Ipar 4.0

Email
Facebook
WhatsApp
Tartalom

Bevezető

A trendet a tengeren túlon “Smart Automation”-nek hívják, de nálunk az Ipar 4.0 elnevezés honosodott meg. Hogy mit is jelent ez? Nem könnyű pontos definíciót adni.
Az Ipar 1.0 a gépesítés korszaka volt, vagyis az első ipari forradalom, ezt követően kialakult a tömegtermelés (Ipar 2.0), majd néhány évvel ezelőtt az automatizáció (Ipar 3.0).
Az Ipar 4.0 arról szól, amikor az automatizált gépek és szenzorok kommunikálnak egymással és a mesterséges intelligencia technológiák segítségével automatikusan feldolgozzák az óriási adattömeget. Mindezt teszik azért, hogy hatékonyabban és nagyobb profittal lehessen terméket előállítani és részletesebb információt kapjanak a vezetők a döntéseikhez.

A gyártó cégeknél ez :

    • vagy az emberi hibák kiküszöbölésére irányul (például rossz döntések elkerülése, hiányzó szakértelem pótlása és a selejtszám nullára csökkentése),

    • vagy a gépektől és szenzorokból érkező adatok automatikus elemzésére és ezek alapján automatizált döntések meghozatalára.

Nyilvánvaló tehát, hogy a gépek irányából történő adatgyűjtés csupán egy része az automatizálásnak. Sok más helyről is kell gyűjtenünk az adatokat, azokat olyan mesterséges intelligencia technológiákkal kell elemeznünk, amik sokkal gyorsabban fejlődnek, mintsem a gépek gyártói le tudnák azt követni.

Ami talán még fontosabb: az Ipar 4.0 nem csak a gyártó cégeket érinti, hiszen a kereskedő és szolgáltató cégek számára is legalább akkora lehetőség van folyamataik automatizálásában és az adatok elemzésében. Gondoljunk csak az automatizált raktári rendszerekre, a pontosan célzott vevőszerzésre, vagy a hirdetések hatékonyságának
elemzésére. Minden eddigi ipari forradalom a lineáris skálán zajlott, azaz ahogyan 2 ló kétszer annyi tömegű kocsit tudott elhúzni, két gép is kétszer annyi terméket gyártott, mint egy.
A mostani, negyedik ipari forradalom sokak szerint magában hordozza az exponenciális növekedés lehetőségét, mivel az adat és információ mint erőforrások nem limitáltak.

A jövedelmi egyenlőtlenségtől az éghajlatváltozásig a technológia kulcsszerepet fog játszani a világunk előtt álló számos kihívás megoldásában. Az idei év feltörekvő technológiái bemutatják az emberi innováció gyors ütemét, és bepillantást engednek abba, hogy milyen lesz a fenntartható, befogadó jövő.

- Jeremy Jurgens, CTO World Economic Forum

Miből áll az Ipar 4.0

Az Ipar 4.0 kilenc technológiai pillérre épül.
Ezek az innovációk áthidalják a fizikai és a digitális világot és lehetővé teszik az intelligens és autonóm rendszereket. A vállalkozások és az ellátási láncok már használják e fejlett technológiák egy részét, de az Ipar 4.0 teljes potenciálja akkor kel életre, ha együtt használják őket.

Az Ipar 4.0-ban a Big Data gyűjtése számos forrásból történik, a gyári berendezésektől és a tárgyak internete rendszereken át az időjárási és forgalmi (IoT) eszközöktől az ERP- és CRM – alkalmazásokig. A mesterséges intelligencián (AI) és a gépi tanuláson alapuló elemzések valós időben kerülnek alkalmazásra az adatokra – a betekintést pedig felhasználják a döntéshozatal és az automatizálás javítására az ellátási lánc kezelésének minden területén: ellátási lánc tervezés , logisztikai menedzsment, gyártás, K+F és tervezés, vállalati vagyonkezelés (EAM) és beszerzés.

Az Ipar 4.0 gerincét a horizontális és vertikális integráció adja. A horizontális integráció révén a folyamatok szorosan integrálódnak a „terepi szinten” – a termelési szinten, több gyártóüzemben és a teljes ellátási láncban. A vertikális integráció révén a szervezet minden rétege össze van kötve – és az adatok szabadon áramlanak a műhelyről a legfelső emeletre, majd vissza lefelé. Más szóval, a termelés szorosan integrálódik az olyan üzleti folyamatokba, mint a K+F, minőségbiztosítás, értékesítés és marketing, valamint más részlegek – az adat- és tudássilók kialakulása pedig a múlté.

A felhőalapú számítástechnika az Ipar 4.0 és a digitális átalakulás „nagy elősegítője”. A mai felhőtechnológia messze túlmutat a sebességen, a méretezhetőségen, a tároláson és a költséghatékonyságon. Ez biztosítja az alapot a legfejlettebb technológiákhoz – az AI-tól és a gépi tanulástól a tárgyak internetéig –, és lehetőséget ad a vállalkozásoknak az innovációra. Az Ipar 4.0 technológiákat tápláló adatok a felhőben találhatók, az Ipar 4.0 magját képező kiberfizikai rendszerek pedig a felhőt használják kommunikációra és koordinációra.

A kiterjesztett valóság , amely a digitális tartalmat valós környezetre fedi, az Ipar 4.0 alapkoncepciója. Az AR-rendszerrel az alkalmazottak okosszemüveget vagy mobileszközöket használnak a valós idejű IoT-adatok, digitalizált alkatrészek, javítási vagy összeszerelési utasítások, képzési tartalom és egyebek megjelenítésére, amikor egy fizikai dolgot – például egy berendezést vagy egy terméket – néznek meg. Az AR jelentős hatással van a karbantartásra, a szervizre és a minőségbiztosításra, valamint a technikusok képzésére és biztonságára.

A tárgyak internete (IoT) – pontosabban az ipari tárgyak internete – annyira központi helyet foglal el az Ipar 4.0-ban, hogy a két kifejezést gyakran felcserélhetően használják. Az Ipar 4.0-ban a legtöbb fizikai dolog – eszközök, robotok, gépek, berendezések, termékek – érzékelőket és RFID-címkéket használ, hogy valós idejű adatokat biztosítsanak állapotukról, teljesítményükről vagy elhelyezkedésükről. Ezzel a technológiával a vállalatok gördülékenyebb ellátási láncokat futtathatnak, gyorsan megtervezhetik és módosíthatják a termékeket, megelőzhetik a berendezések leállását, követhetik a fogyasztói preferenciákat, nyomon követhetik a termékeket és a készletet, és még sok mást.

Az additív gyártás vagy a 3D nyomtatás egy másik kulcsfontosságú technológia, amely az Ipar 4.0-t vezérli. A 3D nyomtatást eleinte gyors prototípus-készítő eszközként használták, de mára az alkalmazások szélesebb skáláját kínálja, a tömeges testreszabástól az elosztott gyártásig. A 3D nyomtatással például az alkatrészek és termékek tervezési fájlként virtuális készletekben tárolhatók, és igény szerint kinyomtathatók – csökkentve a szállítási távolságokat és a költségeket.

Az Ipar 4.0-val az autonóm robotok új generációja jelenik meg. A minimális emberi beavatkozással végzett feladatok elvégzésére programozott autonóm robotok mérete és funkciója igen változatos, a készletvizsgáló drónoktól a „pick and place” műveletekhez szükséges autonóm mobil robotokig. A legmodernebb szoftverekkel, mesterséges intelligenciával, szenzorokkal és gépi látással felszerelt robotok képesek nehéz és kényes feladatok elvégzésére – és képesek felismerni, elemezni és cselekedni a környezetükből kapott információkat.

A digitális iker egy valós gép, termék, folyamat vagy rendszer virtuális szimulációja az IoT-érzékelő adatain alapulóan. Az Ipar 4.0 ezen alapvető összetevője lehetővé teszi a vállalkozások számára, hogy jobban megértsék, elemezzék és javítsák az ipari rendszerek és termékek teljesítményét és karbantartását. Egy eszközkezelő például digitális iker segítségével azonosíthat egy adott hibás alkatrészt, előre jelezheti a lehetséges problémákat, és javíthatja az üzemidőt.

Az Ipar 4.0-ban a megnövekedett kapcsolat és a Big Data használatának köszönhetően a hatékony kiberbiztonság a legfontosabb. A Zero Trust architektúra és a gépi tanuláshoz és a blokklánchoz hasonló technológiák bevezetésével a vállalatok automatizálhatják a fenyegetések észlelését, megelőzését és reagálását – és minimálisra csökkenthetik az adatszivárgások és a gyártási késések kockázatát hálózataikon.

Az Ipar 4.0 előnyei

Intelligens termékek

Összekapcsolt, öntudatos termékek fejlesztése, amelyek képesek megosztani az egészségi állapotukkal, helyükkel, használati szintjükkel, tárolási körülményeikkel és egyebekkel kapcsolatos információkat. Az intelligens termékek által megosztott adatok segítségével mindent javíthat a termékminőségtől és az ügyfélszolgálattól a logisztikán át a K+F-ig. Előre is számíthatják a szolgáltatási igényeket, távolról kaphatnak frissítéseket és megnyithatják az ajtót új, szolgáltatásalapú üzleti modellek előtt.

Intelligens gyárak

Működtessen intelligens gyárakat – nagymértékben digitalizált, nagyrészt autonóm létesítményeket, amelyek teljes mértékben kihasználják az olyan fejlett technológiákat, mint a Big Data, a mesterséges intelligencia, a robotika, az analitika és az IoT. Ezek a Factory 4.0-nak is nevezett üzemek önkorrigálóak, intelligens gyártási 4.0 folyamatokat alkalmaznak és lehetővé teszik a testreszabott termékek költséghatékony és nagyarányú szállítását.

Intelligens eszközök

Szinte minden ma bevezetett fizikai eszköz rendelkezik beépített érzékelőkkel – amelyek az IoT-hez és az analitikához kapcsolva játékmódosító szerepet játszanak a vállalati vagyonkezelésben. Az intelligens eszközök segítségével a technikusok valós időben nyomon követhetik az eszközök teljesítményét, előre jelezhetik és megelőzhetik az állásidőt, dinamikus és prediktív karbantartást alkalmazhatnak, kihasználhatják a digitális ikereszközök előnyeit, valamint szorosan integrálhatják az eszközöket és az üzleti folyamatokat.

Felhatalmazott emberek

Nem számít, mennyire önállóak a rendszerei, mindig szüksége lesz emberekre. Felhatalmazza őket olyan technológiákkal, mint a mesterséges intelligencia és az élő szenzoradatokhoz való hozzáférés – így tudják, mi történik a műhelyben és készen állnak a gyors döntések meghozatalára és a felmerülő problémák kezelésére. A hordható eszközök és a kiterjesztett valóság-alkalmazások a problémák megoldásában, egészségi állapotuk felügyeletében és biztonságban is segíthetik őket.

Vállalati előnyök

Az Ipar 4.0 megoldások széles portfóliója van a piacon, amelyek több ezer vállalatot segítenek átalakítani digitális ellátási láncukat – újra feltalálni a termelést, az ügyfelekre összpontosítani, és összekapcsolni a teljes szervezetüket.
Íme néhány előny, amelyet a vállalatok tapasztalnak:

  • Radikális javulás a termelékenységben és az automatizálásban: A vállalkozások adatvezérelt döntéseket hoznak működésük során, javítják az előrejelzések pontosságát, támogatják a pontos szállítást, és profitoptimalizált terveket készítenek.
  • Rugalmasság és agilitás, függetlenül attól, hogy mit hoz a piac vagy a gazdaság: A vállalatok a legkorszerűbb tervezés alapján alakítják a jövő digitális ellátási láncát.
  • Magabiztosság az új üzleti modellek felfedezéséhez és a lehetőségek gyors megragadásához: Az Ipar 4.0 megoldásoknak köszönhetően a vállalkozások csökkentik a költségeket, javítják a piac hatékonyságát, és összekötik az ellátási láncokat tengeren, szárazföldön és légi úton.
  • Környezetbarát és fenntartható megoldások a jövedelmezőség feláldozása nélkül: Az ügyfelek egyre hatékonyabbak és költséghatékonyabbak a digitális átállással – miközben teljesítik környezetvédelmi céljaikat anélkül, hogy veszélyeztetnék más üzleti célokat, például a jövedelmezőséget és a méretezhetőséget.

Segíthet a gyártóknak a fenntarthatósági célok elérésében is – ez minden vállalkozás számára prioritás. A létesítmények által kibocsátott közvetlen kibocsátás mellett az adattárolás energiaigényes is. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint az adatközpontok 200-250 terawattóra (TWh) villamos energiát fogyasztottak 2020-ban, ami a teljes globális kereslet egy százaléka.

“Knowing well ahead of time when an asset will fail avoids unplanned downtimes and broken assets. On average, predictive maintenance increases productivity by 25%, reduces breakdowns by 70% and lowers maintenance costs by 25%. It is based on advanced analytics and marks a new way of organizing and implementing maintenance on an industrial scale. Deloitte has developed an approach to smoothly introduce predictive maintenance into business processes in a customized and structured manner.”

Ipar 4.0 hazánkban

“A magyar ipar fejlesztésének fő irányait az Irinyi Jánosról elnevezett iparstratégia jelöli ki. Az Irinyi Terv célja, hogy megteremtse a magyar gazdaság hosszú távú növekedésének hajtóerejét. Ahhoz, hogy modernebbé váljon az ipari termelés szerkezete, és elmozduljon a magasabb hozzáadott értékű termelés felé, át kell állni az innováció vezérelt gazdaságra, az iparnak a tudásra, a kutatás-fejlesztésre, a felsőoktatásra és a szakoktatásra kell támaszkodnia. A stratégia egyik célja, hogy az ipari termelés aránya a bruttó hazai termék (GDP) előállításában 30 százalékra emelkedjen 2020-ig.” 

DJP kapcsolódó programok

Linkek és projektek

Az Ipar 4.0 Technológiai Központot a GINOP 1.1.3-16 projekt keretében a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem működteti. A Technológiai Központ a BME Villamosmérnöki-, Gépészeti-, és Közlekedésmérnöki Karainak együttműködése során valósul meg az „I” épület 260 m2-nyi területén, és demonstrációs valamint fejlesztési szolgáltatást biztosít a konvergencia régióban székhellyel és/vagy telephellyel rendelkező hazai tulajdonú, feldolgozóipari kis- és középvállalkozások részére.

Linkek

A téma hazai tálalása

AZ IoT GLOBÁLIS SZÁMAI

Az Internet of Things (IoT) eszközök egyre népszerűbbekké váltak ahogy egyre olcsóbbak és a becslések szerint 2025-re, akár 75 milliárd IoT-eszköz kerülhet a fogyasztók kezébe világszerte.

Az IoT-platform, a Particle kiadott egy tanulmányt a különböző iparágakban működő vállalatokkal végzett munkájukról, hogy bemutassa, hogyan használják a vállalatok az IoT-eszközöket, és milyen hatásai voltak a technológia szervezeteikre. A jelentés szerint az IoT-ágazat 2025-ig több mint 11 billió dolláros gazdasági hatást fejthet ki.

A jelentésben 800 IoT-szakembert kérdeztek meg, és megállapították, hogy a legtöbben IoT-eszközöket használtak távfelügyeletre (78%), megelőző karbantartásra (55%) és vagyonkövetésre (33%).

„A legsikeresebb IoT-termékek azok, amelyek visszatérő, folyamatos értéket biztosítanak Önnek és ügyfeleinek” – mondta Zach Supalla vezérigazgató és a Particle társalapítója egy sajtóközleményben.

„Bár sokféleképpen lehet létrehozni ezt az értéket, azt tapasztaltuk, hogy a távfelügyelet, a megelőző karbantartás és az eszközök nyomon követése az elsődleges módja annak, hogy a vállalatok pénzt keressenek az IoT-vel” – tette hozzá.

Évekig tartó felhajtás, várakozás és folyamatos elterjedtség után a dolgok internete (IoT) készen áll arra, hogy átkerüljön az általános üzleti használatba. Az IoT-technológiát használó vállalkozások száma a 2014-es 13 százalékról mára körülbelül 25 százalékra nőtt. Az IoT-hez csatlakoztatott eszközök világszerte pedig az előrejelzések szerint 2023-ra 43 milliárdra nő, ami csaknem háromszoros növekedés 2018-hoz képest.

Ez az elterjedtség az IoT alapját képező fejlődő technológiák eredménye és lendülete is. Egyrészt a technológiai fejlődés azt jelenti, hogy az IoT-technológia könnyebben megvalósítható lesz, így a vállalatok szélesebb köre nyílik meg az IoT-alkalmazások előnyeiben. Valójában, bár a nagyvállalatok már évekkel ezelőtt elkezdték jelentős erőforrásaikat az IoT-technológiákba fektetni, az IoT érettségének legújabb hullámának haszonélvezői a kis- és középvállalkozások lesznek. Bár lehet, hogy nincs módjuk egyedi megvalósítások végrehajtására, továbbra is beruházhatnak a könnyen használható IoT-megoldásokba.

CONSISTENT GROWTH - - Advanced principal technologies and a proliferation of devices have helped fuel the growth of IoT technologies. In fact, investments in IoT technology are projected to grow at 13.6 percent per year through 20222 (see sidebar “Varied growth within the IoT depending on underlying technology”). Further growth in the coming years will be possible thanks to new sensors, more computing power, and reliable mobile connectivity.

- McKinsey