Czwarta rewolucja przemysłowa - Przemysł 4.0 (część 1)

Przemysł 4.0 nazywany niekiedy również jako Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT, Industrial Internet of Things) dla wielu z nas to jedynie idea czy projekt koncepcyjny zapewniający niezawodne rozwiązania w świecie przemysłu. Co to jest? Jak pracuje? Jakie korzyści może nam zaoferować? Czy jest bezpieczny? Jakie rozwiązania zastosować? Na te pytania postaram się odpowiedzieć w poniższym artykule. Zanim jednak przejdziemy do wyjaśnienia czym jest Przemysł 4.0 warto wspomnieć jak cały przemysł ewoluował, zaczynając od samego początku.

Rewolucje przemysłowe

Wraz z powstaniem gałęzi przemysłu, społeczeństwo dążyło do uzyskania maksymalnych korzyści przy wykorzystaniu jak najmniejszych nakładów pracy. Myśl inżynierska dążyła do coraz to lepszych i bardziej wydajnych rozwiązań, a najbardziej innowacyjne rozwiązania wywoływały tzw. rewolucje przemysłowe. W związku z czym rewolucję przemysłową do tej pory dzieliliśmy na 3 etapy.

Za pierwszą rewolucję przemysłową uznajemy wprowadzenie do produkcji napędu parowego, który znalazł zastosowanie zarówno w lokomocji jak i w procesach produkcyjnych (napędy parowe zastępowały pracę ludzkich mięśni). Druga rewolucja rozpoczęła się wraz z wprowadzeniem energii elektrycznej - powstały pierwsze seryjne linie produkcyjne. Wraz z zastosowaniem automatyki przemysłowej nastała trzecia rewolucja. Do fabryk wprowadzono pierwsze zautomatyzowane urządzenia, programowalne sterowniki PLC, oprogramowania (SCADA, MES, ERP) umożliwiające diagnostykę, nadzór i kontrolę nad przebiegającymi procesami. Wszystko to przełożyło się na niesamowicie wysoką wydajność. Mijały kolejne lata i kolejne rewolucje, aż nadszedł czas na czwartą rewolucję przemysłową zwaną…

Przemysł 4.0

Przemysł 4.0 (z ang. Industry 4.0) to najnowsza rewolucja przemysłowa, która swoją innowacyjność zawdzięcza wykorzystaniu m.in. sieci Ethernetowych oraz dostępu do Internetu. Nadchodzącą rewolucję możemy przedstawić jako połączenie IIoT ze sztuczną inteligencją maszyn. Zapewni nam to globalny dostęp do przetwarzanych danych na podstawie, których urządzenia będą uczyć się odpowiednich zachowań. W oparciu o Przemysł 4.0 powstają tzw. inteligentne fabryki (Smart Factory).

 

 

Jakie korzyści niesie ze sobą produkcja oparta na czwartej rewolucji? A no takie, że maszyny potrafią się same przystosować do sytuacji awaryjnych, fabryki są w stanie produkować towary według indywidualnych potrzeb klientów jak i również potrafią w sposób rozsądny i efektywny zarządzać swoimi zasobami.

Od strony zarządzania z kolei możemy zbierać i analizować otrzymywane dane w czasie rzeczywistym, a chcąc wprowadzić zmiany w produkcji możemy się bezpośrednio i bezprzewodowo komunikować z poszczególnymi urządzeniami. Wszystko to przekłada się na zwiększenie produktywności, a zatem i zwiększenie przychodów oraz rentowności.

Jak to właściwie działa?

Wyobraźmy sobie, że każde z urządzeń posiada swój „mózg”, który jest w stanie poinformować maszynę jaką czynność ma wykonać np. który z procesów pominąć czy gdzie dalej przekazać dany element w procesie produkcyjnym. Możemy uznać, że głównymi rzeczami odpowiedzialnymi za poprawne działanie „mózgu” są czujniki oraz odpowiednie zaprogramowanie urządzeń. Każde z nich jest wyposażone w szereg różnego rodzaju czujników, które pozwalają na zbieranie informacji. Następnie dane te są lokalnie przetwarzane i analizowane, a na ich podstawie jesteśmy w stanie np. dobrać najbardziej optymalne parametry zapewniające najwyższą sprawność danego urządzenia. Dane z wszystkich maszyn są przekierowywane do centrum sterowania, gdzie w sposób przemyślany możemy nimi zarządzać. W efekcie możemy odpowiednio zaprogramować daną linię produkcyjną, a następnie w sposób przystępny nią zarządzać. Wyobraźmy sobie sytuację, gdzie dane urządzenie rozpoczyna wytwarzanie produktu, następnie po ukończeniu zadania wysyła sygnał do wózka samojezdnego, który z kolei po otrzymaniu komunikatu podjeżdża pod dane stanowisko, zabiera półprodukt i przemieszcza się w raz z nim do innej maszyny kontynuującej proces produkcyjny. Wszystkie procesy są zautomatyzowane, pracujące w oparciu o bezprzewodowe technologie, zapewniające optymalny czas działania i wysoką wydajność. Co więcej przy pomocy odpowiedniego oprogramowania linię produkcyjną możemy sobie zwizualizować, co pozwoli nam na wgląd i analizę każdego z poszczególnych procesów w łatwy i przystępny sposób. Inny przykład Smart Factory - wyobraźmy sobie, że chcemy kupić samochód. Co musimy zrobić? W skrócie, wystarczy zainstalować aplikację na telefon, po czym uruchomić ją i wybrać sobie kolejne elementy samochodu (np. rodzaj kół, tapicerki, silnika, kolor nadwozia itd.).

 

 

Informacje te są rozsyłane do poszczególnych urządzeń produkcyjnych np. poprzez Wi-Fi czy GSM, które są ze sobą  odpowiednio skomunikowane i każde z nich wie za jaką czynność jest odpowiedzialne i w jakim czasie ma ją wykonać. Cały proces przebiega szybko, sprawnie i bezproblemowo. Jedyne co nam pozostaje to udać się do fabryki po odbiór auta. Jak widać odpowiednia komunikacja i sprawa realizacja procesu wymiany danych jest niezwykle ważna i prowadzi do obopólnych korzyści, zarówno dla klienta jak i producenta. Oczywiście jest to sytuacja trochę na wyrost, przykład miał na celu jedynie zobrazowanie możliwości jakie niesie ze sobą najnowsza rewolucja przemysłowa.

Bezpieczeństwo

Zapewne wielu z was zadaje sobie pytanie czy tego typu fabryki są lub będą bezpieczne. Jest to pytanie jak najbardziej słuszne. Przed powstaniem czwartej rewolucji przemysłowej sieci przemysłowe były wyizolowane, a dostęp do nich miały głównie sterowniki, w związku z tym nie przykładano większej uwagi do ochrony przed cyberatakami. Przemysł 4.0 to rewolucja w dużej mierze oparta o komunikację pomiędzy urządzeniami przy wykorzystaniu połączeń bezprzewodowych z dostępem do chmury, Internetu. Gdzie cyberataki uderzają w pierwszej kolejności? Chociażby w systemy SCADA, które często pracują na przestarzałych, niewspieranych systemach operacyjnych. Kolejnym przykładem mogą być nieszyfrowane protokoły Modbus TCP, Ethernet/IP czy Profinet. Cyberataki nie są już rzadkością, a cyberbezpieczeństwo stało się niezwykle ważną warstwą podczas projektowania sieci przemysłowych. Tak jak wspominałem w Przemyśle 4.0 mamy do czynienia z połączeniami internetowymi, wiele przedsiębiorstw mając to na uwadze, skupia się głównie na atakach pochodzących z zewnątrz nie zdając sobie sprawy, że około 80% ataków pochodzi z wewnątrz! Źródłem tego typu ataków może być np. niepoprawnie przeszkolony personel nieświadomie wprowadzający zagrożenie do naszej sieci. Należy pamiętać, że niezawodny system bezpieczeństwa to absolutny „must have” każdej inteligentnej fabryki, przecież nikt nie chciałby, aby niepożądane cyberataki miały wpływ na procesy produkcji. Więcej informacji na temat cyberbezpieczeństwa tutaj.

Podsumowanie

Powyższy wpis miał na celu zobrazowanie i uświadomienie czytelnikowi w najprostszym rozumowaniu czym jest Przemysł 4.0. Mam nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu zagadnienie czwartej rewolucji przemysłowej nie będzie już pojęciem abstrakcyjnym, a czytelnik będzie świadom tego na czym ona polega, jakie korzyści może nam zaoferować oraz z jakimi zagrożeniami możemy się spotkać. Z pewnością temat czwartej rewolucji przemysłowej jest niezwykle obszerny i trudno uwzględnić wszystkie rzeczy z nim związane, w związku z czym już teraz zapraszam do kolejnej odsłony, w której postaram się przedstawić temat nieco bardziej od strony rozwiązań technicznych.