Aktuální vydání

celé číslo

05

2021

Perspektivy automatizace, umělá inteligence v automatizaci; prostředky automatizace v době lockdownu
celé číslo

Průmyslové informační technologie – nový způsob myšlení

Automa 8/2000

Lars Krantz,
viceprezident ABB Automation Group Ltd., Curych, Švýcarsko

Průmyslové informační technologie – nový způsob myšlení

Jen málo lidí ze světa obchodu zůstává klidných tváří v tvář nesmírnému rozvoji výkonu a rychlosti výpočetní techniky a informačních technologií v průběhu posledních dvou desetiletí. Paradox stále se zvyšující kapacity a stále se snižující ceny informačních technologií vede k tomu, že neustále žasneme nad nejnovějšími nápady, a současně je netrpělivě očekáváme.

Uprostřed tohoto rozruchu jsou obchodní představitelé konfrontováni s dalším, někdy až děsivým posunem měřítek jejich činnosti: lokální obchod se stal globálním. Kdysi důležité osobní vztahy se zákazníky jsou nahrazovány neviditelnými elektronickými transakcemi. Životní cykly výrobků a návratnost investic na projekty jsou měřeny v týdnech nebo měsících, nikoliv v letech.

Nedávný průzkum časopisu Industry Week odhalil jako výzvu číslo jedna současného světa průmyslu schopnost rychle reagovat na nové požadavky; výzvu, s níž jsou konfrontováni všichni generální ředitelé, již vedou své společnosti do nového tisíciletí. Potřeby získávání a předávání informací rychle zužují prostor mezi systémy na úrovni výroby, řízení a managementu. Příchod elektronického obchodování zvyšuje potřebu dostupnosti informací v reálném čase pro všechny oblasti výrobního řetězce, počínaje masovým marketingem, přes výrobu k dodávání výrobků vyrobených přesně podle přání zákazníka.

Obr. 1.

Učení se z příkladů
Vytvoření společnosti ABB v roce 1987 bylo jedním z prvních „královských sňatků“, jejichž cílem bylo spojení síly průmyslové moci s obratností informačních technologií. Jak ABB čelila posunu paradigmatu doby – přechodu od průmyslového věku k věku informací – začala zefektivňovat svou vnitřní strukturu a investovala do výzkumu a vývoje orientovaného na zlepšování funkcí svých výrobků i doprovodných služeb pro ně.

Firma ABB uznala, že mohutná síla výpočetní techniky bude muset být zapřažena do služeb obchodní činnosti, aby spojila množství dříve osamocených ostrůvků – segmentů obchodní činnosti, a využita tak, aby co nejlépe sloužila společnosti i jejím zákazníkům. Stejně tak jako ostatní významné firmy, i ABB stojí před těžkou volbou uprostřed přerodu doby průmyslové „síly svalů“ k věku, pro nějž je charakteristický spíše informační „mozek“. Firma si klade otázky: Splníme nové finanční cíle pouze prodejem výrobních prostředků a dočasným propuštěním lidí z práce, nebo můžeme zlepšit návratnost investic vložených do výrobních prostředků, které máme k dispozici? Musíme vyhradit nástroje pro podporu vzájemně koordinovaných rozhodnutí jen na jednání vedoucích pracovníků, nebo může být tento nástroj používán v celé organizaci? Budeme standardizovat nespočet globálních obchodních procesů, nebo budeme stále platit vysokou cenu za neslučitelné systémy, duplikované snahy a zpožděné implementace?

Věřím, že ABB zvolila správné řešení ve všech těchto třech oblastech.

Přiřazování výrobních prostředků ke strategiím
První zárodky integrovaných nástrojů pro automatizaci výrobních podniků se objevily brzy, a to jako software pro strategickou optimalizaci výrobních prostředků. Jak integrátoři systémů rychle razili nové postupy pro spojování dříve neslučitelných produktů (CAD, CAM, CAE, MAP, MES, ERP), ABB strategicky investovala do vývoje tak, aby doplnila nabídku kompatibilních zařízení, která nyní zahrnuje provozní přístroje, řídicí systémy, motory a pohony, měniče, zdroje energie, roboty atd. Nabídku automatizace doplnily služby podle požadavků zákazníků z klíčových odvětví, na něž se ABB soustředí: z oblastí ropného a plynárenského průmyslu, metalurgie, těžby a zpracování hornin a minerálů, výroby celulózy a papíru, chemického průmyslu, výroby spotřebního zboží, automobilů, strojírenství atd.

Průniky těchto původně samostatných nástrojů vytvořily první „záblesky“ průmyslových informačních technologií, kde informace sdílené v reálném čase v rámci celého obchodního řetězce postupně vytvořily celek, který měl daleko více funkcí a přínosů než jeho jednotlivé části.

Interaktivní podpora rozhodování
Jak se počet zaměstnanců ABB Group blížil číslu 175 000 a počet zemí, ve kterých působí, překračoval stovku, potřeba spojit „ostrůvky“ informací a podpořit rozhodování se stávala stále evidentnější. Skvělé myšlenky, jež vznikly v jedné části organizace, se do vzdálených oblastí dostávaly příliš pomalu, takže zastaraly dříve, než dorazily na místo, byly nákladně duplikovány nebo se prostě ztrácely ve zmatku.

ABB reagovala na tuto lekci poznáním, že chce-li dosáhnout úspěchu, musí obchodní informace sdílet v rámci celé firmy v reálném čase. Všichni, od vedoucích pracovníků v zasedací síni správní rady až po pracovníky v závodě, musí vidět, jak jejich rozhodnutí a kroky zapadají do většího rámce. V současné době má ABB téměř 100 000 zaměstnanců v celém světě, spojených pomocí systému podpory rozhodování, ve kterém mohou všichni vzájemně komunikovat a získávat informace o podnikových referencích, obchodní politice, normách a aktuálních událostech ve firmě.

Investice do globální podpory rozhodování a informačního managementu přinesla vysoké zisky: vedoucí pracovníci ABB získali nástroj, pomocí nějž mohou „měřit tep organizace“ i přenášet klíčové zprávy a sdělení. Zaměstnanci jsou lépe informováni o tom, jak jejich osobní snaha působí na ostatní. Vnitřní „trh“ informací vytváří přátelský konkurenční duch, který pomáhá lépe využívat myšlenky, jež jsou užitečné i mimo rámec organizační jednotky, v níž vznikly.

Nejdůležitější je, že integrace informačních systémů pracujících v reálném čase umožnila ABB účastnit se společně s jejími zákazníky, nejvýznamnějšími partnery, dodavateli a akcionáři elektronického obchodování.

Obr. 2.

Optimalizace vnitřních procesů
Zřejmě nejobtížnější krok na cestě ABB ke změně bylo poznání, že globální představitelé musí zavést globální procesy. Společný způsob práce musí být doslova „vetkán“ do organizační a řídicí sítě celé organizace, a to od návrhu produktů a softwaru, sledování tržeb a výroby až po řízení toku materiálu, komunikaci a zákaznický servis.

ABB Automation přistoupila k tomuto úkolu formováním vnitřní organizační složky speciálně pověřené zlepšováním a standardizací vnitřních obchodních postupů. Tato funkce je nazývána TOP – totální optimalizace procesů. Nový tým dostal povolení vedení směrovat diverzifikované činnosti společnosti a zaměstnanců směrem k jednotné kultuře a tvorbě postupů, kterými vzájemně působí zaměstnanci na sebe i na zákazníky.

V nejjednodušší podobě lze proces TOP použít např. k definici terminologie nové obchodní iniciativy. Od počátku má nový projekt jednu sadu klíčových slov, jednu oficiální definici cílů, a dokonce jednu sadu komunikačních nástrojů (diapozitivy, grafika atd.), které se používají při diskusi v rámci celé společnosti.

Při pohybu směrem nahoru ve výrobním řetězci přinesla koncepce TOP větší efektivitu, rychlost a úspory, vzniklé zavedením postupů typických pro velkovýrobu do tak rozdílných procesů, jako je zásobování, inženýrink, návrh softwaru, výrobní logistika a distribuční kanály mezi stovkami středisek po celém světě.

Co je nejdůležitějším přínosem pro zákazníky? Zaměření ABB na globální procesy pomohlo společnosti zavést globálně sdílená řešení. Inovační řešení vyvinutá v jedné zemi nebo odvětví jsou strukturována tak, aby zapadala do složky znovu použitelných globálních řešení. Standardizované postupy pomáhají místním jednotkám implementovat tato řešení kdekoliv ve světě, a to rychle a efektivně vzhledem k vynaloženým nákladům.

Proč průmyslová informační technologie?
Po zhodnocení zde uvedených skutečností ABB nejen přepracovala své vnitřní procesy a produkty, ale také znovu dobře uvážila, co vlastně chce nabídnout zákazníkům z oboru automatizace. (Není divu, i mnoho zákazníků znovu přehodnocuje, co chtějí skutečně koupit).

Společnost došla k závěru, že nejhodnotnější „produkt“ ABB nelze zabalit do žádné krabice. Vstoupila do éry řešení založených na znalostech.

Motory, pohony, roboty, provozní přístroje a řídicí systémy ABB pracují ve více závodech a procesech než u většiny podobných dodavatelů. Ačkoliv je firma na tuto skutečnost pyšná, jejím největším úspěchem bylo, když se s jejími zákazníky dostala za hranice výrobního procesu nebo závodu a integrovala systémy, které ovlivňují více aspektů podniku, počínaje marketingem, konstrukcí a vývojem, přes výrobu, kontrolu kvality a financí až po distribuci a podobné procesy.

Vzájemné působení těchto procesů a systémů, které je řídí pomocí dynamické výměny informací v reálném čase, je to, co se nazývá průmyslovou informační technologií.

Ti, kteří pamatují dobu přetížených sálových počítačů, mystických programovacích jazyků a šílených programátorů, mohou na volbu termínu průmyslová informační technologie reagovat s určitými obavami. Představitelé firmy čtenáře ubezpečují, že cílem ABB je přesunout informační technologie z finančního oddělení do oblasti podpory interaktivního rozhodování, optimalizace výrobních prostředků a společných globálních procesů v rámci celé organizace.

Odvaha snít
Ve své nejjednodušší podobě by mohla být průmyslová informační technologie charakterizována jako otevřený řídicí systém, který automaticky konfiguruje a znovu uspořádává stovky procesních přístrojů a zařízení pro potřeby reálné výroby. Ale mohlo by jít o daleko víc.

Představte si, že by každé zařízení ve výrobním procesu bylo doplněno dynamickým, živým softwarovým objektem, nesoucím s sebou nejen konfigurační data, ale také řídicí software, informaci o nákupu a nákladech, záznamy o údržbě, mechanické výkresy a komunikační rozhraní, zapojení atd. Dále si představte, že ten samý přístup by mohl být použit pro konečné produkty – opatřil by každou dávku, barel nebo krabici sadou dynamických parametrů.

Nyní zvažte dopad toho, kdyby tato distribuovaná výrobní zařízení mohla zdědit nastavení prostředí, ve kterém byla umístěna: nová zařízení by byla automaticky konfigurována podle předpisu pro konfiguraci na konkrétním místě. Motory a pohony by uspořádaly své parametry podle nastavení svých předchůdců na daném místě. Roboty a výrobní buňky by mohly být přesunuty z jedné úlohy do druhé – samy by si vyhledávaly nový řídicí software, seznámily se s novým procesem a jeho požadavky.

Tak jako by tato zařízení mohla automaticky zdědit charakteristiky ze svého okolí, mohla by také předávat informace a ovlivňovat operace v jiných částech podniku. Informace v reálném čase z paralyzovaného nebo nefungujícího přístroje by mohly automaticky odstartovat kompenzační úpravy v následujících operacích. Interaktivní měření kvality od surovin po dokončené výrobky by umožňovalo vysledovat cestu materiálů výrobou a poskytovalo by kompletní dokumentaci o výrobku. Nejdůležitější je, že integrace systémů pro sledování tržeb, plánování zdrojů podniku a řízení zásobovacího řetězce by rozšířila vizi elektronického sledování výroby od zásobování nejzákladnějšími surovinami po expedici dokončených výrobků.

Pohled zvenčí
Uvedené nástroje zvyšují použitelnost výrobních informačních systémů od základního řízení a optimalizace výroby po širší oblast automatizované logistiky. I nejlepší plány však mohou selhat, zmáčkne-li manažer tlačítko, jež spustí výrobní proces, aniž má v reálném čase přístup k informacím o svém podniku.

Doba internetu je ovšem také dobou, kdy lze i na manažerské úrovni získávat v reálném čase informace z úrovně výrobních procesů. Manažeři, kteří neznají náklady výroby (a jejich přírůstky v jakýkoliv daný okamžik), budou vydáni na milost a nemilost nelítostně konkurenčním, široce otevřeným trhům.

V ideálním případě zahrnuje optimalizace výrobních prostředků srovnávání rozdílů ve výkonu mezi mnoha prostředky podobné kapacity v reálném čase – ať už jde o pohony, turbíny, roboty, dopravníky, kompresory nebo kompletní výrobní linky. Tato analýza mj. může poskytnout včasné varování před selháním, které by ohrozilo výrobu, a dovoluje, aby byly výrobní prostředky využívány až k hranicím konstrukční doby života. Nejdůležitější je, že pohled na dostupnost a návratnost nákladů na výrobní prostředky v reálném čase vede k větší produktivitě, a to tím, že při plánování rozhodnutí dává prioritu nejvýnosnějším výrobním prostředkům.

Výroba je ve středu zájmu
Dynamické vzájemné ovlivňování výrobních prostředků „obohacených o informace“ je podstatou průmyslových informačních technologií a dává tušit jejich významné přínosy. Ale jak lze těchto přínosů skutečně dosáhnout?

Po letech debat o normách pro komunikační protokoly začínají dodavatelé automatizace chápat, že skutečný potenciál neleží na „informačních dálnicích“, ale v objektech, které tyto sběrnice spojují. Skutečná architektura automatizace orientovaná na potřeby výroby musí integrovat každý výrobní objekt (např. ventil, pumpu, motor, ventilátor) a jeho základní charakteristiky (rozsah, kapacitu, rychlost, výkon) jako jeden celek. Po dosažení tohoto funkčního spojení logicky následuje dynamický přístup k charakteristice řízení výrobních prostředků (produktivita, kapacita, náklady vlastnictví, návratnost investic atd.)

Každá definovatelná jednotka vyrobeného produktu (dávka, barel, sáček, položka, role) se může stát objektem průmyslové informační technologie, který je doplněn základní charakteristikou zahrnující specifikaci výrobku, údaje o kvalitě, obsahu surovin, jméno zákazníka, datum expedice atd. Přístup ABB k informační architektuře orientované na výrobu považuje jednotlivé objekty (procesní přístroje, suroviny, výrobky) za stavební kameny, které tvoří celkový scénář výroby – nebo dokonce transakci mezi podniky. Ačkoliv různé objekty a jim přidružený software mohou být součástí různých sítí a údaje o nich mohou být uloženy na různých počítačích, každý objekt s sebou nese svůj soubor charakteristik. Systém je tvořen dynamickým spojováním řady distribuovaných objektů jako softwarových klientů. Kromě zřejmých přínosů rychlejší instalace zařízení a konfigurace jejich vzájemných vazeb nabízí objektově orientovaná architektura účinné scénáře pro řízení výrobních prostředků i obchodu. Kliknutím na ikonu objektu obdrží uživatel informace o aktuální konfiguraci a diagnostice, o historii údržby a plánovaných zásazích. Informace z lokálního zařízení, které je dynamicky spojeno s ostatními součástmi výrobního řídicího systému, přispívá k tvorbě nástrojů globálního rozhodování, např. zpráv o výrobě podle výrobní jednotky nebo úseku, analýz poruch procesu nebo srovnávání kvality výrobků v závislosti na konkrétních použitých výrobních prostředcích.

A co je nejdůležitější, tato architektura, již je možné charakterizovat slovy plug and produce, zapoj a vyráběj, vytváří podmínky pro vzájemné působení objektů v rámci výrobního procesu v celém podniku v reálném čase – od zadání objednávky prostřednictvím elektronického obchodování, přes zásobování a výrobu v pravý čas (just in time) až po distribuci koncových výrobků. Při využití široké škály dynamických podnikových objektů rozmístí návrhář průmyslové informační technologie objekty automatizace a navrhne scénáře výroby tak, aby zapadaly do škály obchodních cílů. Právě tak, jako kdyby si člověk prohlížel soubory v adresáři počítače, bude si uživatel moci prohlížet početné struktury podnikových prostředků a bude je moci konfigurovat.

Shrnutí
Při diskusi o řešení průmyslových informační technologií je nutné zdůraznit, že celková vize vytvořená v ABB zahrnuje daleko více než jen dynamické spojení výrobních a výrobkových objektů. Architektura průmyslových informačních technologií ABB a posun k otevřenějším systémům a komunikacím uvolňují ruce technickému personálu tak, že může více času věnovat aplikacím a řešením, která přinášejí přírůstky zisku. ABB Automation zaměstnává asi 19 000 softwarových a aplikačních inženýrů, kteří pracují na tom, aby bylo pomocí průmyslově specifických, vertikálně integrovaných aplikací možné z daných výrobních prostředků získávat větší hodnoty než dosud.

„Výrobní objekty“ ABB, které jsou rozmístěny po celém podniku, musí být spojeny s vnitřním systémem a systémy třetích stran tak, aby skutečně přispívaly k podpoře rozhodování, optimalizaci výrobních prostředků a vedly ke sdílení procesů. Éra zmenšování velikosti podniků zanechala mnoho organizací na tuto úlohu nepřipravených. Koncepce průmyslové informační technologie musí tedy obsahovat širokou škálu odborných služeb pro migraci a integraci technologie, výstavbu sítí, vytváření bloků objektů a nástrojů pro optimalizaci procesů a řízení výrobních prostředků. V současné době téměř dvacet procent tržeb ABB Automation plyne do této oblasti. Týmy odborníků na aplikace a servisních pracovníků po celém světě se pyšní realizacemi projektů přinášejících nemalé hodnoty.

Portfolio průmyslové informační technologie musí obsahovat i finanční nástroje, aby pomohlo urychlit implementaci projektu, analýzu rizik a výnosů a hodnocení návratnosti investic. ABB nabízí sadu různorodých služeb, včetně leasingu a strukturovaného financování, pojištění, finančního poradenství a řízení rizik. To rozšiřuje rozsah řešení ABB Automation. ABB se tak může stát svým zákazníkům skutečným partnerem, a tato podoba vzájemných vztahů může přinést značný prospěch oběma stranám.

ABB Automation vytvořila s největšími zákazníky z každého odvětví strategická spojenectví. Ve své nejjednodušší podobě tyto dohody obsahují speciální ceny a výhody preferovaným dodavatelům. Důmyslnější podoba partnerství zahrnuje společné týmy projektantů, společné řešení ekonomických otázek prostřednictvím finančních institucí, společný vývoj, společný podíl na rizikách a výnosech a technickou podporu během celého životního cyklu zařízení. Pomocí těchto partnerství ušetřili zákazníci ABB stovky miliónů dolarů snížením nákladů na zásobování, rychlejší implementací projektů, zlepšenou dostupností zdrojů, standardizovaným softwarem a snížením nutných zásob náhradních dílů a – což je nejvýznamnější – prostřednictvím přínosů integrovaných řešení výrobních procesů v reálném čase.

Rozvoj technologie
Většina nástrojů pro průmyslovou informační technologii v současné době už existuje a neustále se zvětšuje jejich výkon, rychlost a přínosy.

Na průmyslových výstavách ABB v současné době představuje středisko progresivních nápadů jako podnět k diskusi o novém způsobu myšlení v souvislosti s rozvojem průmyslových informačních technologií. ABB zde ukazuje nově vznikající technologie, jako jsou výrobní informační systémy spolupracující s GPS, bezdrátové komunikace mezi výrobními zařízeními, správu dokumentace na základě objektové architektury řízení a dálkově řízené výrobní operace pomocí rozhraní mobilních telefonů WAP.

1 500 čtverečních metrů střediska průmyslových informačních technologií a automatizace se rychle stalo „trhákem“. Mnoho návštěvníků považuje prohlídku střediska, které bylo původně určeno ke stimulaci myšlenek o vizích automatizace podniku, za privilegovaný pohled do plánů rozvoje ABB. A tím středisko skutečně je.

Přínosy integrované automatizace v reálném čase a informačních řešení jsou limitovány snad pouze lidskou představivostí. Při partnerské spolupráci se zákazníky společnost ABB Automation uvádí průmyslové informační technologie od vize k realitě.

Článek byl přeložen z časopisu ABB Review 2000.
Překlad: agentura Graficon, spol. s r. o.

Lars Krantz
vystudoval aplikovanou fyziku na univerzitě v Lundu ve Švédsku a mezinárodní marketing a elektrokonstrukci na univerzitě v Uppsale ve Švédsku. V současné době je odpovědný za technologii v rámci ABB Automation. V minulosti pracoval v oblastech řízení výzkumu a vývoje, tvorbě výrobkové strategie, marketingové komunikaci a řízení systémů produktů ABB Automation ve Švédsku, Německu a USA.
e-mail: lars.krantz@ch.abb.com