o svém výkonu, funkcích a využití.

Příklad: Průmyslové výrobní zařízení generuje při poruše odpovídající informaci, pošle ji prostřednictvím internetu na řídicí místo, a aktivuje tak proces opravy, při kterém je zohledněn potřebný čas, personál a materiál („chytrá továrna“ / Smart Factory).

2. Dálkové ovládání

Uživatelé mohou díky propojení řešit komplexní úkoly také z dálky (např. v nebezpečných nebo obtížně přístupných oblastech).

Příklad: V zemědělství jsou kombinována data z čidel vlhkosti s daty z předpovědí počasí, aby bylo možné například optimalizovat a centrálně řídit činnost zavlažovacích systémů, a tak snížit spotřebu vody (tzv. „chytré farmy“ / Smart Farms).

3. Optimalizace

Spojení kontroly a dálkového ovládání umožňuje také optimalizaci průběhu celého procesního řetězce – od nákupu přes výrobu až k expedici. Díky tomu je možné zlepšit výkon, míru využití a dostupnost propojených systémů, např. ve výrobních nebo zemědělských podnicích.

Příklad: Při řízení vozového parku je možné naplánovat termíny údržby, objednat potřebné náhradní díly a zvýšit výraznou měrou efektivitu oprav na základě automaticky generovaných informací, které se týkají toho, kde se právě nacházejí jednotlivá vozidla a kdy je potřeba provést jejich revizi.

4. Automatizace

Součinnost a souhra datové kontroly, dálkového ovládání a optimalizace umožňuje další automatizaci – přístroje, stroje a produkty se mohou přizpůsobit danému okolí a preferencím uživatelů, mohou provádět vlastní údržbu a samostatně fungovat.

Příklad 1: Termostaty propojené s internetem řídí topná a chladicí zařízení a předávají dodavatelům a výrobcům údaje, na základě kterých jsou regulovány parametry výkonu.  

Příklad 2: Data z ERP systému (Enterprise Resource Planning / plánování podnikových zdrojů; někdy též překládáno jako podnikový informační systém; pozn. překlad.) týkající se prodeje konkrétních variant daného produktu (např. různé druhy jogurtů) vedou k automatickému řízení výrobního zařízení, a tak k samořízeným změnám konfigurace zařízení.

5. Zaměření na služby

V případě, že podniky mají kdykoliv k dispozici údaje o prodeji a využití svých produktů, mohou velmi pružně reagovat a například místo jednorázového zvýšení ceny mohou zvýšit poplatky, které odpovídají míře využívání daného produktu. Podle vzoru softwarového průmyslu, kde už dlouho existuje a běžně se využívá model pronájmu („software jako služba“ / Software as a Service, SaaS), využívají dnes již i tradiční technologické společnosti nové služby postavené na pronájmu produktu („produkt jako služba“).

Příklad: Rolls-Royce nabízí leteckým společnostem model služby s názvem „Power-by-the-hour“, v rámci kterého je placen poplatek pouze za dobu, kdy byl motor skutečně využíván. Vedle nových možností vyúčtování služeb, například na základě délky provozu, objemu a četnosti využívání, je možné kontinuálně poskytovat aktualizace a modernizace (updaty a upgrady), ale také provádět vzdáleně údržbu (vzdálený přístup). To vše má samozřejmě výrazný vliv na prodej a oblast řízení vztahů se zákazníky.

6. Individualizace produktu

Stále větší propojení a inteligentní výrobní procesy, ale také aditivní výroba a 3D tisk umožňují vyrábět produkty přesně podle představ zákazníků. Dnes je možné nabízet skoro všechny produkty také v malých sériích, už od jednoho kusu, a to při stejných strukturách cen, které byly v minulosti dostupné pouze u větších zakázek a u relativně standardizovaných výrobků.

Příklad: Zákazníci si mohou sami na internetu nakonfigurovat sportovní obuv podle svých specifických přání, jimi zadané údaje jsou rovnou propojeny s konstrukčními a/nebo výrobními daty a jsou využity ve všech dalších krocích výroby.

Zásadní technologie, které charakterizují průmysl 4.0

 

Za těmito vlastnostmi a výše popsaným potenciálem se skrývají různé technologie, které jsou často zmiňovány v souvislosti s termínem průmysl 4.0 nebo čtvrtá průmyslová revoluce. Studie s názvem „Průmysl 4.0 – Vzdělávání 2025“[2] z roku 2016, která byla vytvořena na zakázku Svazu německého strojírenského průmyslu (VDMA), definovala pět technologií, které budou mít na průmysl 4.0 zásadní vliv.

1. Web 2.0 / mobilní přístroje

Využívání webových nástrojů například ke komunikaci o nasazení směn ve výrobě a/nebo použití mobilních koncových přístrojů, například tabletů ke kontrole/řízení strojů.

2. Kyberneticko-fyzické systémy / internet věcí

Propojení strojů a produktů pomocí internetu, popřípadě také propojení s logistickými procesy, možnost decentralizovaného řízení výroby a zahrnutí uživatelských dat (velké objemy dat / Big Data). Důležitou roli hraje zejména využití optických a akustických, elektronických, a dokonce také biologických (nano)senzorů k měření a kontrole určitých vlastností, které se týkají materiálů, procesů nebo prostředí. Pro bezdotykovou identifikaci jsou v oblasti řízení procesů a logistiky nepostradatelné také mikrovysílače a mikropřijímače (jako např. RFID – Radio Frequency Identification / radiofrekvenční systém identifikace).

3. 3D tisk / aditivní výroba

Individualizovaný výrobní postup (sintrování nebo také selektivní spékání laserem), který se stále více využívá nejen v kontextu průmyslu (u malých sérií), ale zejména v lékařství (protézy, ve stomatologii).

4. Robotika

Přenesení fyzické interakce na naprogramované průmyslové nebo servisní roboty řízené senzory, kteří mohou s pomocí umělé inteligence částečně převzít manuální úkoly. Je třeba vzít v úvahu také nové přístupy v robotice (adaptivní robot, odlehčený robot, robot se dvěma pažemi).

5. Nositelná elektronika (nebo také wearables; pozn. překlad.) a augmentace

Myšleny jsou inteligentní rukavice, datové brýle, chytré hodinky nebo podobné přístroje, které jsou nošeny v blízkosti těla. Tyto přístroje mohou pracovníkovi poskytnout například počítačem generované doplňující informace, a tím mu nabídnout přímou pomoc v reálné pracovní situaci.  

Přeložila Michala Čičváková

Celý seriál je dostupný na https://www.foraus.de/html/foraus_3324.php

(Překlad další části vyjde v čísle 3/2017; inspirace ke článku: česká Iniciativa Průmysl 4.0)