Na przestrzeni dziejów Europa była świadkiem trzech wielkich rewolucji przemysłowych. Dziś pora na kolejną, która jednak znacznie różni się od poprzednich. Przebiega bowiem niemal niezauważalnie, jeśli porównać ją ze zmianami, które poprzednie rewolucje wywołały w krajobrazach miast. A dodatkowo zachodzi w cieniu większych przemian natury społecznej, które prowadzą do przyspieszonej digitalizacji codziennego życia.

Już to jest wystarczającym powodem, aby przyjrzeć się bliżej temu fenomenowi. Wiąże się to jednak z pewną trudnością, bo Przemysł 4.0 nie jest pojęciem historycznym. Wywodzi się z koncepcji rewolucji przemysłowej, która – inaczej niż jej poprzedniczki – została ochrzczona czwartą już w trakcie jej trwania. Przemysł 4.0 jest więc raczej pewnym zbiorem postulatów na przyszłość: opisuje zjawiska, które powinny czy muszą wystąpić, nie zaś procesy, które już się zakończyły.

Gdzie zaczął się Przemysł 4.0?

Z technicznego punktu widzenia na istotę Przemysłu 4.0 składają się trzy zjawiska: digitalizacja, usieciowienie i automatyzacja. W gruncie rzeczy wszystkie mają swoje źródła w wynalezieniu elektryczności. Doszukiwanie się korzeni czwartej rewolucji przemysłowej w pierwszej żarówce wydaje się jednak przesadą: wszak to, co dziś rozumiemy pod pojęciem Przemysłu 4.0, ma niewiele wspólnego ze sposobem wykorzystania czy nawet postrzegania elektryczności pod koniec XIX w.

Szukajmy więc dalej: może za fundament Przemysłu 4.0 uznać wynalezienie komputera? Przecież bez komputerów nie byłoby digitalizacji i internetu, a bez internetu nie można połączyć maszyn i urządzeń w jedną sieć. Podążając tym tropem, przenosimy się w czasie do lat 30. XX w., a dokładnie do roku 1937, kiedy to konstruktor Karl Zuse zaprezentował Z1 – pierwsze urządzenie wykonujące obliczenia w systemie binarnym. Ten mechaniczny „komputer” w kolejnej dekadzie zastąpiony został urządzeniami elektrycznymi, a w latach 50. – maszynami opartymi na tranzystorach.

Przełomową datą okazał się jednak rok 1969, w którym miały miejsce dwa istotne dla rozwoju Przemysłu 4.0 wydarzenia: opracowanie pierwszego sterownika PLC i powstanie internetu. 29 października 1969 r. w świat poszedł pierwszy e-mail, a równo 20 lat później zaprezentowano prototyp systemu World Wide Web, który w kolejnym roku został wprowadzony na rynek. Tym samym położono podwaliny pod rozwój Przemysłu 4.0. Jego ówczesnym odpowiednikiem było komputerowo zintegrowane wytwarzanie (ang. Computer-Integrated Manufacturing, CIM), które miało stać się podstawą postępu technicznego kolejnych lat. Nadzieje te jednak okazały się płonne (zob. ramka).

Rewolucja wciąż trwa

Po raz pierwszy pojęcie Przemysłu 4.0 pojawiło się w oficjalnej agendzie w 2011 r. podczas Targów Hanowerskich i szybko zostało podchwycone przez rząd niemiecki, który wprowadził je do opracowywanej właśnie strategii rozwojowej Hightech 2020. Dalej już wydarzenia potoczyły się szybko: w 2013 r. Niemiecka Akademia Nauk Technicznych opracowała program badań nad tym zagadnieniem, a rok później na Targach Hanowerskich Federalne Stowarzyszenie Technologii Informatycznych, Telekomunikacyjnych i Nowych Mediów Bitkom, Związek Niemieckich Producentów Maszyn i Urządzeń (VDMA) oraz Centralny Związek Przemysłu Elektrotechnicznego i Elektronicznego (ZVEI) powołały do życia platformę Przemysł 4.0. Od tego czasu czwarta rewolucja przemysłowa rozbudza serca i umysły świata przemysłu we wszystkich krajach Europy.

Na próżno by jednak szukać konkretnego wydarzenia, które dało jej początek. Trwa ona zresztą w najlepsze. Czy jednak idee przyświecające twórcom pojęcia Przemysł 4.0 doczekały się już realizacji? Zdaniem firmy Pilz specjalizującej się w automatyzacji systemów produkcyjnych jesteśmy na dobrej drodze do ich urzeczywistnienia – przynajmniej na rynku niemieckim.

Konsekwentna postawa inżynierów, bogate portfolio nowoczesnych rozwiązań spod znaku Przemysłu 4.0, a także szerokie zasoby wiedzy i doświadczenia sektora małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP) przekładają się tam na konsekwentną realizację koncepcji czwartej rewolucji przemysłowej, aktywnie wspieranej przez rząd.

Nie tylko „wielki” przemysł

Aktywne działania Niemiec, choć przybliżyły ten kraj do realizacji koncepcji Przemysłu 4.0, nie doprowadziły do rozwiązania wszystkich związanych z nią problemów. Zdaniem Klausa Starka, szefa Działu Zarządzania Innowacjami w firmie Pilz, jednym z nich wciąż pozostaje kwestia efektywnego połączenia infrastruktury informatycznej z systemami automatyzacji produkcji: – Zagadnienie to w mniejszym stopniu dotyczy technikaliów, w większym natomiast kwestii związanych z organizacją pracy i współpracy w ramach przedsiębiorstw.

Z kolei Siemens, jeden z pionierów wdrażania koncepcji Przemysłu 4.0, za kluczowy warunek jej urzeczywistnienia uznaje koncentrację na kliencie i jego indywidualnych
potrzebach. 

– Digitalizacja produkcji leży w gestii kierownictwa i powinna być postrzegana całościowo. Dlatego opracowaliśmy koncepcję Digital Enterprise, na którą składają się uniwersalne oprogramowanie i środki automatyzacji umożliwiające bezprzewodową integrację i digitalizację całego łańcucha tworzenia wartości – wyjaśnia dr Jan Mrosik, dyrektor operacyjny ds. cyfryzacji przemysłu w firmie Siemens. Jego zdaniem sukces idei Przemysłu 4.0 zależy także od aktywnego zaangażowania MŚP. Muszą one odpowiedzieć sobie na pytania: Gdzie widzę największe szanse rozwoju dla mojej firmy? Jak mogę je wykorzystać przy opracowywaniu nowych rozwiązań lub optymalizacji już istniejących procesów? I co zrobić, by digitalizacja stała się permanentnym aspektem działania mojego przedsiębiorstwa?

Nie należy oczywiście oczekiwać, że dana firma z dnia na dzień stanie się inteligentną fabryką. – Chodzi bardziej o to, aby zacząć aktywnie działać w obszarze Przemysłu 4.0 i opracować, a następnie wdrożyć długoterminową strategię transformacji, która będzie przede wszystkim realistyczna, głównie z ekonomicznego punktu widzenia – tłumaczy Jan Mrosik.

Otwarte standardy komunikacji

Zdaniem wielu ekspertów koncepcja Przemysłu 4.0 nie mogłaby się doczekać realizacji, gdyby nie upowszechnienie przemysłowego internetu rzeczy (IIoT). W opinii firmy Schneider Electric główną korzyścią z jego wdrożenia jest możliwość wirtualizacji pracy, czyli wykonywania jej w oderwaniu od konkretnego miejsca i czasu, a także znaczne skrócenie cykli produkcji. Rozwiązania chmurowe pozwalają bowiem na zdalny dostęp, kontrolę i serwis maszyn w czasie rzeczywistym z dowolnego miejsca na ziemi. A innowacyjne systemy wykorzystujące rzeczywistość wirtualną i rozszerzoną umożliwiają skrócenie czasu oddania urządzeń do użytku, a także znaczne uproszczenie procesów ich konserwacji i serwisowania. Co więcej, chmura daje użytkownikom także swobodę korzystania z oprogramowania, pozwalając na elastyczne dostosowywanie go do bieżących potrzeb przedsiębiorstwa.

– Jestem przekonany, że w przyszłości przewaga konkurencyjna bazować będzie w dużej mierze na innowacyjnym, indywidualnie dostosowywanym oprogramowaniu – mówi Jürgen Siefert, wiceszef Działu Automatyki Przemysłowej DACH w firmie Schneider Electric. Jego zdaniem IIoT już przyczynił się do znacznego postępu we wdrażaniu Przemysłu 4.0, ale jego potencjał nie został jeszcze w pełni wykorzystany. Konieczne jest odejście od autorskich systemów i postawienie na bardziej całościowe rozwiązania: – Podstawą są tutaj otwarte standardy komunikacji, które umożliwiają szybką reakcję na zmieniające się zapotrzebowanie klientów.

Po co nam fabryka bez ludzi?

Czwarta rewolucja przemysłowa trwa w najlepsze i jeszcze nie powiedziała ostatniego słowa. Jakich zmian należy jeszcze oczekiwać? Czy przyszłość należy do inteligentnych fabryk, w których ludzi całkowicie zastąpią maszyny?

Zdaniem ekspertów z Pilz jest to mało prawdopodobne: – Autonomiczne systemy, maszyny i pojazdy są już na wyciągnięcie ręki. Z dzisiejszego punktu widzenia koncepcja fabryki bez ludzi nie jest jednak ani pożądana, ani technicznie wykonalna – wyjaśnia Markus Stark.

Dzięki swoim zdolnościom manualnym i kognitywnym człowiek jest w stanie szybko dostosować się do zmieniającej się sytuacji. Dlatego trudno sobie wyobrazić, aby miał całkowicie zniknąć z fabryki przyszłości. Wręcz przeciwnie: zdaniem firmy Pilz będzie on ściślej współpracował z maszynami, co spowoduje, że kwestie bezpieczeństwa pracy nabiorą znacznie większego znaczenia. – To nie robot powinien być bezpieczny, ale bazująca na nim aplikacja – podsumowuje Markus Stark.

W opinii Siemensa warunkiem osiągnięcia kolejnego poziomu cyfrowej transformacji jest opracowanie nowych standardów współpracy wszystkich uczestników łańcucha tworzenia wartości. Zarówno dostawcy, jak i użytkownicy powinni wspólnie rozwijać dostępne dziś technologie, takie jak oprogramowanie symulacyjne czy systemy automatyki, integrując je z technologiami przyszłości.

– Efektywne wdrażanie rozwiązań z zakresu sztucznej inteligencji, edge computingu, wytwarzania przyrostowego i przemysłowych sieci 5G zaowocuje w przyszłości istotnym wzrostem elastyczności i produktywności zakładów – twierdzi Jan Mrosik.

W pełni skomunikowane systemy produkcji

Nadrzędnym celem wdrożenia przemysłowego internetu rzeczy jest połączenie i skomunikowanie ze sobą wszystkich maszyn i urządzeń na każdym etapie produkcji i przetwarzania danych. To zaś – zdaniem Schneider Electric – umożliwi tworzenie innowacji i dalszy rozwój przedsiębiorstw.

– Tylko dzięki integracji wszystkich aspektów działalności przedsiębiorstwa będzie ono mogło w pełni korzystać z zalet IIoT, a tym samym zwiększyć elastyczność procesów produkcyjnych, indywidualnie zharmonizować ich poszczególne etapy, a także osiągnąć oczekiwany wzrost produktywności – mówi Jürgen Siefert.

Wydaje się, że Przemysł 4.0 znajduje się na najlepszej drodze, by urzeczywistnić te założenia, choć cel ten na razie tylko majaczy na horyzoncie. Większość niezbędnych do jego realizacji technologii jest już dostępna. Aby jednak osiągnąć kolejny poziom cyfryzacji, trzeba je jeszcze odpowiednio udoskonalić.