Az Ipar 4.0 és 8 technológiai pillérének megértése

Olvasási idő: 5 perc

Az Ipar 4.0, amely történelmi értelemben a 4. ipari forradalmat képviseli, az ember és a gép közötti kapcsolat javítását célozza.

2011-ben jelent meg, amikor először mutatták be Hannoverben, Németországban, a világ ipari technológiájának szentelt Hannover Messe kiállításon. 8 technológiából áll, amelyek hasznot húznak a különféle tanulmányok és tudományos kísérletek előrehaladásából, és igyekeznek javítani az ember és a digitális világ közötti határokat vagy az akadályok csökkentését célozzák. A 4. ipari forradalom arra törekszik, hogy a gépek és az emberek együttműködve működjenek és kommunikáljanak, növelve az iparágak termelékenységét, csökkentve a termékgyártás során előforduló hibák számát. Továbbá az iparban mechanikusnak és veszélyesnek tekintett folyamatokat már nem emberek végzik el, hanem átadják a robotoknak.

Mielőtt megismerné a 8 technológiai pillért, elmagyarázzuk az Ipar 4.0 előnyeit és hátrányait:

Előnyök	Hátrányok
Megnövelt termelékenység	A munkanélküliek számának növekedése
Jobb hatékonyság	Nehézségek a szakképzett és sokoldalú munkaerő megtalálásában ebben az új iparágban
Költségmegtakarítás a gyártás során	Kibertámadások
Rendszerintegráció
Több agilitás

Nézzük az ipar 4.0 8 technológiai pilléreit!

IoT – Internet of Things
Felhő alapú számítástechnika (Cloud Computing)
Additív gyártás
Digitális gyártás
Rendszerintegráció
Digitális biztonság
Big Data (ez a technológia a mesterséges intelligenciával együtt működik)
Fejlett robotika

IoT

Az Internet of Things (IoT) a jelenlegi internet kiterjesztése, amely lehetővé teszi a felhasználók számára az objektumok távoli vezérlését és/vagy szolgáltatóvá tételét. Ezek az objektumok adatokat gyűjthetnek és továbbíthatnak a Cloud Computing számára. Az Ipar 4.0-ban az IoT-t IIoT-nek (Industrial Internet of Things) hívják, és ez a felelős a kommunikációs rendszerek, gépek, intelligens termékek és emberek közötti intelligens hálózat létrehozásáért. Ez a valós idejű információmegosztási technológia biztosítja a vállalat számára a gyors, időveszteség nélküli döntések meghozatalához szükséges agilitást.

Felhő alapú számítástechnika

A Cloud Computing célja, hogy a fájloknak nagy és bármikor elérhető internetkapcsolaton keresztüli tárháza legyen. A Cloud Computing az Ipar 4.0 alapvető eszköze, mivel az IIoT által továbbított információk tárolásával segíti a vállalat teljesítményének garantálását. Például, ha egy automatizált gyártósor leáll a robot műszaki hibája miatt, a Felhő az IIoT-vel való kapcsolaton keresztül kapja meg az információt, és tárolja ezt az eseményt az adatbázisában. Ez lehetővé teszi az alkalmazott számára, hogy megoldja a problémát a robottal, és a gyártósor visszatérjen a normál működéshez.

Additív gyártás

Az additív gyártás, más néven 3D nyomtatás, projektek vagy termékek előállítására szolgáló technológia. Az első 3D nyomtatókkal nyomtatott műanyag alkatrészeket 1981-ben Japánban gyártotta Hideo Kadama. Azóta számos frissítés történt az additív gyártásban, ma már akár három méretben is képes nyomtatni, és gyors prototípuskészítést is végez. Jelenleg az Additive Manufacturing a Cloud Computing-el működik együtt, ahol a termék nyomtatásához szükséges összes információt tárolják.

A 3D nyomtatás előnyei az Ipar 4.0-ban:

Gyártási sebesség
Komplex geometriai formák egyszerű nyomtatása
Agilitás a tömeges testreszabás terén
Alacsony szerszámtárolási költségek

Digitális gyártás

A digitális gyártás háromdimenziós modellező szoftverekből és eszközökből áll, amelyek képesek elemzéseket és szimulációkat végezni a vállalat által a jövőben gyártani kívánt termékeken. Ezek az eszközök képesek a fejlesztések azonosítására és a vizsgált gyártási folyamatok optimalizálására. A digitális gyártás nagyon fontos szerepet játszik az Ipar 4.0-ban, mivel olyan folyamatciklussal rendelkezik, amely magában foglalja a tervezés, a szimuláció és érvényesítés fogalmát. Ahhoz, hogy egy terméket fizikailag le lehessen gyártani, azt ebben a virtuális folyamatciklusban jóvá kell hagyni. Ily módon a digitális gyártás lehetővé teszi a gyártók számára, hogy olyan terméket vagy projektet állítsanak elő, amely megfelel az ügyfelek igényeinek.

Rendszerintegráció és az ipar 4.0

A rendszerintegráció alapvetően a különböző számítógépes rendszerek és szoftveralkalmazások egyesítéséből áll, lehetővé téve az ipar különböző területeinek automatizált együttműködését. Egy iparágon belül a rendszerintegrációnak két típusa van: a vertikalizáció és a horizontalizáció.

Rendszerintegráció a vertikalizációban

A vertikális integráció magában foglalja a vállalati folyamatok feltérképezését, mint például a termékfejlesztés, a meglévő termékek fejlesztése és a stratégiai tervezés. Ezekkel a funkciókkal rendszerszemléletű képet ad a vállalat különböző részeinek működéséről. A vertikalizációnak vannak tipikus megoldásai és technológiái, amelyek a működési módszer részét képezik:

SCADA – Felügyeleti és adatgyűjtő rendszer: ez a rendszer lehetővé teszi a különböző feladatok nyomon követését és ellenőrzését a termelés szintjén.
PLC – Programozható logikai vezérlő: a PLC felelős a vállalat gyártási folyamatainak vezérléséért. Kontroll szinten van.
MES – Manufacturing Execution System: az üzem operatív irányítására kifejlesztett szoftverrendszer, amelynek célja a maximális hatékonyság és költségcsökkentés.
ERP – Enterprise Resource Planning (Integrated Business Management System): ez a rendszer az üzleti tervezés szintjén működik, célja, hogy támogassa a szervezetet az információs adatok ellenőrzésében, jobb döntéshozatalt és üzleti sikert biztosítva.

Rendszerintegráció a horizontalizációban

A horizontális integráció a vállalat és az ügyfelek, beszállítók, szolgáltatók és más, az intézménnyel együttműködő külső szereplők közötti kommunikációs folyamat során valósul meg. A horizontalizációval lehetővé válik a termék teljes életciklusának nyomon követése, a nyersanyagoktól az újrahasznosítási folyamatig.

Digitális biztonság az ipar 4.0 védelme érdekében

Napjainkban gyakran találkozhatunk olyan szervezetekről szóló hírekkel, amelyek bizalmas adatait olyan támadók tették közzé, akiknek sikerült kijátszaniuk az intézmény fájljait védő biztonsági rendszereket. Ezért olyan fontos, hogy a vállalatok folyamatosan a legjobb digitális biztonsági szoftverekbe fektessenek be, hogy garantálják a védelmet a korlátozott hozzáférésű fájljaik kiszivárgása ellen. Ez a biztonsági szoftver, amelyet népszerűen „vírusirtónak” is neveznek, az intézmény bizalmas információinak védelmét célozza, minimalizálva a behatolások kockázatát, a fájlok nagyobb mértékű felügyeletét és ellenőrzését, valamint az információbiztonsági politika kialakítását.

Amikor a titkos információkra gondolunk, általában olyan fájlokat képzelünk el, amelyek céges pénzügyi adatokat, szerződéseket, fontos személyek személyes adatait tartalmazzák, többek között olyanokat, amelyekhez keveseknek kellene hozzáférniük. Az Ipar 4.0 kapcsán azonban nagyon fontos új információk jelentek meg a vállalati teljesítmény elemzésével kapcsolatban. Ezek az információk megtalálhatók a felhőalapú számítástechnikában, ahol az üzem, annak ágazatai és rendszerei teljes integrációjából származó adatokat tárolják, valamint az intelligens eszközök által az IoT-n keresztül továbbított információkat.

Az ipari hálózatok biztonságának garantálása szempontjából kulcsfontosságú a hozzáférés-védelmi politika végrehajtása. Az eszközökhöz való fizikai és virtuális hozzáférés védelmével a vállalat biztonsági szolgáltatásokat hozhat létre, hogy minimalizálja az ipari környezetben a bizalmas adatokat fenyegető veszélyeket.

Big Data

A Big Data a szerverek és vállalatok adatbázisaiban jelen lévő információk összessége, amelyekhez hozzáférhetünk és, amelyek összekapcsolódnak. Öt fő jellemzője van: mennyiség, sebesség, változatosság, hitelesség és érték.

Mennyiség: A keletkező és felhasznált adatok növekvő mennyiségére utal.
Sebesség: Az adatok nagy sebességű átvitelére, tárolására és letöltésére utal.
Változatosság: Különböző adatformátumokra utal.
Hitelesség: Valós adatok megszerzésére vonatkozik.
Érték: Az adatgyűjtés, -tárolás és -elemzés folyamatához hozzáadott értékre utal.

Mesterséges intelligencia

Az 1950-es években egyes kutatók felfedezték, hogy logikai és matematikai következtetések sorozata révén lehetséges lenne a számítógépeket az emberi intelligencia szimulálására programozni, így elnevezték mesterséges intelligenciának. Azóta a tudósok arra törekednek, hogy a számítógépek az emberi gondolkodást és cselekvést szimulálják, képesek legyenek reaktív cselekvésekre, sőt érzések kifejezésére. A Big Data és a mesterséges intelligencia együtt használható az Ipar 4.0-ban az eszközök és érzékelők által generált adatok elemzésén keresztül. Ezeket az összegyűjtött adatokat analitikus folyamatok vagy adatbányászati algoritmusok felhasználhatják, hogy új meglátásokat nyújtsanak, amelyek segítenek a különböző típusú hibák csökkentésében, a nyersanyagok javításában és így tovább.

Haladó robotika

A robotika, ahogy a neve is sugallja, a robotok tudománya és tanulmányozása. A robotok intelligens és automatikus mechanizmusok, amelyek mechanika (hidraulika, pneumatika és kinetika), elektronika (érzékelők és aktuátorok), szoftver és programozás (mikrovezérlők és PLC) kombinációjából állnak. A robotika funkciói közé tartozik az ipari automatizálás területén a termelékenység növelése, a gyártósorok gyorsabb működésének lehetővé tétele, az ember által végzett mechanikus és veszélyes folyamatok robotok által végzett feladatokkal való helyettesítése, valamint a költségek csökkentése, mivel a dolgozókkal ellentétben a robotoknak nincs munkajog. például fizetés, szabadság vagy juttatások.

Az ipari automatizálás folyamatos fejlődéséből származó számos előnynek köszönhetően a vállalatok számos intézmény korszerűsíti gyártósorát, és az embereket gépekkel helyettesíti.

Robotok és emberek az ipar 4.0-ban

Az Ipar 4.0-ban a robotok elhagyják azokat a gyárakat, ahol gyártották őket, és olyan vállalatoknál kerülnek bevetésre, ahol még mindig van néhány ember a gyártósorokon. A szoftverükbe már emberi interakciós funkciókat építettek be, ami együttműködőbbé és biztonságosabbá teszi a munkakörnyezetet. Az ember és a gépek közötti kölcsönhatás a biológiai és a digitális világ közötti integráció megvalósulása.

Felhasznált irodalom: