Könnyű belátni, mitől okos egy porszívó: magától működik, utasításokat lehet neki adni, feltölti magát, mielőtt lemerülne, tudja, épp hol van, tudja, hol a töltője, vagy jelez, ha valami gondja van. De mi az, amitől okosnak nevezhetünk egy gyárat? Lényegében ugyanettől: ahogy a porszívóba megérkezett a digitalizáció (a legtöbben egyébként Linux fut), ugyanez a digitalizáció a gyárakban sem alap még, viszont, ahol bevezették, ott növeli a termelékenységet, minőséget, rugalmasságot.

Gyakorlatilag ugyanez a válasz arra is, miért csak most okosodnak fel a gyárak. Szükség volt alaptechnológiára az igazán működőképes okostermeléshez, és a folyamatok mostanra értek be. Ilyen például az IoT (Internet of Things, azaz a dolgok internete) amivel érzékelőket, eszközöket lehet hálózatba kapcsolni. Az intelligens automatizáció (ezen belül a fejlett robotika, gépi látás, elosztott vezérlés vagy éppen a drónok használata) és a felhőbe költöző adatelemzés, a mesterséges intelligencia (MI), illetve a feldolgozott adatokon alapuló becslések mind hatékonyabbá tehetik a gyártást.

Egy okosgyár folyamatosan, adatokat gyűjt magáról, aztán ezek alapján, akár beavatkozás nélkül, képes módosításokra. Az adatokat jól gyűjtve és hasznosítva rugalmasabbá, megbízhatóbbá és hatékonyabbá válhat a termelés.

Az okos ipar

Az okosgyárakat és a köréjük épülő ökoszisztémát persze sok névvel illetik, szinonimaként vagy részfogalomként sokszor találkozhatunk az Ipar 4.0 szókapcsolattal vagy a „negyedik ipari forradalommal”. A felhasznált technológiák a fent bemutatottnál akár sokkal szerteágazóbbak is lehetnek – gondolhatunk az MI mellett az 5G-re, és a kiterjesztett, virtuális vagy kevert valóságokra is. A lényeg azonban, hogy az ipar 4.0 megoldások felhasználási területe egyre gyorsabb ütemben nő. A Fortune Business Insights előrejelzése szerint az okosgyárak piaca 2028-ra elérheti az 576 milliárd dollárt, ami közel duplázódó bővülést jelenthet a piac 2020-ban 226 milliárd dolláros teljesítményéhez képest. Ezek alapján nem meglepő, hogy gyakorlatilag minden nagyobb szereplő elindult az okosításhoz vezető digitalizáció útján, de azért érdemes megnézni néhány példát, ahol már előbbre járnak.

Mesterséges intelligencia figyeli a chips hangjait

A PepsiCo Amerikai Egyesült Államokbeli, New York-i, eredetileg 1965-ben létesített Frito-Lay’s Chips gyárában mesterséges intelligenciát és gépi tanulást használnak a chipsek ropogásának ellenőrzésére, ezzel automatizálható az élelmiszer állagának minőségellenőrzése. A vállalat digitális szemet is bevet a feldolgozás előtt álló burgonyák súlyának megbecslésére, így sokkal pontosabban hámozhatják meg a krumplikat. A gyárban ezenfelül fejlett robotokat és Big Data elemzést is bevetnek a hatékonyság növelése érdekében.  

5G okosgyár

Az Ericcson az Egyesült Államokban, a texasi Lewisville-ben található okosgyárában 5G technológiákat szerelnek össze, ami az okosgyártás egyik alapvető technológiája – de maga a gyár is okosgyárnak számít. Például olyan integrált környezeti rendszerrel rendelkezik, ami 24 százalékkal csökkentette az energiafelhasználását (óriási megtakarítás ez egy ipari létesítményben), 75 százalékkal a vízfelhasználást (ami szintén hatalmas mennyiség), ráadásul a gyár 100 százalékban megújuló energiaforrásokkal működik.

Valós idejű minőség-ellenőrzés

A Nokia finnországi Olu gyárában (ahol elsősorban szintén 5G-megoldásokat állítanak elő) bevezetett kameraszenzoros rendszerrel, 5G-n keresztül, valós időben ellenőrzik a munka minőségét, azaz már gyártás közben kiszűrik a hibákat. Ehhez videóelemző alkalmazásokat integráltak gépi tanulásos rendszerekbe. Az elemzéseket felhőben, helyben végzik el.

Játéktér valós problémákhoz

A HP szingapúri Okosgyártás Alkalmazási és Kutatóközpontjában (SMARC) additív gyártással, 3D nyomtatással, fejlett robotikával és Big Datával foglalkoznak. A mérnökök itt kísérletezhetik ki azokat a technológiákat, amelyeket később a HP gyáraiban használhatnak. Az 550 négyzetméteres kutatóközpont kiber-fizikai integrációt, kollaboratív robotokat (kobotokat) és autonóm, intelligens járműveket fejleszt és tesztel, akár élesben is. Például kobot szolgálja fel a kávét, az intelligens járművek pedig körbe-körbe járnak, megállva a látogatók lábánál. A HP célja, hogy az itt kísérletező kreatív mérnökök hatékony, zöld megoldásokat fejlesszenek ki.

Minden terv szerint

Az Intel zöldmezős okosgyárat épített az olasz Veronában, ahol a jövő technológiáit szeretnék bevetni. Az új üzemben autonóm rendszer osztja majd be az emberi munkaerőt, és valós időben reagál a változásokra – például, ha egy kolléga nem elérhető. A gyár vezetői valós időben kapnak jelentést arról, hogy minden rendben van-e, beleértve a gyártási folyamatokat is. Ezen felül az összes eszköz 5G-n keresztül kommunikál, valamint robotokat is bevetnek. A rendszer célja, hogy heti bontásban, egyértelműen lássák, hogy minden terv szerint megy, beleértve a készletek tervezését, összetevőket és a dokumentációt is.

Ikrek Bajorországból

Az már a fentiekből is látszik, hogy mennyi eltérő útja, felhasználási lehetősége van az okosiparnak, hiszen maga a gyártás összetett, számos részletében egyedi folyamat. Pont emiatt a Siemensnél az úgynevezett a digitális ikrekre esküsznek: ezek az egyes munkadarabok (és bármilyen a gyárban található eszköz vagy gép) digitális másolatai, amelyek minden információt tartalmaznak magukról, többek között azt is, hogyan kell elkészíteni őket. A Siemens bajorországi, ambergi, 100 ezer négyzetméteren elterülő üzemében több mint 1200 különböző terméket készítenek, és a gyártásnak naponta nagyjából 350-szer kell megváltoznia. Korábban ez különösen munkaigényes folyamat volt, mindent kézzel kellett átállítani, átpakolni és ellenőrizni. Ma ezt elvégzi a számítógép, hiszen mindenről van digitális adat. Arról nem is beszélve, hogy a digitális ikrek segítségével a gyártási minőség is valós időben ellenőrizhető.

5G-vel üzemeltetnek minden eszköz

A Samsung már koreai és amerikai gyáraiba is felszerelte 5G hálózatait, szerintük az így elérhető valós idejű kommunikációval óriási előrelépést tehetnek. Valószínűleg igazuk van, hiszen egy-egy gyárban esetenként több millió érzékelőt, eszközt és rendszert kapcsolhatnak a gyors és hatékony hálózatba, hogy a videók elemzéseit, az eszközkövetést, a távoli javításokat és karbantartást is elvégezhessék, nem beszélve az automatizált járművek alkalmazásáról.

Levegőtesztelő drónok

A GM egyelőre teszteli gyáraiban a különböző okos techonológiákat. Már eddig is sok robottal dolgoztak, ahol lehet, igyekeznek ezeket kollaboratív – együttműködő – robotokra cserélni. Az emberek együtt dolgozhatnak ezekkel a kobotokkal, mert hatékonyan segítik a munkájukat és nem veszélyesek a dolgozókra, probléma esetén időben megállnak. A gyárakban fontos a levegőminőség ellenőrzésére is kiemelt figyelmet fordítani, ha például kiömlik valami, időben megelőzhető a dolgozók veszélyeztetése. Lansing melletti gyárukban arra is használnak drónokat, hogy felügyeljék velük az eszközöket, és a drónokra szerelt infrakamerával az is könnyen észrevehető, ha valahol szökik a meleg levegő az üzemből.

Okos gyárak – a szakértő szemével

„Az okosgyárak folyamatos fejlesztése a napi kultúra része, az automatizáció nem „csak” a robotok, automatizált anyagmozgatók vagy az intralogisztika szintjén, hanem a különböző termelést kiszolgáló részlegek szoftverei mögött is megtalálhatók” – mondja Virág Aladár, a 4iG szakértője. A gyártott termék is okos nem csak az üzem. A gyártás során a termék adja meg az adott gépnek a paramétereket. A megoldás adatokat, statisztikákat szolgáltat a felhasználónak felhőrendszer segítségével, és ez alapján a termék és a gyártás egyaránt tovább fejlődhet.

„Az autógyárak napjainkban 3 fő stratégiát követnek: elektrifikáció, automatizáció, digitalizáció – mutatott rá a hazai okosgyárak elsőszámú jellemzőire a szakértő. Jó példa erre az Audi, amely nem csak egy járművet gyárt le, hanem egy okoseszközt, ami képes kommunikálni különböző szinteken, ezzel is felkészülve az önvezető autók világára. A mesterséges intelligencia fejlesztése miatt fontos szerepet töltenek be az újonnan gyártott autók viselkedéséről gyűjtött adatok. A Mercedes vagy a Suzuki is a három kiemelkedő stratégiai irányt követi. Ezzel egyrészt megfelelnek a piaci trendeknek, másrészt a gyárak hatékonyságát – termelékenységét, minőségét, logisztikáját – és pénzügyi eredményeit egyaránt javítják. Az említett cégek arra törekednek, hogy globálisan átlássák az összes gyáruk kapacitását és teljesítménymutatóit (KPI), így rugalmasan szervezhetnek át vagy csoportosíthatnak át gyártási folyamatokat a piaci elvárásoknak megfelelően.

„Ezek a projektek nem jöhetnek létre modern digitalizációs technológiák és gyártásinformatikai rendszerek nélkül, ahol a kiberbiztonság is fontos szerepet tölt be” – emelte ki Virág Aladár. A soron következő technológiák és fejlesztések alkalmazása elengedhetetlen ezeken a területeken, ez teszi lehetővé, hogy a felhasználók minden információt el tudjanak érni az autóikról a telefonjukon keresztül. Ehhez több, csúcstechnológiai megoldás egyidejű alkalmazása szükséges, a felhőtechnológia, a blockchain, a dróntechnológia, a mixed reality és az alkalmazásfejlesztések mind a gyártási folyamat részei. A telekommunikáció – különösen az 5G – és a gyártásinformatika összekapcsolása, erős összefonódása nélkülözhetetlen ahhoz, hogy hatékony okos gyárak jöjjenek létre és ezen felül végfelhasználói élményt is nyújtsanak.

Természetesen nem csak az említett technológiák alkalmazásától lesz okos egy gyár. Ezeknél a komplexumoknál már alapjaiban úgy tervezik meg az infrastruktúrát, hogy kiszolgálja a csúcstechnológiát. Régi gyárak okosítása (retrofit) sem jelent akadályt, szinte bármilyen üzemben megkezdhető egy ipari egység fejlesztése. A modernizáció természetesen a beszállítókra is igaz: ők is alkalmazzák már az okosgyár koncepciókat az ellátási lánc hatékonyságának növelése érdekében.

A cikk létrehozásában szakértőként Virág Aladár, a 4iG Ipar 4.0 szaktanácsadója-szakértékesítője működött közre.