Przemysł 4.0 podbije branżę tworzyw sztucznych?

Jednym z centralnych tematów jesiennych targów K w Düsseldorfie będzie Przemysł 4.0. Koncepcja, która w ciągu ostatnich kilku lat zrobiła w inżynierii zawrotną karierę, wdrażana jest obecnie przez producentów urządzeń do przetwórstwa tworzyw sztucznych. I choć wciąż pewne kwestie rodzą sporo pytań, wydaje się, że w niedługiej przyszłości idea ta będzie wyznaczała horyzont działalności przemysłu.

Czwarta rewolucja przemysłowa

Istotą koncepcji Przemysłu 4.0 jest technologiczne przejście do systemów cyfrowo-fizycznych w produkcji. Aby lepiej uświadomić sobie istotę dokonującej się zmiany oraz powody, dla których nazywana jest ona czwartą rewolucją przemysłową, warto przypomnieć istotę poprzednich wielkich przewrotów w wytwarzaniu dóbr.

Jak wiadomo, pierwsza rewolucja przemysłowa, datowana na drugą połowę XVIII wieku, polegała na wprowadzeniu produkcji fabrycznej poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z pary wodnej. Kolejnym krokiem, określanym jako druga rewolucja przemysłowa, było umasowienie produkcji dzięki zastosowaniu elektryczności - pierwsza linia pracująca w oparciu o to źródło energii ruszyła w 1870 roku. Sto lat później dokonała się trzecia rewolucyjna zmiana w paradygmacie produkcyjnym, której siłą napędową był rozwój elektroniki i systemów IT. Zaczęto wykorzystywać je w urządzeniach i procesach produkcyjnych, co pozwoliło na automatyzację produkcji.

Przemysł 4.0 można rozumieć jako kontynuację poprzedniego etapu rozwoju produkcji. Istotną zmianą jest wykorzystanie w tej koncepcji sieci teleinformatycznych - połączenie fizycznych maszyn i tradycyjnych procesów produkcyjnych z rozwiązaniami sieciowymi skutkuje stworzeniem nowej rzeczywistości, w której łączy się świat realny i wirtualny.

Cyfrowo-fizyczne procesy produkcyjne (CPPSs, ang. cyber-physical production systems) można określić jako sieci społecznościowe maszyn produkcyjnych, które pozostają online i komunikują się ze sobą. Dzięki temu mogą wymieniać informacje na temat aktualnych zapasów, problemów i błędów, przekazują także informacje dotyczące zmian w zamówieniach czy zapotrzebowaniu. Ale CPPSs to coś więcej niż tylko połączenie maszyn w sieć - celem koncepcji Przemysłu 4.0 jest inteligentna integracja sieciowa urządzeń, systemów zarządzania produkcją, produktów w całym ich cyklu życia i podmiotów uczestniczących w obszarze łańcucha wartości. W środowisku Przemysłu 4.0 wyróżnia się więc Internet rzeczy, danych, usług i ludzi, a połączenie tych czterech elementów ma być punktem dojścia tej idei.

Przemysł 4.0 postuluje wertykalne połączenie inteligentnych systemów produkcyjnych (z pojęciami inteligentnej fabryki i inteligentnych produktów), inteligentnych systemów logistycznych, marketingu i usług, przy jednoczesnej silnej orientacji na konsumenta i jego potrzeby. Jednocześnie ma zachodzić integracja horyzontalna, polegająca na globalnym tworzeniu sieci, integrowaniu partnerów biznesowych i klientów, tworzeniu nowych modeli biznesowych na skalę światową. Wśród założeń idei jest także objęcie myślą inżynieryjną całego cyklu życia produktów oraz przyspieszenie dzięki masowemu wykorzystaniu technologii.

Wszystko w imię efektywności

Nieco futurystyczny żargon nie powinien przysłonić sprawy podstawowej - podobnie jak w przypadku poprzednich rewolucji przemysłowych, wdrożenie Przemysłu 4.0 ma przede wszystkim sens biznesowy i ma służyć poprawieniu efektywności produkcji. Połączenie ze sobą urządzeń, ciągłe zbieranie i przetwarzanie docierających danych, zwłaszcza o błędach, kontrola w czasie rzeczywistym każdego etapu produkcji - wszystko to ma się przekładać na optymalizację kosztową, poprawę wydajności, a w przypadku problemów np. z dostępem do surowca czy zbytem - także na uelastycznienie produkcji.

Podobnie także jak w przypadku poprzednich wielkich zmian w wytwórczości, nowe rozwiązania coraz bardziej ograniczają wpływ czynnika ludzkiego na proces produkcyjny. O ile z każdym kolejnym przewrotem przemysłowym malało zapotrzebowanie na fizyczną siłę człowieka, czwarta rewolucja być może doprowadzi do zaniku zapotrzebowania nawet na samą obecność pracowników produkcyjnych. Zwłaszcza, że założeniem (nieco jak na razie odległym) jest inteligencja systemu i wdrożenie jego samoregulacji.

Z szacunków przedstawionych przez PwC w "Global Industry 4.0 Survey" wynika, że korzyści wynikające z wdrożenia koncepcji Przemysłu 4.0 mogą być znaczne. Ankiety przeprowadzone wśród ponad 2 tys. firm w 26 krajach pokazują, iż firmy spodziewają się, iż wdrożenie idei przyniesie im roczne oszczędności na poziomie 3,6 proc. W ciągu następnych pięciu lat. Technologie cyfrowe, które pozwolą na skrócenie czasu operacji, zwiększenie wykorzystania zasobów i maksymalizację jakości produktów, w opinii respondentów dać mogą łącznie roczne oszczędności w wysokości 421 mld dol.

Rozwiązania dla przetwórstwa tworzyw

Nic więc dziwnego, że także branża tworzyw sztucznych łaskawym okiem zaczęła spoglądać na Przemysł 4.0. Impuls wyszedł od czołowych firm maszynowych i obecnie wielcy producenci wtryskarek i urządzeń peryferyjnych prześcigają się w rozwiązaniach opartych na tej koncepcji. Część z nich prezentowano już wcześniej, m.in. na ubiegłorocznej Fakumie czy podczas dni otwartych; także podczas tegorocznych targów K pomysły na adaptację Przemysłu 4.0 do potrzeb branży tworzyw sztucznych będą stanowić jeden z głównych punktów prezentacji targowych.

Engel na przykład będzie prezentować swoją wersję pomysłu pod marką inject 4.0. Cel jest jasny - zbudowanie inteligentnej fabryki (smart factory) poprzez połączenie i integrację systemów produkcji, systematyczne wykorzystanie danych oraz optymalizację procesów. Koncepcja smart faktory opiera się na trzech filarach: inteligentnych maszyn, inteligentnej produkcji oraz inteligentnych usług; natomiast jako producent maszyn, Engel nie zajmuje się obszarem inteligentnych produktów (smart products).

Podobne obszary obejmuje koncepcja Plastics 4.0, wdrażana przez KraussMaffei, przy czym stosuje się tu nieco inną terminologię - inteligentne maszyny (Intelligent Machines), zintegrowana produkcja (Integrated Production) oraz interaktywne usługi (Interactive Services). Ważnym elementem składowym jest tutaj system APC (Adaptive Process Control), rozpoznający zaburzenia w produkcji i inteligentnie dopasowujący ustawienia do odnotowywanych warunków.

Z kolei Arburg ideę Przemysłu 4.0 demonstruje na przykładzie połączenia maszyny Allrounder, urządzenia freeformer do produkcji przyrostowej oraz systemu informatycznego ALS, oferując połączenie sieciowe maszyn, procesów i produktów. Wśród zalet swojego rozwiązania Arburg wymienia elastyczność, pozwalającą na indywidualizację produktów w małych seriach oraz przejrzystość systemu, który umożliwia transfer danych oraz śledzenie konkretnych elementów.

Postępy w integracji swoich wtryskarek i urządzeń peryferyjnych odnotowuje również Grupa Wittmann. Podczas jubileuszu firmy w czerwcu br. wszystkie zaprezentowane urządzenia były zintegrowane poprzez system Wittmann 4.0 działający na platformie Windows. Bezpieczeństwo danych gwarantowane jest w tym przypadku przez specjalnie opracowany router Wittmann 4.0.

To zaledwie kilka przykładów, które pokazują, że producenci maszyn poważnie potraktowali koncepcję Przemysłu 4.0 i w zasadzie mogą już teraz zaproponować przetwórcom konkretne rozwiązania przekształcające ich zakłady w inteligentne fabryki. Można się oczywiście zastanawiać, na ile odbiorcy technologii, czyli przetwórcy tworzyw, będą zainteresowani wykorzystaniem zaawansowanych rozwiązań. Oprócz niewątpliwych korzyści rodzą się bowiem czasem obawy np. o bezpieczeństwo danych i procesów produkcyjnych przy integracji sieciowej urządzeń i systemów. Jeśli jednak Przemysł 4.0 w istocie okaże się ideą zasługującą na miano rewolucji przemysłowej, to zmiany w paradygmacie produkcji dokonają się bez względu na okoliczności.