Zgodnie z ideą Przemysłu 4.0 zakłady produkcyjne na całym świecie wdrażają technologie cyfrowe, głównie automatyzując swe procesy i wykorzystując Internet Rzeczy (IoT), w celu zwiększenia swojej wydajności. Implementację rozwiązań charakterystycznych dla tej koncepcji przyśpieszyła zwłaszcza pandemia COVID-19. Według firmy analitycznej Mordor Intelligence, wielkość rynku Przemysłu 4.0 wzrośnie z 94,42 mld USD w 2023 roku do nawet 241,58 mld USD do roku 2028, przy CAGR na poziomie 21% w okresie prognozy (2023-2028). Jakie trendy technologiczne i koncepcje napędzają cyfrową transformację w sektorze przemysłowym?
W kontekście produkcji, Przemysł 4.0 oznacza wykorzystanie technologii i środków, które mogą zwiększyć produktywność, wydajność oraz zrównoważony rozwój w miejscu pracy. Wdrażanie tej koncepcji rozwiązuje zatem kilka globalnych problemów współczesnej branży produkcyjnej. Przede wszystkim unowocześnia i automatyzuje łańcuchy dostaw przedsiębiorstw przemysłowych, co nie tylko pomaga w planowaniu opartym na danych, ale zapewnia także przewagę konkurencyjną nad innymi firmami z sektora. Ponadto pozwala na uproszczenie i optymalizację procesów produkcyjnych, ale także umożliwia szybką wymianę informacji i analizę w czasie rzeczywistym. Według UNCTAD, technologie Przemysłu 4.0 mogą zwiększyć aktywność linii produkcyjnych o 5% do 15%. Co więcej, dzięki systemom zgodnym z tą ideą fabryki mogą również zmniejszyć zużycie energii o ponad 40%.
Jakie zatem technologie i koncepcje będą miały swój udział w budowaniu wartości rynku Przemysłu 4.0?
Internet Rzeczy
Nie ma żadnych wątpliwości, że IoT znajduje się w centrum nowego podejścia technologicznego do rozwoju produkcji i zarządzania całym łańcuchem logistycznym, zwanym inaczej inteligentną automatyzacją fabryk. Technologia ta już doprowadziła do daleko idących innowacji, choćby w sektorze automatyki i robotyki. Wraz z wysokim tempem wdrażania połączonych urządzeń i czujników oraz umożliwieniem komunikacji Machine-To-Machine (M2M), nastąpił gwałtowny wzrost liczby punktów generujących dane. I to właśnie IoT odpowiada za sprawną obsługę coraz bardziej zaawansowanych systemów i maszyny, zwiększanie produktywności oraz skarcenie przestojów.
Według Worldwide Semiannual Internet of Things Expenditure Guide, autorstwa IDC, wydatki na Internet Rzeczy (IoT) przekroczyły w Europie 202 mld USD w 2021 roku. Prognozuje się, że będą one rosnąć dalej w dwucyfrowym tempie do 2025 roku. Ponadto przewiduje się, że rosnące wykorzystanie urządzeń IoT w firmach przyspieszy cyfrową transformację także w innych branżach. Według Cisco Annual Internet Report, do końca 2023 roku będzie nawet 30 miliardów gadżetów i usług podłączonych do sieci. A wspomniane połączenia M2M będą stanowić 50% (14,7 miliarda) globalnie podłączonych urządzeń i połączeń między nimi.
5G
Nadchodząca era 5G prawdopodobnie zmieni obecne metody komunikacji bezprzewodowej stosowane w przemysłowych aplikacjach opartych na Internecie Rzeczy. IoT nie może się bowiem rozwijać bez przystępnej cenowo, szybkiej (20 GB/s) i efektywnej łączności bezprzewodowej, interoperacyjności oraz wspólnych standardów. W związku z tym technologia 5G ma potencjał, by wywrzeć przełomowy wpływ na sposób projektowania przyszłych ekosystemów IoT, zwłaszcza w obszarach skalowalności, opóźnień, niezawodności, bezpieczeństwa i poziomu indywidualnej kontroli parametrów łączności.
Sztuczna inteligencja
Wykorzystanie systemów wspieranych przez sztuczną inteligencję jest i będzie z pewnością dalej jednym z kluczowych czynników napędzającym innowacje, szczególnie w dziedzinie robotyki. Sztuczna inteligencja umożliwia bowiem maszynom uczenie się na podstawie danych, adaptację i podejmowanie decyzji. AI będzie więc miała duży wpływ na dalszą optymalizację różnych procesów przemysłowych poprzez ukierunkowane uczenie maszynowe, które umożliwi produkowanie jeszcze bardziej oszczędne jeśli chodzi o czas i koszty.
AI przysłuży się zwłaszcza tym firmom przemysłowym, których procesy produkcyjne podlegają wielu zmiennym (np. z powodu stale zmieniającego się asortymentu produktów), a za usprawnianie tych procesów odpowiadać będą specjalnie dostosowane algorytmy. Z kolei dzięki inteligentnym możliwościom automatyzacji, sztuczna inteligencja może pomóc w ograniczeniu zadań, które marnują energię, materiały i czas. Zautomatyzuje ona zadania wykonywane ręcznie, optymalizując proces i obniżając koszty.
W miarę jak sztuczna inteligencja będzie stawać się coraz bardziej powszechna w produkcji, firmy będą odkrywać nowe sposoby maksymalnego jej wykorzystania. Dzięki czemu osiągną swoje cele produkcyjne szybciej, taniej i wydajniej niż kiedykolwiek wcześniej. Przewiduje się choćby, że w przyszłości sztuczna inteligencja będzie odgrywać coraz większą rolę w konceptualizacji i rozwoju samych produktów.
Cyfrowe bliźniaki
Technologia Digital Twins – czyli wirtualne repliki fizycznych zasobów, systemów lub procesów – na nowo zdefiniowała sposób projektowania, wytwarzania i konserwacji produktów przemysłowych. Dzięki wirtualnemu mapowaniu obiektów lub systemów, całe cykle produkcyjne mogą być symulowane, monitorowane, aktualizowane i optymalizowane w czasie rzeczywistym. Eksperci przewidują, że technologia cyfrowych bliźniaków może poprawić jakość produktów nawet o 25%. Na całym świecie z rozwiązania tego korzysta już około 17% firm produkcyjnych, wskazują specjaliści Bürklin Electronics.
Warto też dodać, że technologia Digital Twins może być z powodzeniem łączona z różnymi aplikacjami w Metaverse. Wirtualną rzeczywistość można bowiem wykorzystywać do odzwierciedlania rzeczywistych środowisk produkcyjnych, co powinno skutkować uzyskiwaniem jeszcze dokładniejszych danych.
Big Data i Data Analytics
Maryville University szacuje, że do 2025 roku na całym świecie tworzonych będzie ponad 180 bilionów gigabajtów danych rocznie, a branże obsługujące IoT będą odpowiadać ze generowanie dużej części z tej puli. Firmy produkcyjne będą więc musiały skorzystać z zaawansowanej analityki danych, która pozwoli im je analizować i interpretować w celu optymalizacji procesów, poprawy wydajności i podejmowania bardziej świadomych decyzji.
Druk 3D
Technologia ta dopiero nabiera kształtów, ale z tego, co można już zaobserwować to druk 3D ma duży potencjał na przyszłość. Widzimy jego zastosowanie choćby w branży budowlanej, a przedsiębiorstwa przemysłowe wykorzystują go do tworzenia tanich prototypów roboczych.
Co więcej, dzięki możliwości zmiany kształtu i reformowania w projekcie komputerowym, a następnie ponownego wydrukowania modelu w celu przeprowadzenia kolejnego testu, firmy mogą oszczędzać koszty, nie wydając środków finansowych na budowanie rzeczywistego modelu, a następnie testowanie jego zastosowań, tylko po to, by za jakiś czas ponownie nad nim pracować.
Rozszerzona i wirtualna rzeczywistość
Jak zapewniają specjaliści IoT Central, integracja technologii AR i VR w branży przemysłowej będzie przynosić spore korzyści. Obie te technologie maja bowiem przybliżyć pracowników do produkowanych przy ich udziale produktów czy usług, a przedsiębiorstwom pomóc usprawnić procesy produkcyjne. Od skutecznego wsparcia zdalnego po naprawy urządzeń i rozwiązywanie różnych problemów z nimi związanych.
Pandemia koronawirusa dała spory impuls do różnych zastosowań technologii AR i VR, co miało miejsce zwłaszcza w dziedzinie edukacji i obsługi klienta. Ale także w Przemyśle 4.0 technologie te będą coraz lepiej eksponowane i pozwolą producentom zapewnić lepsze doświadczenia klientów.
Inteligentna produkcja
Procesy produkcyjne wymagają nowego spojrzenia – stawiając sobie za cel obniżenie kosztów operacyjnych i zwiększenie widoczności, przedsiębiorstwa będą więc wdrażać inteligentne systemy produkcyjne. Inteligentna produkcja może pomóc nie tylko w rozwiązaniu problemów związanych z widocznością, ale też z wyzwaniami na hali produkcyjnej, prowadząc do rozwoju i utrzymania wymaganych standardów jakości.
Co więcej, może również obejmować rozszerzenie możliwości automatyzacji i maksymalizację wykorzystania siły roboczej. A jak zapewniają eksperci IoT Central, inteligentna automatyzacja produkcji zapewnia przejrzyste procedury i eliminuje opóźnienia.
Predictive Maintenance
Firmy produkcyjne na całym świecie borykają się z bezprecedensowymi i nieoczekiwanymi przestojami. Od przestojów sieci po te na hali produkcyjnej, a według ekspertów, najlepszą odpowiedzią na koszty takich przestojów jest stosowanie technik konserwacji predykcyjnej.
Predictive Maintenance pozwala wykorzystać informacje, które zakłady produkcyjne otrzymują w odniesieniu do maszyn. Dzięki temu maszyny te będą w stanie zapewnić optymalną wydajność. Takie dane pomagają zapobiegać nagłym awariom – możemy wymieniać wadliwe części i ograniczać nieplanowane przestoje. W rezultacie przedsiębiorstwa są w stanie zaoszczędzić czas, pieniądze i zasoby, które w przeciwnym razie zostałyby wydane na znalezienie rozwiązań i naprawę istniejących zasobów.
Cyberbezpieczeństwo
Jedną z bardziej palących kwestii w branży produkcyjnej jest cyberbezpieczeństwo. Według badań PwC, nawet 49% producentów wymienia je jako jedno z największych wyzwań na najbliższe kilka lat. Co ciekawe, liczba wyszukiwań frazy “cyberbezpieczeństwo w produkcji” wzrosła o 300% w ciągu ostatnich pięciu lat.
Dla sektora przemysłowego cyberbezpieczeństwo oznacza obecnie coś więcej niż tylko ochronę przed hakerami. Zagadnienie to obejmuje również zdolność do odzyskiwania danych po cyberatakach, strategiczne plany walki z piractwem danych i oprogramowaniem ransomware oraz strategie tworzenia kopii zapasowych w celu utrzymania działalności w przypadku częściowych przestojów.
Reshoring
Trendem, który w mniejszym stopniu dotyczy technologii stojącej za procesami produkcyjnymi, a bardziej zrównoważonej dostępności wytwarzanych produktów, jest reshoring. W celu zapewnienia odpornych i niezawodnych łańcuchów dostaw, organizacje odchodzą od offshoringu – czyli lokalizowania zakładów produkcyjnych na rynkach wschodzących – na rzecz przenoszenia ich z powrotem do samych krajów uprzemysłowionych. Jest to z pewnością trend, który będzie miał pozytywny wpływ na dostępność produktów w dłuższej perspektywie, uważają eksperci Bürklin Electronics.
Źródła: Raporty i zestawienia od Mordor Intelligence, Cisco, PwC, UNCTAD, Bürklin Electronics, IoT Central, 4i Platform i Gitnux.
