Jellemzően hosszú az út, amíg egy ötletből termék születik, ami aztán eljut a végfelhasználóig. A folyamat része – többek között – a tervezés, a gyártórendszer kialakítása és működtetése, az anyag- és alkatrész-beszállítások megszervezése, maga a gyártás, majd az elkészült termékek raktározása és elszállítása az értékesítési pontokra. Összességében tehát egy hálózatról van szó, amely magában foglalja és összekapcsolja a tervező- és fejlesztőműhelyeket, a gyárakat, a raktárakat és az elosztóközpontokat.

Az egyre több termékhez, valamint kombinált, termék-szolgáltatáshoz hasonlóan, manapság a gyártási folyamatokra, illetve az azokhoz kapcsolódó gyártórendszerekre is jellemző az informatika egyre erőteljesebb megjelenése. Magasabb szintre emeli az automatizálást, és olyan lehetőségeket teremt, amelyek korábban – a sokéves tapasztalat és a szaktudás dacára – nem álltak rendelkezésünkre.

Persze az informatika eszközei is folyamatosan fejlődnek, ennek megfelelően a gyártástechnológiában, illetve a teljes gyártói hálózatban is megjelennek és fontos szerepet játszanak a legkorszerűbb megoldások, mint például a big data technológiák, a tárgyak internete (Internet of Things, IoT) vagy a felhőalapú számítástechnika.

Big data: intelligenciát visz a folyamatokba

A gyártástechnológia fejlődésével, a numerikus vezérlés, a robotok terjedésével párhuzamosan egyre több érzékelő jelent meg a rendszerekben. Ezekkel a szenzorokkal a gyártási folyamat egészen apró részleteit – például egy alkatrész hőmérsékletét, a festés vastagságát vagy a hegesztés minőségét – is meg lehet figyelni. Ha a mért adatokat összegyűjtik, és egy adatbázisban tárolják, olyan adathalmaz keletkezik, amely értékes információt tartalmaz a teljes folyamatról.

Természetesen nem csak a gyártás legelemibb, alsó szintű folyamatait lehet szenzorokkal követni. Az adatgyűjtés a teljes folyamatot lefedheti, kezdve a legalsó szinttől a legmagasabb szintig (beleértve például a részegységek és a késztermékek haladási útvonalát, sebességét). Ezen túlmenően a gyártók kívülről is gyűjtik az információkat, így például azt, hogy miként használják a gépeket, termékeket.

Az informatika egyre jobban beágyazódik a gyártástechnológiába, a gyártáshoz kapcsolódó folyamatokba

„A technológiai fejlődésnek köszönhetően egyre több paramétert tudunk mérni és tárolni. Attól azonban még senki sem lesz okosabb, ha óriási, rendezetlen adattömegek vannak a birtokában. A big data technológia lényege, hogy az ömlesztett adathalmazból – különféle matematikai, illetve mesterséges intelligencia módszerek segítségével – megpróbál korábban nem ismert összefüggéseket keresni.

Ezen összefüggések birtokában a gyártástechnológiai folyamat egyes elemei, illetve a teljes tervezési, gyártási, raktározási és értékesítési hálózat működése javítható, optimalizálható. Mire kell itt gondolni? Ha például egy kedvezőtlen jelenség rendszeresen ismétlődik, a folyamatban résztvevőket fel lehet készíteni annak kiküszöbölésére vagy megfelelő kezelésére. A big data megoldások tehát kitágítják a lehetőségeket, intelligenciát visznek be a folyamatokba, de természetesen továbbra is az ember mondja ki a végső, a döntő szót” – fogalmaz Kádár Botond, az MTA Sztaki tudományos főmunkatársa.

IoT: kétirányú kommunikáció

A szenzorok tehát hálózatba vannak kötve, kommunikálnak egymással, illetve a külvilággal. A kapcsolat jellemzően az interneten épül fel, azaz az összekapcsolt szenzorok révén a gyártási folyamat egyes elemei az IoT részévé válnak. Az eredményt tekintve nagyon fontos, hogy a szenzorokkal felszerelt összes eszköznek, berendezésnek külön identitása legyen, azaz minden esetben tudni lehessen, hogy pontosan melyik szenzorból érkezik az adat.

„Az Internet of Things egyik lényeges jellemzője, hogy meg tudjuk állapítani, melyik információ honnan, melyik eszköztől érkezett. Másik fontos jellemzője, hogy ne csak begyűjteni tudjuk az adatokat, hanem – azok kiértékelését követően – távolról be is tudjunk avatkozni a folyamatokba. A kommunikációnak tehát kétirányúnak kell lennie” – hívja fel a figyelmet Kemény Zsolt, az MTA Sztaki tudományos főmunkatársa.

Ugyanakkor vannak olyan összetett gyártási vagy logisztikai folyamatok, amikor nagyon gyakran kell újabb és újabb döntéseket hozni, és a folyamat résztvevői nem rendelkeznek az összes olyan információval, amely az adott művelet helyes elvégzéséhez szükséges. Ilyenkor valójában az összekapcsoltság, az IoT, valamint a big data technológiák együttesen teszik lehetővé, hogy a megfelelő információ, a megfelelő helyre, a megfelelő időben eljusson. Sok helyről kell például az adatokat begyűjteni ahhoz, hogy kiértékelésüket követőn el lehessen dönteni: hova, mikor és hány kamiont kell küldeni ahhoz, hogy a szállítás zavartalanul folyjon.

Jó a big data és az IoT, de…

Amellett, hogy az ömlesztve érkező adatokat valamilyen módon szűrni, analizálni és értékelni kell, azzal a problémával is számolni kell, hogy a hálózatok, az adattovábbító rendszerek kapacitása véges. Nem biztos tehát, hogy az a legjobb stratégia, ha minden irányítás és korlát nélkül ömlenek be az adatok a szenzorokból. Ennek megfelelően vannak olyan törekvések, amelyek a nagy adatmennyiségek elkerülését célozzák, azaz már az érzékelés helyszínén mennyiségi korlátot állítanak fel, illetve a tartalom alapján szűrik a továbbítandó adatokat.

Arról sem szabad megfeledkezni, hogy az IoT, számtalan előnye és ma még felbecsülhetetlen lehetőségei mellett, komoly veszélyeket is rejt magában. Óriási biztonsági kockázatokat vet ugyanis fel, hogy illetéktelenek szerezhetnek hozzáférést az eszközökhöz, illetve az összekapcsolt eszközök – elvileg legalábbis – egymás működésébe is beavatkozhatnak. Ez az oka annak, hogy kiemelt figyelmet fordítanak a biztonságos kommunikációt és hozzáférés-szabályozást támogató technológiák fejlesztésére. Megjegyzendő, hogy a gyártórendszereket általában jól elszigetelik a külvilágtól, így az IoT révén érkező külső támadásoktól nem kell tartani.

Privát felhő: egy jó lehetőség

A gyártással kapcsolatos informatikai feladatok tehát rohamosan szaporodnak. Ehhez egyre több és robusztusabb számítógépes erőforrásra van szükség. Itt jöhet be a képbe a felhő, ami egy viszonylag rugalmas és nagyon nagy méretű erőforrásnak tekinthető. A felhasználók a felhőben lévő számítógépek tárolási, számítási, adattovábbítási stb. kapacitását igényeik szerint vehetik igénybe.

Ezáltal feleslegessé válik saját, esetenként szuperteljesítményű, rendkívül drága számítógépek vásárlása és üzemeltetése, amelyek – értelemszerűen – sok esetben kihasználatlanul maradnának. A felhőknek alapvetően két szintjét különböztethetjük meg. Míg a privát felhőt cégen, cégcsoporton belül alakítják ki, addig a publikus felhő gyakorlatilag mindenki számára nyújt szolgáltatásokat.

A felhőalapú számítástechnika komoly lehetőségeket kínál a valós folyamatok modellezésére is

„Ismerve a mai lehetőségeket, igényeket és biztonsági félelmeket, a gyártás területén jelenleg a privát felhő alkalmazását tartom járható útnak. Tipikusan a privát felhőbe helyezhető például a gyártórendszer működésének tervezéséhez, követéséhez kapcsolható szolgáltatási számítások elvégzése. Szintén nagy segítséget nyújthat a gyártás szervezőinek, ha például egy karbantartási döntés meghozatalához minden szükséges háttérinformáció a rendelkezésükre áll.

A felhőalapú számítástechnika lehetővé teszi, hogy ezen információk a teljes folyamat nyomon követésével, bonyolult számítási műveletek eredményeként, tehát megalapozottan jöjjenek létre. A privát felhőnek tehát egyértelműen helye van a tervezés-gyártás folyamatában, jóllehet napjainkban még alig-alig találkozni ezzel a megoldással. Kezdetben várhatóan ott jelenik majd meg, ahol egy gyár különböző részlegei földrajzilag nem egy helyszínen találhatóak” – fogalmaz Kádár Botond, majd hozzáteszi: „A gyártást kiszolgáló, például logisztikai folyamatoknál már a publikus felhő is szóba jöhet, természetesen a biztonsági előírások rendkívül szigorú betartása mellett.”

A felhőalapú számítástechnika komoly lehetőségeket kínál a valós folyamatok modellezésére is. Ha matematikai vagy szimulációs modellek segítségével felépítik egy adott, szenzorokkal ellátott fizikai rendszer tükörképét, akkor a felhőben (vagy akár egy külön számítógépen), magától a fizikai rendszertől elkülönítve, tehát kockázatmentesen lehet kísérleteket végrehajtani a modellen. Ki lehet próbálni például azt, hogy influenzajárványkor milyen lépésekkel lehet a leghatékonyabban folytatni a termelést.

Különböző szcenáriókat lehet előre felállítani (például azt feltételezve, hogy a munkatársak 10, 20 vagy 30 százaléka esik ki a termelésből), majd adott esetben ezek közül elővenni azt, amelyik a valóságos, fizikai eseményekhez a legközelebb áll. Hasonlóképpen modellezni lehet már megtörtént, jellemzően kedvezőtlen eseményeket vagy akár haváriákat. A múltbeli adatokból leszűrt következtetések hozzásegítenek a hasonló jövőbeli események helyes kezeléséhez. 

„Manapság sokat hallani a Németországból származó Industrie 4.0, magyarul ipar 4.0 kifejezést, ami több mindent takar. Elemei a big data, a felhő, az IoT stb., ugyanakkor azt is kifejezi, hogy az informatika egyre jobban beágyazódik a gyártástechnológiába, a gyártáshoz kapcsolódó folyamatokba. A leglényegesebb, hogy az ipar 4.0-ban a folyamatok megfigyelhetősége, átláthatósága, illetve a transzparencia és az összekapcsolhatóság központi szerepet játszik” – hangsúlyozzák a kutatók.