Smart factory

Smart factory neboli chytrá továrna je vize výroby, ve které jsou stroje, výrobky a systémy propojené a sdílejí data v reálném čase. Cílem je výroba, která se do velké míry řídí sama a dokáže reagovat na změny bez zásahu člověka. Chytrá továrna je konkrétním vyústěním konceptu čtvrté průmyslové revoluce na úrovni jednoho provozu [1]. Praktickým základem tohoto propojení jsou kyberfyzické systémy popsané v doporučeních pro zavádění Průmyslu 4.0 [2]. Srdcem chytré továrny je systém MES, který řídí a sbírá data přímo z dílny v reálném čase [3], a jeho propojení s podnikovým systémem ERP popisuje norma ISA-95 [4]. Na českém trhu tuto roli plní MES Manta ve spojení s ERP Helios. Smart factory není produkt, který si firma koupí. Je to směr, ke kterému vede postupná digitalizace a propojování systémů. 

Zajímavost ze světa 

Vize chytré továrny vychází z konceptu čtvrté průmyslové revoluce, jak ji popsal Klaus Schwab. Klade důraz na propojení strojů, výrobků a systémů do jednoho komunikujícího celku.[1] 

Co v článku najdete 

• Co je smart factory a jak se liší od běžné výroby 
• Jak v chytré továrně funguje propojení strojů a systémů 
• Jakou roli hraje MES v chytré továrně 
• Co znamenají data v reálném čase pro výrobu 
• Jak souvisí smart factory s internetem věcí 
• Co je autonomní rozhodování v chytré továrně 
• Jaký je rozdíl mezi chytrou továrnou a běžnou automatizací 
• Jak se firma dostane k chytré továrně 

Co je smart factory a jak se liší od běžné výroby 

Smart factory je chytrá továrna, ve které spolu stroje, výrobky a systémy komunikují a sdílejí data v reálném čase. Od běžné automatizované výroby se liší tím, že nejde o izolované automatické stroje, ale o propojený celek, který reaguje na aktuální dění [1]. 

V běžné výrobě stroj vykonává předem nastavený program a o souvislostech se zakázkou nebo financemi nic neví. V chytré továrně stroj svůj stav hlásí, výrobek nese informaci o tom, jak má být zpracován, a systém na to reaguje [2]. 

Smart factory je vyústěním konceptu čtvrté průmyslové revoluce na úrovni jednoho provozu. Zatímco Průmysl 4.0 je široký koncept, chytrá továrna je jeho konkrétní podoba ve výrobní hale [1]. 

Jak v chytré továrně funguje propojení strojů a systémů 

Základem chytré továrny je propojení tří rovin. Stroje na dílně, výrobní systém MES a podnikový systém ERP spolu vyměňují data tak, aby se informace nepřepisovala ručně [3]. 

Rovina	Systém	Co dělá
Podnik	ERP	Plánuje zakázky, zdroje a finance
Výroba	MES	Řídí a sbírá data z dílny v reálném čase
Stroje	Automatizace a senzory	Hlásí stav a přijímají pokyny

Zdroj: ČSN EN 62264 (ISA-95). Integrace podnikových a řídicích systémů.

Toto rozdělení do úrovní popisuje norma ISA-95. ERP plánuje na úrovni podniku, MES řídí výrobu a stroje tvoří nejnižší vrstvu [4]. Teprve propojení všech rovin dělá z továrny chytrou. 

Jakou roli hraje MES v chytré továrně 

Srdcem chytré továrny je systém MES. Stojí mezi podnikovým plánováním a samotnými stroji a v reálném čase řídí a sbírá data z výroby [3]. Bez MES by chytrá továrna neměla odkud brát aktuální obraz o dění na dílně. 

MES propojuje výrobní příkaz z ERP s konkrétní operací na stroji. Sleduje rozpracovanost, časy operací i stav zařízení. Díky tomu vedení vidí výrobu v reálném čase, ne se zpožděním z ručních hlášení [3]. 

Jak MES funguje a co umí, podrobně popisuje průvodce MES systémem. Na českém trhu tuto roli plní MES Manta ve spojení s ERP Helios. 

Co znamenají data v reálném čase pre výrobu 

Klíčovou vlastností chytré továrny je práce s daty v reálném čase. Místo ručních hlášení na konci směny systém ví průběžně, co se na dílně děje [3]. 

• Vedení vidí rozpracovanost zakázek průběžně, ne se zpožděním 
• Prostoje a poruchy strojů se zachytí hned, ne až dodatečně 
• Plánování reaguje na skutečný stav výroby, ne na odhad 
• Data slouží k rozhodování, ne jen k pozdější evidenci 

Data v reálném čase jsou tím, co odlišuje chytrou továrnu od běžné výroby. Bez nich zůstává řízení založené na odhadech a zpožděných hlášeních [3]. Rozdíl je hmatatelný. Mistr, který vidí stav každé zakázky průběžně, reaguje na zdržení dřív, než se promítne do termínu dodání, a nemusí čekat na ruční hlášení z konce směny [3]. 

Jak souvisí smart factory s internetem věcí 

Aby stroje a zařízení mohly sdílet data, musejí být propojené. K tomu slouží internet věcí, tedy připojení strojů a senzorů do sítě. Tato propojená zařízení tvoří kyberfyzické systémy, které jsou základem chytré továrny [2]. 

Prvek	Co dělá	Bez čeho nefunguje
Senzory na strojích	Měří stav a výkon zařízení	Bez sítě nepředají data
Síť internetu věcí	Přenáší data ze strojů	Bez systému jen sbírá data
Systém MES	Zpracuje data z dílny	Bez ERP nezná souvislost se zakázkou
Systém ERP	Plánuje zakázky a zdroje	Bez MES nevidí dění na dílně

Zdroj: ČSN EN 62264 (ISA-95). Integrace podnikových a řídicích systémů.

Internet věcí sám o sobě chytrou továrnu nedělá. Je to technologie pre sběr a přenos dat. Smysl získá teprve tehdy, když data zpracuje systém MES a propojí je s plánováním v ERP [3]. Samotná připojená zařízení bez systému, který data vyhodnotí, zůstávají jen zdrojem nevyužitých čísel. 

Co je autonomní rozhodování v chytré továrně 

Vize chytré továrny počítá s tím, že výroba se do velké míry řídí sama. Systémy na základě dat reagují na změny, aniž by zásah musel pokaždé dělat člověk [2]. Tato schopnost se označuje jako autonomní rozhodování. 

V praxi to znamená například to, že systém přesměruje zakázku na jiný stroj, když původní hlásí poruchu, nebo upraví pořadí operací podle aktuální dostupnosti. Rozhodnutí dělá systém, člověk ho jen kontroluje [2]. 

Plná autonomie je cílový stav, ke kterému firmy postupují. Většina chytrých továren dnes funguje v režimu, kdy systém připraví podklad a rozhodnutí potvrdí člověk. 

Tento postupný přístup je rozumný. Autonomní rozhodování má smysl tam, kde systém pracuje se spolehlivými daty a kde jsou jasná pravidla. Ve složitějších situacích zůstává poslední slovo na člověku, který data ze systému využije jako podklad, ne jako příkaz [2]. 

Úroveň řízení	Kdo rozhoduje	Příklad
Ruční	Člověk podle zkušenosti	Mistr přeřadí zakázku ručně
S podporou dat	Člověk podle dat ze systému	Systém doporučí, mistr potvrdí
Autonomní	Systém podle pravidel	Systém sám přesměruje zakázku při poruše

Zdroj: Kagermann, H. a kol. (2013). Recommendations for implementing Industrie 4.0. Acatech.

Jaký je rozdíl mezi chytrou továrnou a běžnou automatizací 

Hledisko	Běžná automatizace	Smart factory
Stroje	Pracují samostatně podle programu	Komunikují a sdílejí data
Data	Lokální, v rámci stroje	Sdílená v reálném čase napříč firmou
Rozhodování	Podle pevného programu	Podle aktuálních dat
Propojení	Jednotlivé stroje	Celý provoz jako jeden celek

Zdroj: Kagermann, H. a kol. (2013). Recommendations for implementing Industrie 4.0. Acatech.

Běžná automatizace zrychlí jednotlivé kroky. Chytrá továrna propojí celý provoz tak, aby spolu stroje a systémy komunikovaly a reagovaly na sebe [2]. 

Jak se firma dostane k chytré továrně 

• Začněte digitalizací procesů, aby data o výrobě vůbec vznikala 
• Postavte páteř v podobě ERP se společnou databází 
• Nasaďte MES pro řízení a sběr dat z dílny v reálném čase 
• Propojte stroje a senzory přes internet věcí 
• Postupně přidávejte autonomní rozhodování tam, kde se osvědčí 

Chytrá továrna je cílový stav, ne první krok. Vzniká postupným propojováním systémů a strojů, které začíná u běžné digitalizace [2]. 

Pro českou výrobní firmu z toho plyne praktický závěr. Nemá smysl honit se za nálepkou chytré továrny, dokud nejsou propojené základní systémy. Smysluplnou cestou je nejdřív mít data o výrobě, pak je propojit přes MES a ERP a teprve nad tímto základem přidávat další chytré prvky [3]. Každý další krok pak staví na něčem, co už ve firmě prokazatelně funguje. 

Jak budovat chytrou továrnu s MES Manta a ERP Helios 

Chytrá továrna vzniká propojením plánování s děním na dílně. Společnost NVSP dodává výrobní systém MES Manta a ERP Helios, které spojí zakázky, stroje i data v reálném čase. Prohlédněte si nabídku produktů NVSP a nezávazně proberte, jak ve vaší výrobě propojit systémy do jednoho celku. 

Shrnutí 

Smart factory neboli chytrá továrna is vize výroby, ve které jsou stroje, výrobky a systémy propojené a sdílejí data v reálném čase. Cílem je výroba, která se do velké míry řídí sama. Je konkrétním vyústěním konceptu čtvrté průmyslové revoluce na úrovni jednoho provozu. Srdcem chytré továrny je systém MES, který řídí a sbírá data z dílny, a jeho propojení s ERP popisuje norma ISA-95. Internet věcí slouží ke sběru dat ze strojů. Chytrá továrna není produkt, ale cílový stav, ke kterému vede postupná digitalizace a propojování systémů. 

Časté otázky 

Co je smart factory 

Smart factory je chytrá továrna, ve které spolu stroje, výrobky a systémy komunikují a sdílejí data v reálném čase. Cílem je výroba, která se do velké míry řídí sama [1]. 

Jaký je rozdíl mezi chytrou továrnou a automatizací 

Automatizace zrychlí jednotlivé kroky pomocí samostatných strojů. Chytrá továrna propojí celý provoz tak, aby spolu stroje a systémy komunikovaly a reagovaly na sebe [2]. 

Co je srdcem chytré továrny 

Srdcem je systém MES, který řídí a sbírá data z dílny v reálném čase a propojuje plánování v ERP s konkrétní operací na stroji [3]. 

Použité zdroje a literatura 

Knihy a učebnice 

[1] Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum. ISBN 978-1944835002. 

[3] Kletti, J. (2007). Manufacturing Execution System – MES. Springer. ISBN 978-3540497448. 

Standardy 

[4] ČSN EN 62264 (ISA-95). Integrace podnikových a řídicích systémů. 

Instituce a reporty 

[2] Kagermann, H. a kol. (2013). Recommendations for implementing Industrie 4.0. Acatech.