hirdetés
hirdetés

Gyárak evolúciója két világ határán

Nem a legerősebb, még csak nem is a legokosabb faj marad fenn az evolúciós versenyben, hanem az, amely a legjobban alkalmazkodik változó környezetéhez – Darwin megállapítása sok tekintetben a vállalatok piaci versenyére is érvényes.

hirdetés

Így gondolhatják ezt a német mesterségesintelligencia-kutató központ, a DFKI szakemberei is, akik fejlesztéseikkel nemcsak okosabbá, hanem rugalmasabbá is tennék a jövő gyárait.

A német kormány egyik stratégiai projektjéből származó Industrie 4.0 kifejezés az ipari gyártás hálózatba csatlakoztatását, a dolgok internetjére épülő szoftveres képességekkel, szolgáltatásokkal történő összekapcsolását jelöli 2011 óta, de mára nyelvi változatai is elterjedtek, miután a negyedik ipari forradalom szele is világszerte egyre több piacot legyint meg. A hálózatba kapcsolt gyártás minden eleme saját IP-címet és adatkommunikációs képességet – gyakran számítási kapacitást is – kap, így intelligenciával ruházható fel. A modulárisan felépülő, hálózatra csatlakozó gyártó környezetben a fizikai tárgyak valós időben követhetők és irányíthatók az informatikai technológiák segítségével.

Valamivel korábban, 2005-ben ugyancsak Németországban, a Kaiserslauterni Műszaki Egyetemen indult a SmartFactory KL technológiai kezdeményezés, amelynek keretében ma már több mint 36 partnerszervezet működik együtt az ipar, a tudományos kutatás és az oktatás területéről az ipar 4.0 jövőbe mutató koncepciójának továbbfejlesztésén és gyakorlatba ültetésén.

Fotó: Shutterstock
Fotó: Shutterstock

A német mesterségesintelligencia-kutató központ, a Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) számos ipar 4.0-s projekten dolgozik önállóan, illetve partnereivel közösen a SmartFactory KL technológiai platform keretében. A csúcstechnológiás fejlesztésekben – amelyek között ún. multiadaptív gyárakba szánt, kiber-fizikai rendszerek, intelligens asszisztensek, analitikai, hálózati és adatbiztonsági megoldások is találhatók – a mesterséges intelligencia találkozik az interneten a folyamatautomatizálással és a gyártásoptimalizálással.

Alkalmazkodó gyárak

Valós idejű informatikai rendszerekkel összekapcsolva az ipar 4.0-s gyártási technológiák digitális és fizikai komponensekből felépülő, kiber-fizikai gyártósorokká (cyber-physical production systems, CPPS) válnak, amelyek segítségével a jövő gyárai rendkívül kis sorozatban is rugalmasan és nyereségesen tudják majd előállítani a termékeket.

A német szövetségi oktatási és kutatási minisztérium (Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF) által szponzorált SmartF-IT projekt – amelyen a DFKI kilenc további partnerével közösen dolgozik – azt vizsgálja, hogy az IT-folyamatokon keresztül miként növelhető a gyártóegységek agilitása és multiadaptációs képessége, azaz gyors, egyszerű és sokrétűen rugalmas átalakíthatósága.

Olyan gyártási folyamat kialakítását célozza a projektcsapat, amely a termékek, a műveletek, az erőforrások és az alkalmazottak interakcióján keresztül minden szinten a változó igényekhez illeszthető, a tervezéstől kezdve az irányításon át az üzemeltetésig. Mindehhez a SmartF-IT-projekt résztvevői sokoldalú, átkonfigurálható gépeket és gyártósorokat, az emberi munkaerőt segítő, intelligens asszisztenseket is fejlesztenek, amelyek az erőforrások különböző kombinációinak felhasználásával testre szabható termékek kis sorozatú vagy egyedi legyártását is lehetővé tennék.

A tervek szerint a projekt eredményei alapján széles körben alkalmazható modellek, módszerek és eszközök készülnek, amelyeket a német gazdaság szereplői egyfajta negyedik generációs, nemzeti ipari platformon érnének el, a meglévő ipari folyamatok átültetése és újak tervezése során szerzett tapasztalatokra épülő, bevált gyakorlattal együtt.

Mindehhez azonban olyan terméktervező eszközökre is szükség lesz, amelyeket az ipari szereplők sokrétűen és rugalmasan integrálhatnak gyártó környezetükbe – és a ma használatos szoftveralkalmazásokról ez ritkán mondható el. A BMBF által támogatott ARVIDA-projektben részt vevő 21 vállalattal közösen a DFKI arra keresi a választ, hogy a meglévő eszközök összekapcsolásával miként állíthatók elő teljes értékű, működőképes, digitális prototípusok a virtuális valóságban, középtávon azonban a csapat a gyártósorok és teljes gyárak tervezésére is kiterjesztené a kidolgozott módszert.

Fizikai valóság a kibertérben

A termékfejlesztők a munka bizonyos szakaszaiban kizárólag virtuális modelleket használnak, ezért a termékszimulációkkal szemben támasztott, funkcionális követelmények mind szigorúbbak és összetettebbek. Miután a tervezőeszközök közül csak kevés tud megfelelni az elvárások mindegyikének, gyakran előfordul, hogy több szoftveralkalmazást is össze kell kapcsolni a megfelelő virtuális tesztmodell létrehozásához. A tervezőeszközök azonban jellemzően zárt forráskódú szoftverek, amelyek támogatják ugyan az ipari szabványokat, azonban különböző platformokra épülnek, így csak bonyolult és költséges módon integrálhatók egymással. Ebben a helyzetben a nagyvállalatoknál is gondot okoz a dinamikus terméktervezéshez szükséges informatikai támogatás biztosítása, a kis- és középvállalatok körében pedig elsősorban ez a körülmény akadályozza a virtuális terméktervezés és -tesztelés elterjedését.

A DFKI székháza Saarbrückenben
A DFKI székháza Saarbrückenben

A heterogén informatikai környezetek valós világában stratégiai megközelítéssel alakíthatók ki az átfogó, virtuális terméktervezéshez és -teszteléshez szükséges, könnyen és rugalmasan konfigurálható platformok. Az ARVIDA-projekt ennek érdekében a webszolgáltatásokra épülő architektúra és a meglévő, kiforrott, 3D-modellező szoftvereszközök és adattechnológiák összekapcsolásában rejlő lehetőségeket igyekszik feltárni, többek között egy webböngészőben futó, háromdimenziós termékterv-kiértékelő alkalmazás fejlesztésén keresztül. Hasonló eszközök segítségével a jövőben maguk a fogyasztók is könnyen megtervezhetik és legyártathatják majd álmaik termékeit az interneten keresztül.

Collaborate3D néven a BMBF egy további projektet is támogat, amelynek résztvevői kimondottan a gyárak tervezéséhez, modellezéséhez, a folyamatok szimulációjához és elemzéséhez, a működés optimalizálását célzó átalakításához fejlesztenek szoftvereszközöket. Az ipari létesítmények kialakítása és funkcionalitása ugyanis befolyásolja a gyártási folyamat hatékonyságát, de ilyen eszközök segítségével az ergonómiai feltételek, a folyamatokban érintett dolgozók munkakörülményei is javíthatók.

A hálózatba kapcsolt gyárakban az adatbiztonság kulcsfontosságú tényező, mivel az informatikai rendszerek ellen intézett, sikeres kibertámadás nemcsak a szellemi tulajdont veszélyezteti, hanem az anyagi javakban, sőt emberéletekben is kárt tehet. A DFKI és partnerei ezért SINFONI (KIARA) néven olyan köztesszoftver- (middleware) megoldáson is dolgoznak, amely a nagy teljesítményű szolgáltatások – például big data alkalmazások és következő generációs hardverarchitektúrákra épülő rendszerek – összekapcsolásakor is a biztonságot állítja középpontba.

Acélos adatok

A völklingeni székhelyű Saarstahl évente több mint 2 millió tonna nagy értékű acélterméket állít elő, elsősorban az autóipar számára. A minőség ellenőrzésére lézeres, ultrahangos, hő- és rezgésérzékelők, valamint videokamerák összetett hálózatát alakította ki, amely minden évben több mint 100 terabyte adatot gyűjt be a gyártás folyamatáról – ha kinyomtatnánk, ekkora információmennyiség 30 millió darab telefonkönyvben férne el. Az acélgyártó azonban most olyan szoftverrel kísérletezik, amellyel valós időben elemezhetné ezt a hatalmas adatmennyiséget. 

Szintén a BMBF támogatásával zajlik az iPRODICT-projekt, amely a nagy adat (big data) típusú analitikai eszközök segítségével intelligens megoldást keres az üzleti és gyártási folyamatok automatikus javítására. A projektcsapatot vezető DFKI mellett a munkában részt vesznek többek között a Fraunhofer-Institute for Intelligent Analysis and Information Systems (IAIS) és a Software AG szakemberei, valamint a Saarstahl felhasználói is.

Fotó: Shutterstock
Fotó: Shutterstock

Az iPRODICT célja, hogy a gyártási folyamatot monitorozó szenzorhálózatról érkező adatokat az üzleti alkalmazásokban kezelt adatokkal és információkkal együtt, valós időben elemezze, ezáltal gyorsabban észlelje – vagy akár előre jelezze – a minőség változását, és automatikusan kezdeményezze a színvonal visszaállításához vagy megőrzéséhez szükséges változtatásokat is. A digitálisan integrált rendszer az optimális folyamatok modellezésére is alkalmas lesz, és azokat automatikusan átadja majd a folyamatmenedzsmentnek.

Mindennek nemcsak a minőség, hanem az átfutás és a költségek szempontjából is óriási a jelentősége. A Saarstahlnak ugyanis az előállított acélt a megrendelésnek megfelelően fel kell dolgoznia, mielőtt leszállítaná ügyfeleinek. Ha a minőségváltozást a gyártás korai szakaszában előre tudja jelezni, azzal időt és költséget takarít meg a későbbi tesztelésen, és az acél feldolgozását is pontosan megtervezheti, már a gyártás ideje alatt.

Jól érzékelteti az iPRODICT példája is, hogy az ipar 4.0-s fejlesztések segítségével a vállalatok milyen gyorsan és okosan optimalizálhatják erőforrásaik felhasználását. Mindehhez azonban az emberi munkaerő hatékony továbbképzése és támogatása is szükséges a mind összetettebbé váló környezetben. Az APPsist-projekt, amelyben a DFKI több kutatócsoportja is részt vesz, olyan digitális asszisztenseket fejleszt, amelyek mobil körülmények között, környezetüket felismerve, az összefüggéseket értelmezve és azokhoz intelligens módon alkalmazkodva segítik a tudásmenedzsmentet, az információk elérését, megosztását, a műveletek elvégzését és a döntések meghozatalát az okosgyárakban.

Kis Endre
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés