Mężczyzna w kasku pracujący na dużej maszynie

Czym jest czwarta rewolucja przemysłowa (Industry 4.0)?

Od początku XIX wieku ludzkość była świadkiem trzech rewolucji przemysłowych. Każda z nich charakteryzowała się wynalezieniem przełomowej technologii: maszyny parowej, linii produkcyjnej i komputera. Wprowadzenie wszystkich tych innowacji nazwano „rewolucją” przemysłową, gdyż doprowadziły one nie tylko do zwiększenia produktywności i wydajności, ale też do całkowitego przedefiniowana sposobu produkcji i metod pracy.

Obecnie trwa czwarta rewolucja przemysłowa, nazywana czasem Przemysłem 4.0 (Industry 4.0), która nadaje nowe oblicze automatyzacji, monitorowaniu i analizie łańcucha dostaw poprzez wykorzystanie inteligentnych technologii. U podstaw czwartej rewolucji przemysłowej leżą przemysłowy Internet rzeczy (IIoT) i systemy cyber-fizyczne, czyli inteligentne, autonomiczne układy, wykorzystujące algorytmy komputerowe w celu monitorowania elementów fizycznego otoczenia takich jak maszyny, roboty i pojazdy oraz sterowania nimi. Czwarta rewolucja przemysłowa sprawia, że każdy element łańcucha dostaw staje się „inteligentny” — począwszy od produkcji i fabryk, aż po magazynowanie i logistykę. Czwarta rewolucja przemysłowa nie ogranicza się jednak do łańcuchów dostaw. Polega również na ścisłej współpracy z systemami back-end, takimi jak system planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP), dzięki czemu przedsiębiorstwa zyskują niespotykany wcześniej poziom przejrzystości procesów i kontroli nad nimi. Czwarta rewolucja przemysłowa jest tak naprawdę podstawą cyfrowej transformacji każdej firmy.

Czwartą rewolucję przemysłową można najogólniej zdefiniować jako upowszechnianie się cyfrowej technologii przemysłowej (…) Transformacje zachodzące za jej sprawą pozwalają nam odkrywać nowe sposoby na wydajną współpracę z maszynami.

— Daniel Burrus

Technologie czwartej rewolucji przemysłowej

U podstaw czwartej rewolucji przemysłowej stoi dziewięć filarów technologicznych. Innowacje te zacierają granicę między światem fizycznym i cyfrowym, torując drogę inteligentnym i autonomicznym systemom. Część tych technologii jest już wykorzystywana przez firmy i łańcuchy dostaw, jednak pełen potencjał, jaki oferuje czwarta rewolucja przemysłowa, jest widoczny dopiero, gdy zostają one zastosowane łącznie.

Big Data i analityka oparta na AI: w dobie czwartej rewolucji przemysłowej zbiory danych Big Data pozyskiwane są z wielu różnych źródeł, począwszy od maszyn fabrycznych i urządzeń IoT, poprzez systemy ERP i CRM, aż po aplikacje do prognozowania pogody i natężenia ruchu. Dane te są poddawane odbywającym się w czasie rzeczywistym analizom opartym na sztucznej inteligencji (AI) i uczeniu maszynowym, a następnie ich wyniki są wykorzystywane do ulepszania procesów decyzyjnych i automatyzacji w każdym obszarze zarządzania łańcuchem dostaw: w planowaniu łańcucha dostaw, zarządzaniu logistyką, produkcji, badaniach i rozwoju oraz projektowaniu, zarządzaniu zasobami przedsiębiorstwa (EAM) i zakupach firmowych.
Integracja pozioma i pionowa: istotą czwartej rewolucji przemysłowej jest integracja pozioma i pionowa. W ramach integracji poziomej procesy są ściśle ze sobą sprzęgane na danej płaszczyźnie — na hali produkcyjnej, w ramach szeregu zakładów produkcyjnych czy całego łańcucha dostaw. Integracja pionowa służy natomiast połączeniu ze sobą wszystkich warstw przedsiębiorstwa, co pozwala na swobodny przepływ danych z działów produkcyjnych do kierownictwa oraz administracji zakładu i z powrotem. Inaczej mówiąc, produkcja zostaje ściśle zintegrowana z procesami biznesowymi takimi jak badania i rozwój, kontrola jakości, sprzedaż i marketing oraz z innymi działami, sprawiając, że silosy danych i wiedzy odchodzą w zapomnienie.
Przetwarzanie w chmurze: przetwarzanie w chmurze to nieoceniony „nośnik” czwartej rewolucji przemysłowej i transformacji cyfrowej. W dzisiejszych czasach technologia chmury oferuje znacznie więcej niż tylko szybkość, skalowalność, możliwość magazynowania danych i generowanie oszczędności. Stanowi ona bowiem podstawę najbardziej zaawansowanych technologii, jak sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe czy Internet rzeczy, dając firmom narzędzia do wprowadzania innowacji. Dane, które stanowią siłę napędową technologii spod znaku czwartej rewolucji przemysłowej znajdują się w chmurze, a systemy cyber-fizyczne leżące u podstaw tej zmiany wykorzystują chmurę do celów komunikacji i koordynacji.
Rzeczywistość rozszerzona (AR): rzeczywistość rozszerzona, dzięki której elementy wygenerowane komputerowo są nakładane na rzeczywiste otoczenie, jest kolejnym kluczowym pojęciem związanym z czwartą rewolucją przemysłową. Korzystając z systemu AR, pracownicy mogą na przykład używać inteligentnych okularów lub urządzeń mobilnych do wizualizowania cyfrowo wygenerowanych części, instrukcji naprawy czy montażu, szkoleń, danych IoT w czasie rzeczywistym i wielu innych czynności podczas przyglądania się fizycznemu przedmiotowi — na przykład podzespołowi lub produktowi. Technologia AR jest jeszcze na wczesnym etapie rozwoju, jednak już teraz ma ogromny wpływ na procesy takie jak obsługa, konserwacja i kontrola jakości, a także szkolenia i zapewnianie bezpieczeństwa personelu technicznego.
Przemysłowy internet rzeczy (Industrial Internet of Things, IIoT): Internet rzeczy (IoT) — a konkretnie przemysłowy Internet rzeczy — ma tak kluczowe znaczenie dla czwartej rewolucji przemysłowej, że terminy te bywają używane wymiennie. Większość fizycznych obiektów spod znaku czwartej rewolucji przemysłowej — urządzenia, roboty, maszyny, sprzęt, produkty — wykorzystuje czujniki i identyfikatory RFID do przekazywania danych o swoim stanie, wydajności czy lokalizacji w czasie rzeczywistym. Technologia ta pozwala firmom płynnie obsługiwać łańcuchy dostaw, szybko projektować i modyfikować produkty, zapobiegać przestojom, zdobywać zawsze najbardziej aktualne informacje o preferencjach klientów, monitorować produkty i zapasy oraz upraszczać wiele innych czynności.
Drukowanie przestrzenne/3D: drukowanie przestrzenne, inaczej druk 3D, jest kolejną istotną technologią składającą się na czwartą rewolucję przemysłową. Z druku 3D korzystano początkowo do szybkiego prototypowania, jednak teraz ma on znacznie szerszy zakres zastosowania, począwszy od możliwości dostosowania produktu do indywidualnych potrzeb na masową skalę po produkcję rozproszoną. Dzięki technologii drukowania przestrzennego części i produkty mogą być teraz przechowywane w postaci plików w wirtualnych magazynach i drukowane na żądanie w miejscu, w którym są akurat potrzebne, co pozwala zmniejszyć koszt transportu i pokonywane odległości.
Autonomiczne roboty: w czasach czwartej rewolucji przemysłowej jesteśmy świadkami powstawania nowej generacji autonomicznych robotów. Są one projektowane z myślą o wykonywaniu zadań przy minimalnej ingerencji ze strony człowieka, a ich rozmiary i funkcje są niezwykle różnorodne — przykładem mogą być drony do skanowania zapasów czy autonomiczne roboty mobilne, które szybko i precyzyjne wykonują powtarzalne czynności (tzw. „pick and place”). Dzięki nowoczesnemu oprogramowaniu, sztucznej inteligencji, czujnikom i systemom wizyjnym roboty te mogą wykonywać trudne i wymagające precyzji zadania. Potrafią także rozpoznawać, analizować i wykorzystywać informacje otrzymane z otoczenia.
Symulacja / cyfrowy bliźniak: cyfrowy bliźniak to wirtualna symulacja prawdziwej maszyny, produktu, procesu lub systemu oparta na danych pochodzących z czujnika IoT. Ta kluczowa technologia Przemysłu 4.0 pozwala firmom lepiej rozumieć i sprawniej analizować systemy przemysłowe oraz produkty i sposoby ich serwisowania, a także ulepszać wykorzystywane w tym celu procesy. Operator może na przykład korzystać z cyfrowego bliźniaka w celu zidentyfikowania awarii części, przewidzenia potencjalnych problemów i przedłużenia czasu sprawnego działania maszyny.
Cyberbezpieczeństwo: z uwagi na coraz większą integrację cyfrową i wykorzystanie zbiorów danych Big Data w Przemyśle 4.0 zapewnienie ochrony technologii informatycznych ma ogromne znaczenie. Wdrażając architekturę i technologie bazujące na modelu zerowego zaufania, takie jak uczenie maszynowe czy blockchain, przedsiębiorstwa mogą automatyzować procesy wykrywania zagrożeń, zapobiegania im i reagowania na nie — a tym samym minimalizować ryzyko naruszenia ochrony danych i opóźnień w produkcji w ramach swojej sieci.

Korzyści, jakie oferuje Przemysł 4.0

Inteligentne produkty

Możliwość opracowywania zintegrowanych cyfrowo produktów, które potrafią informować o swoim stanie, lokalizacji, poziomie wykorzystania, warunkach magazynowania itd. Dane udostępniane przez inteligentne produkty mogą pomóc ulepszyć wiele aspektów działalności przedsiębiorstwa — od jakości produktów i obsługi klienta, po logistykę oraz badania i rozwój. Ponadto produkty te potrafią przewidywać konieczność wykonania czynności serwisowych, a ich aktualizacja może przebiegać zdalnie. Wykorzystanie inteligentnych produktów otwiera nowe możliwości w zakresie tworzenia modeli biznesowych opartych na usługach.

Inteligentne fabryki

Prowadzenie inteligentnej produkcji w niemalże autonomicznych fabrykach z wysokim stopniem cyfryzacji, które wykorzystują zaawansowane technologie, takie jak Big Data, sztuczna inteligencja, robotyka, analityka i Internet rzeczy. Fabryki 4.0 potrafią samodzielnie naprawiać błędy i stosować inteligentne procesy produkcyjne, a także pozwalają dostarczać spersonalizowane produkty na dużą skalę przy jednoczesnym utrzymaniu kosztów na akceptowalnym poziomie.

Inteligentne zasoby

Niemal każdy wdrażany dzisiaj zasób fizyczny ma wbudowane czujniki, co w połączeniu z IoT i analityką daje przełomowe z perspektywy zarządzania aktywami przedsiębiorstwa rezultaty. Inteligentne zasoby umożliwiają technikom monitorowanie wydajności w czasie rzeczywistym, przewidywanie przestojów i zapobieganie im, stosowanie dynamicznego i prognostycznego podejścia do konserwacji, korzystanie z cyfrowych bliźniaków oraz ścisłe integrowanie zasobów z procesami biznesowymi.

Pracownicy bogatsi w wiedzę

Niezależnie od stopnia autonomiczności systemów udział człowieka nadal jest niezbędny. Dostęp do technologii takich jak AI i do aktualnych danych z czujników pozwala pracownikom kontrolować sytuację na hali fabrycznej, szybko podejmować decyzje i na bieżąco rozwiązywać problemy. Urządzenia do noszenia i aplikacje do rozszerzonej rzeczywistości mogą im natomiast pomóc pokonywać napotkane trudności, monitorować stan zdrowia i chronić się przed zagrożeniami.

Praktyczne korzyści dla przedsiębiorstw

Na rynku dostępny jest szeroki wachlarz rozwiązań w zakresie Przemysłu 4.0, które pomagają tysiącom firm zrealizować cyfrową transformację łańcucha dostaw, a tym samym usprawnić produkcję, skoncentrować się na klientach i zintegrować całą organizację.

Oto niektóre z praktycznych korzyści dla przedsiębiorstw:

Znaczne zwiększenie produktywności i automatyzacji: firmy podejmują decyzje w oparciu o dane w każdym obszarze swojej działalności, poprawiają dokładność prognoz, zwiększają terminowość dostaw i opracowują plany zoptymalizowane pod kątem zysku.
Odporność i elastyczność niezależnie od sytuacji rynkowej i ekonomicznej: firmy są w stanie kształtować cyfrowy łańcuch dostaw na podstawie wysoce zaawansowanego planowania.
Możliwość testowania nowych modeli biznesowych i szybkiego wykorzystywania okazji: dzięki rozwiązaniom z dziedziny Przemysłu 4.0 przedsiębiorstwa obniżają koszty, zwiększają swoją efektywność na rynku oraz integrują morskie, lądowe i powietrzne łańcuchy dostaw.
Ekologiczne i zrównoważone rozwiązania bez utraty zysków: dzięki cyfryzacji klienci coraz bardziej zwiększają efektywność i oszczędność, a jednocześnie realizują postawione sobie cele środowiskowe, nie idąc przy tym na ustępstwa w zakresie pozostałych celów biznesowych, takich jak zyskowność czy skalowalność.

Poznaj rozwiązania Przemysłu 4.0 od SAP

Przekonaj się, jakie korzyści daje transformacja cyfrowego łańcucha dostaw.

Dowiedz się więcej

Najczęstsze pytania o Przemysł 4.0

Przed wyznaczeniem kierunku trzeba najpierw dokładne poznać swoją aktualną sytuację. Dlatego dobrym pierwszym posunięciem jest audyt i analiza istniejących procesów, zasobów i systemów biznesowych. W ten sposób zyskasz wiedzę o obecnej kondycji, ustalisz priorytety, a nawet zidentyfikujesz szybko osiągalne korzyści. Rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0 znacznie zmodyfikują i usprawnią każdy obszar działalności. Proces ten nie polega na samej modernizacji systemów informatycznych, dlatego należy upewnić się, że ma on pełne poparcie kadry kierowniczej, która powinna też aktywnie w nim uczestniczyć.

Zwykle tak. Starsze maszyny można często doposażyć w urządzenia IoT, które pełnią rolę bramy. Urządzenia te umożliwiają czujnikom IoT przesyłanie danych eksploatacyjnych. W niektórych przypadkach można również zamontować i skonfigurować kamery wideo i czujniki ciepła, aby uzyskać jeszcze bardziej kompletny obraz sytuacji. Najlepsze rozwiązania dobiera się z uwzględnieniem wieku i funkcji maszyny, natomiast audyt i analiza mogą pomóc w określeniu długoterminowej wartości modernizacji w porównaniu z całkowitą wymianą starszych zasobów.

Solidny system ERP to swoisty „mózg” technologii składających się na Przemysł 4.0. W przeszłości systemy ERP w znacznej mierze realizowały procesy biurowe, podczas gdy obecnie inteligentny system ERP stanowi ośrodek wszystkich zintegrowanych cyfrowo procesów produkcyjnych, logistycznych, projektowych i innych. W ramach cyfrowej transformacji trzeba ustalić, czy istniejący system ERP jest w stanie sprostać temu zadaniu.

Możliwości starszych systemów ERP pracujących na przestarzałych bazach danych przechowywanych na dyskach są ograniczone. To, czy dany system ERP będzie w stanie wykorzystać dane otrzymywane ze zintegrowanych cyfrowo fabryk, zasobów, produktów i od pracowników, zależy od jego charakterystyki. Czy jest inteligentny? Czy oferuje wbudowane technologie, takie jak sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe i analityka? Jak szybko działa jego baza danych? Jeśli Twój system jest przestarzały, może okazać się, że czas dokonać jego modernizacji, aby móc korzystać z dobrodziejstw czwartej rewolucji przemysłowej.

Decyzja, które technologie wprowadzić jako pierwsze, będzie zależeć od tego, które procesy mają największe znaczenie dla głównego modelu biznesowego, oraz od tego, jakie obszary działalności mogą odnieść największe korzyści z transformacji. Na początku firmy często koncentrują się na jednej podstawowej technologii. Rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0 zostały opracowane tak, by dostarczały kluczowe zbiory danych Big Data i ich dogłębne analizy, które ułatwiają dokładną ocenę zwrotu z inwestycji i korzyści. Dzięki temu integracja kolejnych obszarów działalności staje się coraz bardziej płynna.

W przeciwieństwie do wielu innych poważnych zmian transformacja cyfrowa może odbywać się stopniowo, bez istotnych zakłóceń w działalności. Gdy dysponujemy już wysoce sprawnym systemem ERP i planem transformacji cyfrowej, wiele rozwiązań z zakresu Przemysłu 4.0 można wdrożyć niemal od razu. 

Zmiany nigdy nie są łatwe. Rozumiemy to. Gdy firmy przechodziły z maszyn do pisania na komputery, często napotykały na opór ze strony pracowników, którzy czuli się przytłoczeni złożonością nowej technologii. Jednak w przeciwieństwie do tych wczesnych transformacji technologicznych, rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0 w rzeczywistości redukują poziom zawiłości. Przebieg procesów zostaje usprawniony, ręczne i powtarzalne zadania są automatyzowane, a interfejsy stają się bardziej intuicyjne. Ponadto wiele technologii 4.0, jak na przykład inteligentne urządzenia do noszenia z funkcją rozszerzonej rzeczywistości czy interakcje zoptymalizowane pod kątem urządzeń mobilnych, ułatwia prowadzenie szkoleń.

Jedną z nauk płynących z doświadczeń 2020 roku jest to, że nie wszystko da się przewidzieć. I choć nie jesteśmy w stanie poznać przyszłości, możemy podejmować kroki, aby być lepiej przygotowanymi i zapewnić sobie większą odporność na różnego rodzaju wyzwania. Najlepsze systemy ERP in-memory są skalowalne i wytrzymują nieograniczone obciążenie pracą, a technologie Przemysłu 4.0 są opracowywane specjalnie w celu wspierania przyszłego rozwoju i dostosowywania się do nieoczekiwanych zmian.

Jednymi z najważniejszych aspektów charakteryzujących rozwiązania Przemysłu 4.0 są wbudowana skalowalność, elastyczność i odporność. W razie konieczności radykalnej zmiany modelu biznesowego lub produkcyjnego w celu zaspokojenia popytu rynkowego systemy Przemysłu 4.0 zapewnią wgląd w odpowiednie dane i pomogą szybko zaplanować i wprowadzić niezbędne modyfikacje.

Nie ulega wątpliwości, że czwarta rewolucja przemysłowa zmieni oblicze siły roboczej. Innowacje nie powstają jednak za sprawą powtarzalnych czynności, a za sprawą nowych pomysłów i kreatywnego myślenia. Pracownicy wyposażeni w rozwiązania cyfrowe mogą w mniejszym stopniu polegać na sile mięśni, a w większym na potędze swojego umysłu. W 1980 roku na całym świecie było tylko kilka tysięcy programistów komputerowych. Obecnie jest ich ponad 20 milionów. Podczas gdy wiele zadań fizycznych zostanie przejętych przez roboty, powstanie szereg innych ról niezbędnych do prowadzenia cyfrowo zaawansowanej działalności.

Biuletyn SAP Insights

Zasubskrybuj już dziś

Zasubskrybuj biuletyn i zyskaj dostęp do najważniejszych analiz.