Prezentace profesora Vladimíra Maříka na téma Industry 4.0 - příležitosti a hrozby pro Českou republiku.

1. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Industrie 4.0: výzvy a hrozby
Vladimír MAŘÍK
http://cyber.felk.cvut.cz/
www.ciirc.cvut.cz
Katedra kybernetiky FEL – EU Center of Excellence
Český institut informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC)
České vysoké učení technické v Praze

2. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Industrie 4.0 – iniciativa vlády SRN
– Vize poprvé prezentována na Hannover Fair 2011:
− Komputerizace průmyslové výroby
– Celý dokument představen na Hannover Fair 2013:
− Dais and Kageman – ved. prac. skupiny
− Vládní dotace: 750 mil. EUR na 3 roky
− „Evoluce od používání jednotlivých robotů a počítačů ke
složitým kyberneticko-fyzikálním systémům“
− vize zaměřena na distribuované systémy, počítá s metodami
autooptimalizace, autokonfigurace, autodiagnostiky, strojového
vnímání a inteligentní podpory dělníka
− nový způsob chápání složitých systémů, nové myšlení
směrem od centralizovaného k distribuovanému
− Představuje německou reakci na aktivity Smart
Manufacturing Leadership Coalition (SMLC) v USA –
neziskové konsorciu zaměřené hlavně na standardy

3. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Industry 4.0 – iniciativa vlády SRN
− Technologické pokroky
 1. průmyslová revoluce: pára
 2. průmyslová revoluce: elektřina
 3. průmyslová revoluce: počítače a roboti
 4. průmyslová revoluce: Kyberneticko-fyzikální systémy
(CPS)

4. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Klíčové vize Industrie 4.0
Hlavní myšlenka:
Úplným počítačovým propojením
a)výrobních strojů,
b)zpracovávaných produktů a polotovarů a
c)všech dalších systémů a subsystémů průmyslového podniku (včetně
systémů podnikového plánování, systémů obchodních, CRM atd.)
vytvořit inteligentní distribuovanou síť různorodých entit (bez
centrálního elementu) podél celého řetězce vytvářejícího hodnotu (tedy
síť napříč výrobními, ekonomickými, obchodními, logistickými a dalšími
úseky)
- Každá entita reprezentována softwarovým modulem
- Tyto moduly pracují relativně autonomně, navzájem dle potřeby
komunikují (a vývojově směřují k uvědomění si sama sebe i k
samostatné predikci).
Industry 4.0 navazuje na vize FoF (Factory-of-the-Future), které
vznikly evolucí vizí CIM (Computer Integrated Manufacturing)

5. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Klíčové vize Industrie 4.0
6 základních principů
a)Interoperabilita: schopnost CPS, lidí a všech komponent
inteligentního výrobního podniku spolu komunikovat prostřednictvím IoT
(internetu věcí) a IoS (internetu služeb)
b)Virtualizace: schopnost propojování fyzických systémů s virtuálními
modely a simulačními nástroji
c)Decentralizace: rozhodování a řízení probíhá paralelně a autonomně
v jednotlivých subsystémech
d)Schopnost pracovat v reálném čase: dodržení požadavku
reálného času je klíčovou podmínkou pro libovolnou komunikaci,
rozhodování a řízení v systémech reálného světa
e)Orientace na služby: preference výpočetní filosofie nabízení a
využívání standarních služeb, to vede na architektury typu SOA (Service
Oriented Architectures)
f)Modularita a rekonfugurabilita: systémy Industrie 4.0 by měly být
maximálně modulární a schopny autonomní rekonfigurace na základě
automatického rozpoznání, event. predikce situace

6. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Industrie 4.0 umožněna prorůstáním a konvergencí
technologií
Technologické předpoklady:
1. ICT obecně využitelnou technologií (GPT) s těmito znaky:
- exponenciálnost rozvoje (Mooreův zákon růstu výpočetní
výkonnosti, objemu uložených dat a komunikační rychlosti,
poklesu rozměrů a energetické spotřeby)
- digitalizace informací (nejsou rivalitní a reprodukují se zdarma)
- inovace založeny na kombinatoričnosti řešení (WWW,
Facebook)
2. Internet propojuje vše, včetně fyzikálních systémů (senzorů,
výrobních strojů, robotů, výrobků, atd.)
3. Rozvoj metod kybernetiky a umělé inteligence

7. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Industry 4.0
Internet věcí:
 Na internet např. napojeno:
 každé výrobní zařízení
 každý výrobek (i nedokončený)
 každý transportní zařízení
 každé oddělení podniku
Jedná se o fyzické napojení/HW závislé určené k přímé
komunikaci, dohadování a kooperaci mezi fyzickými systémy
Internet služeb
 každé zařízení/výrobek/polprodukt reprezentován SW entitou
 ta si může vyvolat libovolnou službu (HW nezávislou)
 Přístup k ontologiím, www, k datům v cloudech či jiných
úložištích
 může běžet na stejném fyzickém procesoru, ale i na úplně
jiném

8. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Základní architektura
Internet služeb (Internet of Services)Internet služeb (Internet of Services)
Internet věcí (Internet of Things)Internet věcí (Internet of Things)
SémantikaSémantika
Smart FactorySmart Factory
Apl. platformaApl. platforma
Chytrý
materiál
Chytrý
materiál
Apl.
platforma
Apl.
platforma
Chytré
výrobky
Chytré
výrobky
Apl. platformaApl. platforma

9. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Průmyslové asistivní systémy založené na CPS
− Člověk zapojen jako kooperující komponenta, jako jedno ze
zařízení, které může inicializovat a usměrňovat procesy
− Má k dispozici množinu aplikací (Application Store)
− Využívá se i rozšířená realita („augumented reality“)
− Lehké, flexibilní roboty spolupracují s člověkem

10. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Technické překážky a problémy Industrie 4.0
Chybí centrální řídící element, subsystémy se konfigurují a optimalizují na
základě vzajemného dohadování  emergentní (nepředvítalené)
chování
Nákladná analýza celého systému a potřeb jeho řízení
Nákladné investice do technologií
Velké množství komunikace – servery a sítě nestíhají – možný
kolaps
Překotně vznikají nové SW architektury – obtížná standardizace
Potřeba učení se v sítích a analýza dat z cloudů – pro potřeby
modelování složitého systému – jedině tak lze zvládat dynamicky se
měnící složité systémy

11. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
Industrie 4.0: Výzvy
1. Výzva ekonomická
2. Výzva technologická
3. Výzva organizační (včetně VaVaI)
4. Výzva v oblasti lidských zdrojů

12. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
1. Výzva ekonomická
V ČR: nejvyšší podíl průmyslové výroby na HPH v Evropě
(25%) – ten chceme nejen udržet, ale i zvýšit (v Evropě v průměru 15%,
cíl EU: dosáhnout 20% v roce 2020)
Přímý export do SRN činí 29%, připočteme-li vazby na německé firmy
uvnitř ČR, jsme nejméně polovinou průmyslové výroby závislí na
SRN
Chceme-li tuto ekonomickou pozici udržet či posílit, musíme být
kompatibilní s řešeními Industrie 4.0 - konkurence bude veliká
Industrie 4.0 musí být v centru pozornosti všech, kdo zodpovídají za
ekonomickou prosperitu ČR
Pokud je Industrie 4.0 v SRN vládou vytýčenou a sledovanou
Národní prioritou
 obdobná pozornost by jí měla být věnována i v ČR

13. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
2. Výzva technologická
Industrie 4.0 požaduje opravdu integrovat veškeré výrobní,
obchodní a ekonomické procesy na principu distribuovaných
znalostních systémů s vysokou mírou autonomie a bez viditelného
centrálního elementu – nejedná se o počítačové zpracování tabulek a
výkazů, ale o skutečnou technologickou revoluci, o kvalitativní
skok
Nejde o zaklínací formuli, nejde o „jako“ technologii – ta musí být reálná
Nutno zajistit plnou interoperabilitu se systémy vně ČR
Bude vyžadovat velké investice s trvalou průběžnou inovací
Inovace ve výrobních procesech budou permanentní
VaVaI již nebudou moci být otázkou jednoho podniku!!

14. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
3. Výzva organizační
Dnešní rozdrobený způsob financování aplikovaného
výzkumu (relativně malé a krátkodobé projekty) neodpovídá potřebám
Industrie 4.0
Je třeba budovat Národní centra kompetence, vytvářet
nadkritickou koncentrovanou kapacitu, a to na bázi toho, co je k
dispozici (např. centra VaVpI, Centra kompetence TA ČR, různá centra
excelence, atd.)
Nezbytné napojit tato centra na Fraunhoferovu společnost –
šance i k exportu výzkumu a vývoje
Čeká nás proces sdružování, integrace, propojování týmů –
nutno dát důvěru (a prostředky) organizacím a jejich vůdčím
osobnostem, pokud se osvědčily
Je třeba nastavit nová objektivnější kritéria hodnocení
aplikovaného výzkumu (místo počtu článků nutno měřit potenciál
pracoviště z pohledu konkurenceschopnosti ČR)

15. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
3. Výzva organizační
Nutno vytěžit maximum z Evropských prostředků (Horizon 2020,
ESF..)
OP PIK a OP VVV by měly sehrát zásadní roli – je však potřeba
dobře je provázat s již existujícími infrastrukturami a týmy, s
národními cíli a prostředky z národních zdrojů
Hledáme-li S3 specializaci a KET technologie - Industrie 4.0 musí
být v popředí našeho zájmu

16. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
4. Výzva v oblasti lidských zdrojů
Dnes si stěžujeme na nedostatek inženýrů
Budeme jich potřebovat ještě více, ale zejména s úplně jiným
profilem (schopné interdisciplinárního myšlení a se systémovým
pohledem na složité distribuované systémy)
Musí se změnit obsah a styl výuky, nelze dokonečna minimalizovat
výuku matematiky a fyziky
Volání po větším množství inženýrů a po jejich kvalitě nestačí, je
třeba:
(i) větších investic z průmyslu do univerzit
(ii) zásadní změnu způsobu hodnocení a řízení
univerzit

17. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
4 hrozby
 Nepovýšíme orientaci průmyslu na technologie a způsob myšlení
Industrie 4.0 jako národní prioritu – naše kroky budou
pokulhávat za evropskými trendy
 Nebudeme mít odvahu či prostředky k nezbytným
technologickým změnám a k trvalým výrobním inovacím –
pak stojíme v konkurenčním boji opodál
 Nepřizpůsobíme výzkumnou infrastrukturu a financování
výzkumu a vývoje potřebám Industrie 4.0 – pak sice budeme
možná mít kvalitní výzkum, ale mimoběžný s potřebami ekonomiky
země
 Nebudeme mít k dispozici dostatek inženýrů odpovídajícího
odborného profilu – technologie jsou k revoluci zralé, ale
průmyslovou revoluci nejde dělat bez revolucionářů

18. Katedra kybernetiky, ČVUT FEL
4 hrozby
Každá z těchto hrozeb může zásadním způsobem ohrozit
konkurenceschopnost české ekonomiky
Věřím, že to nakonec zvládneme, ale je třeba začít
odstraňovat hrozby IHNED, nejlépe ještě DNES
Děkuji za pozornost!!!