Kép: Depositphotos/aa-w

Az Ipar 4.0 kétségtelenül a gyártás evolúciójának legújabb lépése, és bár a technológiai lehetőségek jó része már adott volt az elmúlt évtizedben, mégis lassan következett be az áttörés a széles körű alkalmazá­suk felé. A Covid-19 mutatta meg először igazán a világnak, mennyire sérülékeny a megdönthetetlennek hitt képünk a globalizációs gazdaságról. A pandémia miatt lezárt országhatárok ugyanis nemcsak a turizmust állították meg teljesen, de a kereskedelmet is térdre kényszerítették. Ez pedig példátlan nyomást gyakorolt a globális termelési és ellátási lánc folyamatosságának fenntartására. A ha­gyományos beszállítói láncok és a gyártási ökosziszté­mák is kudarcot vallottak, és akik túl akarták élni ezt az idő­szakot, azoknak át kellett állniuk az alkalmazkodóképe­­-sebb, agilisabb, teljes mértékben digitálisan támogatott megoldásokra. A szakértők szerint a járvány időszakában lega­lább ötévnyi innováció valósult meg a kényszer hatására, és ezt a folyamatot még tovább erősítette a mesterséges intelligencia robbanásszerű megjelenése, ami rendkívül rövid időn belül kezdte meg átalakítani az iparágakat és újraértelmezni a modern termelés lehetőségeit. Ennek következtében napjainkban az intelligens megoldások már nem stratégiai előnyt jelentenek, hanem alapvető szükségszerűséget.

Digitálisan összekapcsolt ökoszisztéma

Természetesen az elmúlt évtizedekben a legtöbb gyár és üzem használt digitális gyártóberendezéseket, kamerarendszereket vagy részben automatizált gyártó­sorokat, és a robotok jelenléte is gyakori volt. Ugyanakkor ezek az eszközök és rendszerek egyáltalán nem voltak összekapcsolva, egymástól elszigetelten működtek – manuálisan kellett koordinálni őket, és folyamatosan integrálni. Az okosgyár azért jelent valódi szintlépést, azaz pontosabban ugrást, mert az üzemben dolgozókat és eszközöket egyetlen, digitálisan összekapcsolt ökoszisztémába integrálja, és a Big Data adatok felhasználásá­val optimalizálja működésüket. A belső és a külső adatok feldolgozásával egy intelligens gyár képes előrejelzéseket készíteni, és ezekhez igazodva valós időben folyamatosan módosítani a gyártási munkafolyamatokat. 

A mesterséges intelligencia egyik leghatásosabb felhasználási módja az úgynevezett prediktív karbantartás: a hagyományos gyártás során a berendezéseket előre meghatározott ütemterv szerint tartják karban, emiatt aztán nemritkán szükségtelen karbantartást végeznek. Az MI azonban valós idejű adatok felhasználásával, az IoT-érzékelőket alkalmazva követi a berendezések teljesítményét, a környezeti hatásokat és a várható következményeket, majd a szervizelést ehhez igazodva jelöli ki. Ez a pontos előrejelzés lehetővé teszi a gyártók számára, hogy csak szükség esetén végezzenek karbantartást, csökkentve a nem tervezett állásidőt, meghosszabbítva a berendezések élettartamát és minimalizálva a költségeket. 

A mesterséges intelligencia egyik leghatásosabb felhasználási módja a prediktív karbantartás, ami lehetővé teszi a gyártók számára, hogy csak szükség esetén végezzenek karbantartást, csökkentve a nem tervezett állásidőt, meghosszabbítva a berendezések élettartamát és minimalizálva a költségeket. (Kép: Depositphotos/Kinwun)

A gyártósorok leállása, függetlenül annak okától, legyen szó rendszertúlterhelésről, berendezésmeghibásodásról vagy csatlakozási hibáról, rendkívül költséges. Ezt támasztja alá az a kutatás is, amely szerint a Fortune 500-as vállalatok leállásai világszerte az évtized fordulóján évente 100 millió dollárnál is nagyobb összegre rúgtak.

Az okosgyár az üzemben dolgozókat és eszközöket egyetlen, digitálisan összekapcsolt ökoszisztémába integrálja.

A technológia felel a minőség-ellenőrzésért is. Míg az emberek egy 10-12 órás műszak vége felé már fáradtak, és a kisebb hibákat kevésbé veszik észre, addig a mesterséges intelligencia – a számítógépes látásra és a gépi tanulási algoritmusokra támaszkodva – percenként akár több ezer terméket képes elemezni. Ezzel nemcsak a hibás termékek száma csökken, de a problémákat már a gyártási folyamat korai fázisában érzékeli. Ugyancsak az okosgyárak sajátja a digitális iker technológia, amely a fizikai eszközök digitális másolatát jelenti. Ezek a modellek lehetőséget biztosítanak a termelési folyamatok szimulálására, az új tervek tesztelésére és a berendezések teljesítményének valós idejű monitorozására. A digitális iker kulcsfontosságú az állásidő csökkentésében, a termékminőség jobbá tételében és a piacra jutási folyamat gyorsításában is.

A legújabb trendek

A szakértők szerint a mesterséges intelligenciának köszönhetően a következő években nagy áttörés előtt áll a kobotok, más néven az együttműködő robotok területe. Ezek a gépek elsősorban az ismétlődő, ugyanakkor veszé­lyes feladatok elvégzésében jelenthetnek segítséget, így az emberi munkaerő a magasabb hozzáadott értékű részmunkákra koncentrálhat, például a rendszerfelügyeletre, a programozásra és a folyamatok optimalizálá­­sá­ra. A jövőben a kobotokat a gyártási feladatok még szélesebb körébe integrálják majd, az összeszereléstől a minőség­biztosításig, maguk az eszközök könnyűek, költséghatékonyak, és olyan biztonsági funkciókkal van­nak felszerelve, mint az erőérzékelés, és ellenállásba üt­­közés esetén az automatikus leállítás. A mesterséges intelligencia és az érzékelőtechnológia fejlődésével ezek az együttmű­ködő robotok adaptívabbak és költség­hatékonyabbak lesznek, ezért elérhetővé válnak a kis- és középvállalkozások számára is. Egy olyan korban, amikor az ipari tevékenységek a globális üvegházhatású gázok kibocsátásának közel harmadáért felelnek, a fenntarthatósági elkötelezettség már nem sokadlagos szempont a gyártók körében, hanem alapvető üzleti cél. Ennek megfelelően a közeljövőben az intelligens gyártási technoló­giák egyre inkább az energiafogyasztás mérséklésére, a hulladék minimalizálására és a szénlábnyom csökkentésére fognak összpontosítani.

A mesterséges intelligencia és az érzékelőtechnológia fejlődésével az együttműködő robotok adaptívabbak és költséghatékonyabbak lesznek, ezért elérhetővé válnak a kis- és középvállalkozások számára is. (Kép: Depositphotos/Luoxi)

A szakértői várakozások alapján az MI-vezérelt energiagazdálkodási rendszerek és az újrahasznosíthatóságot előtérbe helyező körforgásos termelési modellek fognak dominálni. 

Alapvető üzleti cél az intelligens gyártási technoló­giák révén az energiafogyasztás mérséklése, a hulladék minimalizálása és a szénlábnyom csökkentése.

Egyetlen konkrét példa: a valós idejű felügye­leti eszközök segítségével a gyártók nyomon kö­vethetik az energiafogyasztást, csökkenteni tudják a nyers­anyag­pazar­lást, és optimalizálhatják a termelési ütemterveket. A felhő­alapú számítástechnika is jelentősen hozzájárul a környe­zeti célokhoz. Az Accenture – egy globális IT-szolgáltató vállalat, amely vezető szerepet tölt be a digitalizáció, a felhő­alapú technológiák terén – becslése szerint a felhőbe való átál­lás annyival csökkenthetné a vi­lágon a szén-dioxid-kibocsátást, mintha több mint 20 millió autót vonnának ki a forgalomból. Felértékelődik az optimalizált ellátási lánc rugalmasságának a kérdése is. A hatalmas mennyiségű globális logisztikai adat elemzésével az MI fel­használ­ható a potenciális zavarok – például az anyag­­hiány vagy a geopolitikai kereskedelmi problémák – előrejelzésére, és valós időben alternatív beszállítókat javasolhat.

Az egyetlen ökoszisztémába kapcsolt rendszerek kritikus eleme a kiberbiztonság, hiszen az iparág a kiber­fenyegetések elsődleges célpontjává vált. A zsarolóvírus-támadásoktól az IP-lopásokon keresztül az adatvesztésig a kockázatok gyakorisága és kifinomultsága is nagyobb méreteket ölt. A gyártóknak olyan robusztus kiberbizton­sági keretrendszerekbe kell befektetniük, amelyek magukban foglalják a rendszeres kockázatértékelések és rendszerellenőrzések elvégzését, a hálózati szegmentációk és zéró bizalom architektúrák megvalósítását, az érzékeny adatok titkosítását, és mindezek mellett valós idejű fenyegetésészlelő és incidensekre reagáló eszkö­zök telepítését is el tudják végezni. És hogy az emberi té­nyezőre is kitérjünk: kiemelt figyelmet kell fordítani az alkalmazottak képzésére az adathalászat, a rosszindulatú programok és más kiberfenyegetések felismerése érdekében. Komoly kihívást jelent a régebbi berendezések és a legmodernebb kiberbiztonsági protokollok közötti szakadék áthidalása – számos gyártórendszert eredeti­leg nem a kiberbiztonság szem előtt tartásával terveztek, emiatt napjainkban sebezhetővé váltak.

Okosgyárak világszerte

A legtöbb felmérés két számjegyű bővüléssel számol az intelligens gyárak területén az elkövetkező években. Jelenleg Észak-Amerika birtokolja a globális piac leg­nagyobb részét, azonban Kína és több távol-keleti ország is hatalmas fejlődésen ment keresztül a közelmúltban. A hagyományos iparágakat illetően a járműgyártás­ban a legelterjedtebb a legújabb technológiák beveze­tése, de minden szektorban egyre markánsabban jelen­nek meg az Ipar 4.0-s megoldások.

És most nézzünk néhány konkrét példát, az elsőt mindjárt Magyarországról. A Joint Venture Szövetség Companies for the Future Award versenyén idén az első helyet a Best Technology Investment kategóriában a Schneider Electric Dunavecsén megvalósult okosgyára szerezte meg. A 26 ezer négyzetméteres, 80 millió euró értékű, a Duna Smart Power Systems nevet viselő okosgyár a vállalat­csoport egyik legnagyobb, egyedi rendelésre történő tervezési metodikán alapuló gyára Európában. A létesítményben a társaság épület- és energiamenedzsment-rendszereit használják, ami évi 20-25 százalékos energiamegtakarítást, illetve 600 tonna szén-dioxid-kibocsátás elkerülését jelenti egy hasonló méretű, ilyen megoldásokkal nem rendelkező üzemhez képest.

Tavaly adták át Pekingben a Xiaomi legújabb intelli­gens gyárát, ahol évente tízmillió telefont tudnak majd előállítani. Az üzem tizenegy gyártósorán jószerével minden másodpercben elkészül egy okostelefon. A teljesen önállóan működő okosgyár a nap 24 órájában, a hét min­­den napján üzemel – emberi jelenlét nélkül. Ebben a gyárban készül a Xiaomi egyik legnépszerűbb összecsuk­ható telefonja, a Mix Fold 4 – két kijelzővel és vízálló kialakítással, és a legerősebb hardverrel. A készüléknek négyes hátsó kamerabeállítása van, amely egy 50 megapixeles elsőd­le­ges érzékelőből, egy 12 megapixeles ultraszéles lencséből, egy 50 megapixeles teleobjektívből, valamint egy 10 megapixeles periszkópos teleobjektívből áll.

A teljesen önállóan működő okosgyár a nap 24 órájában, a hét minden napján üzemel – emberi jelenlét nélkül.

A harmadik példa az Egyesült Államokból való, különlegességét pedig az adja, hogy a Nanotronics vállalat a high-tech gyártóközpontjának felépítéséhez New York egyik legszegényebb negyedét, Brooklynt választotta. A város első intelligens gyára egy polgárháborús időkből származó hajóépítő raktárban kapott helyet, és a félvezetők, valamint más technológiák optikai ellenőrző rendszereinek fejlesztésében globális vezető pozíciót vállalt; a többi között mesterséges intelligenciát, robotikát és fejlett képalkotást használ a chipgyártási folyamatok során keletkező hulladék csökkentésére.

Az okosgyárak elit klubját Sustainability Lighthouse Networknak, azaz Globális Világítótorony Hálózatnak nevezik. (Kép: Depositphotos/cboswell)

Az okosgyárak elit klubját Sustainability Lighthouse Networknak, azaz Globális Világítótorony Hálózatnak nevezik. A Világgazdasági Fórum ebbe azokat az intelligens üzemeket választja be, melyek mintaként szolgálnak arra, hogy hogyan lehet alkalmazni a negyedik ipari forradalom technológiáit a gyártásban. Idén év elején 17 innovatív ipari telephely került a klubba, ezzel a közösség 189 vezető termelési létesítményre bővült.•

Címlapkép: Depositphotos/aa-w