Czwarta rewolucja przemysłowa wyznacza kierunek, w którym przez następne dziesięciolecia będą się rozwijały gospodarki państw wysoko rozwiniętych. Stan przemysłu, jakość produktów i koszty wytwarzania zdecydują o postępie lub stagnacji gospodarki, wartości PKB, a więc także o jakości życia, wysokości zarobków, poziomie ochrony zdrowia, edukacji, nauki.
Obraz świata, w którym będziemy żyć za 10–20 lat, kształtują dzisiejsze technologie i decyzje podejmowane dzisiaj przez przedsiębiorców.
Automatyzacja produkcji, robotyzacja, szybka transmisja danych, bezpośrednia komunikacja pomiędzy urządzeniami oraz analiza informacji pozyskiwanych z hurtowni danych – te elementy przyczyniają się do powstania Przemysłu 4.0. Postępy obecnej rewolucji przemysłowej można oceniać nie tylko na podstawie deklaracji przedsiębiorców wdrażających lub nie nowoczesne technologie. Świadczą o nich pośrednio także wyniki finansowe i inwestycje firm produkujących i sprzedających sprzęt, oprogramowanie i usługi. Dobrym prognostykiem rozwoju nowego przemysłu jest rynkowa pozycja integratorów oraz start-upów poszukujących nowych możliwości wykorzystania dostępnych technologii.
Robi się samo, czyli urządzenia komunikują się ze sobą
Internet of Things (IoT, Internet Rzeczy) ma zasadnicze znaczenie dla rozwoju Przemysłu 4.0. Idea urządzeń samodzielnie komunikujących się ze sobą za pośrednictwem Internetu wykracza daleko poza dziedzinę automatyzacji produkcji, ale jest z nią silnie związana. Po pierwsze, samodzielny, pozbawiony ludzkiej ingerencji dostęp maszyn do Internetu umożliwi budowę samozarządzających się linii produkcyjnych. Procesy w rodzaju kalibracji, diagnostyki, aktualizacji oprogramowania i dokumentacji technicznej wytwarzanych detali mogą być przeprowadzane bez udziału pracowników. Po drugie, wyposażenie produktów sprzedawanych klientowi w moduł umożliwiający komunikację z producentem stworzy szansę na pozyskiwanie bezcennych informacji o tych aspektach użytkowania wyrobów, które obecnie poznaje się tylko w przypadku awarii i kontaktu klienta z serwisem. Sposób wykorzystania, najczęściej wybierane funkcje, parametry pracy – dzięki takim informacjom będzie można płynnie modyfikować nie tylko nowe, ale także już sprzedane produkty. Zdalna aktualizacja oprogramowania umożliwi dodanie pożądanych funkcji, poprawę wygody użytkowania, przedłuży czas eksploatacji wyrobu.
IoT wyznacza nowe standardy
Stopień rozwoju technologii IoT i zapotrzebowanie na te urządzenia można oszacować, korzystając z danych o ich sprzedaży, ale istnieje jeszcze jeden miarodajny wskaźnik: udział protokołu IP v6 w ruchu generowanym w Internecie. Protokół IP w wersji 6 docelowo ma zastąpić wersję 4. Powstał dlatego, że liczba dostępnych adresów internetowych wersji 4 bardzo szybko zaczęła się kurczyć. Nie wystarczyłoby ich do podłączenia oczekiwanej, bardzo dużej liczby urządzeń IoT. Wprowadzenie wersji 6 umożliwiło zaadresowanie 1020 razy więcej, niż w przypadku IP v4, co powinno w dającej się przewidzieć przyszłości rozwiązać problem podłączania do Internetu wielkiej liczby nowych hostów. Każde urządzenie będzie dysponowało własnym adresem IP v6.
Ta technologia jest już w pełni dojrzała, wykorzystują ją z powodzeniem wielcy dostawcy usług w Internecie: Google, Facebook oraz operatorzy telekomunikacyjni. IP v6 jest de facto standardem w sieciach LTE i zapewne będzie nim w sieciach G5, które staną się naturalnym środowiskiem komunikacji dla dużej części przemysłowych urządzeń łączących się z Internetem Rzeczy. Należy oczekiwać, że w najbliższym czasie zacznie szybko maleć grupa providerów Internetu, którzy nie dostosowali swojej infrastruktury do obsługi tego standardu.
Hurtownie danych w liczbach
Według danych opublikowanych przez Internet Society, w 2018 roku 114 221 950 domen w Internecie wykorzystywało IP v6. To o 9 510 719 więcej niż rok wcześniej. Ponad 25% sieci komputerowych podłączonych do Internetu obsługuje IP v6. W 24 państwach na całym świecie ruch z użyciem tej wersji protokołu stanowi więcej niż 15% całkowitego ruchu w Internecie1.
Przemysł 4.0 potrzebuje wydajnych rozwiązań umożliwiających przetwarzanie wielkiej ilości danych, jeśli nie w czasie rzeczywistym, to w każdym razie z minimalnym opóźnieniem. Takie technologie są rozwijane od wielu lat i osiągnęły stadium pełnej dojrzałości i gotowości do wdrożenia. Są to przede wszystkim rozwiązania sprzętowe i systemowe z zakresu hurtowni danych, systemów eksperckich i uczenia maszynowego. Te elementy są niezbędne do uzyskania oczekiwanej niezależności maszyn i linii technologicznych od decyzji nadzorujących je ludzi.
Według Mordor Inteligence2 między 2019 a 2024 rokiem sprzedaż technologii związanych z analizą wielkich zbiorów danych na potrzeby przemysłu wzrośnie o ponad 30%. Zostaną zastosowane przede wszystkim w wysoko zautomatyzowanych środowiskach bazujących na komunikacji M2M (machine to machine). Dzięki inwestycjom w oprogramowanie spodziewane jest radykalne skrócenie czasu postoju linii produkcyjnych, który obecnie powoduje straty na poziomie 180 miliardów euro rocznie.
Zauważalny jest rozwój innych technologii, na przykład bezprzewodowej komunikacji radiowej bliskiego zasięgu, na przykład RFID. Jeszcze kilka lat temu mówiono o potrzebie prowadzenia prac rozwojowych, które umożliwiłyby radykalne zmniejszenie kosztów instalacji i obsługi takich systemów. Obecnie wdrażają je już nie tylko hurtownie, wielkie magazyny i firmy kurierskie, ale także sieci sprzedaży detalicznej (w Polsce np. Decathlon). Dzięki metkom RFID możliwa jest natychmiastowa identyfikacja wszystkich produktów opatrzonych metkami, znajdujących się w zasięgu pracy systemu. Może to być kasa w sklepie, magazyn, narzędziownia, taśma produkcyjna.
Współczynnik gęstości robotyzacji w 2016 r. wg magazynu „Control Engineering”:
Wzrost rynku RFID
IDTechEx Research3, organizacja, która od 19 lat bada rynek RFID na świecie szacuje, że jest on dzisiaj wart około 11 miliardów USD. W ciągu 3 lat jego wartość może wzrosnąć do 13,4 miliarda USD. Największy udział w tym wzroście będą miały zakupy na potrzeby handlu, ale na czwartym miejscu listy największych odbiorców można znaleźć logistykę i transport lądowy oraz morski. W tym sektorze prawdopodobnie istotna część zakupionych urządzeń RFID zostanie wykorzystana do usprawnienia transportu surowców, podzespołów oraz gotowych produktów. Będzie to konieczne dla zapewnienia ciągłości dostaw i produkcji „na życzenie” postulowanej przez standardy Przemysłu 4.0.
Można obserwować branże, które mają istotny udział w dostarczaniu rozwiązań niezbędnych dla budowy Przemysłu 4.0. Zmiana aktywności czołowych graczy, zazwyczaj wielkich koncernów, poszukiwanie nowych kierunków rozwoju, wzrost sprzedaży, dojrzewanie technologii sugerują rychłe nadejście zmian: gwałtowny wzrost zapotrzebowania na pewne technologie. Z reguły nowy przemysł nie jest i nie będzie ich jedynym odbiorcą, więc tych sygnałów nie można interpretować jednoznacznie jako oznak gwałtownego przyspieszenia rewolucji.
Można za to stwierdzić z całą pewnością, że technologie i narzędzia, które projektowano w czasach tworzenia założeń Przemysłu 4.0 w dużej części zostały w jakiejś postaci wprowadzone na rynek. Sprawdzają się i są doskonalone, na razie w mniej wymagających zastosowaniach, ale niebawem będzie można z nich bezpiecznie korzystać w środowisku produkcyjnym wymagającym wysokiej niezawodności, krótkiego czasu reakcji, autonomii urządzeń.
Robotyzacja
Robotyzację przemysłu od wielu lat bada się, stosując współczynnik gęstości robotyzacji określający, ile robotów przypada w danym kraju na każde 10 tys. osób zatrudnionych w przemyśle. Jest powszechnie wykorzystywany do tworzenia rankingów robotyzacji poszczególnych państw i sektorów przemysłu, ale nie uwzględnia specyfiki konkretnych gospodarek. Nie można więc używać go wprost do wyjaśnienia powodów, dla których konkretne państwo zajęło określone miejsce w rankingu.
Według magazynu „Control Engineering” w 2016 roku wartość wskaźnika dla Polski wynosiła 28. Dla porównania: Chiny osiągnęły wartość 49, Japonia 305, a Korea Południowa 531. W Europie sytuacja wygląda następująco: średnia dla Unii Europejskiej wynosi 82, Niemcy 301, Czechy 93, Słowacja 79, Wielka Brytania 71, Węgry 47.
Dynamika zmian
Kolejnym ważnym wskaźnikiem jest roczna sprzedaż robotów przemysłowych i dynamika jej zmian. Z danych opublikowanych przez International Federation of Robotics (IFR) wynika, że szacunkowa liczba sprzedawanych co roku robotów przemysłowych rośnie coraz szybciej. W 2006 roku sprzedano ich 60 tys. W 2017 r.sprzedano 381 tys. robotów przemysłowych, co dało roczny wzrost sprzedaży o 30%. Jeśli ten trend się utrzyma, w 2021 roku do zakładów przemysłowych trafi około 630 tys. robotów. Wzrost sprzedaży maszyn wynika częściowo ze wzrostu zapotrzebowania na moce produkcyjne, ale gwałtowne przyspieszenie w ostatnich latach sugeruje, że coraz większy odsetek producentów, którzy dotychczas używali metod „tradycyjnych”, postanawia zrobotyzować swoje linie technologiczne4.
IFR zauważa, że zmieniają się proporcje zakupów. Dotychczas najwięcej robotów trafiało do fabryk produkujących dla motoryzacji, w 2017 roku odnotowano 30% wzrost sprzedaży dla firm z branży elektrycznej i elektronicznej. Jest dość prawdopodobne, że w niedalekiej przyszłości właśnie ona przejmie palmę pierwszeństwa5 od producentów pojazdów. Wzrost produkcji urządzeń elektrycznych i elektronicznych może być odpowiedzią na zwiększone zapotrzebowanie konsumentów, ale można również postawić tezę, że wzmożona robotyzacja w tym sektorze oznacza przygotowanie do pokrycia zapotrzebowania na urządzenia dla przemysłu, w tym automatykę i roboty. To z kolei oznaczałoby, że przedsiębiorstwa stawiające na Przemysł 4.0 przygotowują zaplecze na kolejne lata rewolucji.
Perspektywy
Gdzie w tym wyścigu o nowoczesność znajduje się Polska? W wielu aspektach zajmujemy zupełnie przyzwoitą pozycję. Mamy niezłą infrastrukturę transmisji danych, również bezprzewodową, korzystającą z sieci LTE. Wiele wskazuje na to, że sieć G5 również wdrożymy stosunkowo szybko i dobrze. Przeszkodą na drodze do automatyzacji i robotyzacji produkcji jest ograniczony dostęp do środków na inwestycje, brak doświadczeń i duża liczba małych i średnich przedsiębiorstw, które ze względu na niewielki zakres działalności nie widzą potrzeby inwestowania w rozwiązania niesłusznie uważane za atrybuty wyłącznie dużych koncernów.
