Przemysł 4.0 – istota transformacji


14-05-2019 18:15:06

Pojęcia Przemysł 4.0 (i4.0), Gospodarka 4.0 i Społeczeństwo 5.0 powstały w wyniku badań nad zmianami, jakie niesie za sobą rozwój nauki i techniki. Sugerują, że jesteśmy u progu wielkiego przełomu. Sieci 5G to zapowiedź transformacji sieci komunikacji elektronicznej. Razem stanowią opis rzeczywistości pozwalający na roztoczenie szerszej wizji. Jej motywem przewodnim jest wynalazek sztucznej inteligencji (AI).

i4.0 to termin sygnalizujący, że wchodzimy w 4. etap rozwoju epoki przemysłowej. Pierwsze trzy zdeterminowały kolejne wynalazki: maszyna parowa, silnik elektryczny, komputer. Pojęcie to weszło do obiegu w Europie w 2011 r. w wyniku prac studialnych prowadzonych w Niemczech (https://www.vdi-nachrichten.com/Technik-Gesellschaft/Industrie-40-Mit-Internet-Dinge-Weg-4-industriellen-Revolution). Termin gospodarka 4.0 pojawił się w polskiej przestrzeni medialnej w 2015 r., choć ze względów językowych tłumaczenie „industry” jako „przemysł” jest zawężające.

Idea społeczeństwa 5.0 nawiązuje do podziału historii rozwoju cywilizacji na 4 epoki gospodarcze: łowiecką, agrarną, przemysłową i cyfrową. Według tej wizji historii epoka przemysłowa kończy się wraz początkiem cyfryzacji. Jest to pogląd, że wynalazek sztucznej inteligencji kończy epokę cyfrową. Wyraża przekonanie, że transformacja społeczna zainicjowana oprogramowaniem ekspertowym (ale proceduralnym), zostanie zdefiniowana przez potencjał rozwojowy AI. Uformują się zupełnie nowe stosunki społeczno-gospodarcze oparte na wiedzy i współpracy z inteligentnymi maszynami.

O istocie dzisiejszego i4.0

Pierwszy opis przemysłu 4.0 był zbiorem wniosków wynikających z procesów zmian technologicznych i logistycznych obserwowanych w niemieckich zakładach przemysłu elektrotechnicznego i motoryzacyjnego. W przemyśle elektronicznym zmiany te zaszły nieco wcześniej ze względu na wyższy poziom standaryzacji i jednorodności technologii produkcyjnych. Zauważono, że:

1. synergia cyfryzacji, standaryzacji i automatyzacji technologii produkcji stworzyły jakościowo nowe możliwości zwiększania efektywności wykorzystania produktywności poszczególnych maszyn, stanowiących łącznie ciąg produkcyjny;

2. przypisanie pełnej informacji do produktu (w całym jego procesie produkcji i eksploatacji) stworzyło zupełnie nowe możliwości usprawnień technologicznych, jakościowych, logistycznych, marketingowych oraz obsługi posprzedażowej;

3. integracja systemów informatycznych i wykonawczych prowadzi do powstania CPS (systemów cyberfizycznych), wymagających minimalnej obsługi, co prowadzi do redukcji udziału kosztów pracy w bezpośrednich kosztach produkcji;

4. powstanie CPS ujawniło możliwość wprowadzenia zupełnie nowych metod projektowania i testowania technologii produkcji w przestrzeni wirtualnej, co radykalnie zmniejszyło technologiczne ryzyko inwestycyjne;

5. konieczność ciągłej modyfikacji i usprawnienia CPS uzasadniało budowę cyfrowych modeli rzeczywistości produkcyjnej i produktowej (tzw. bliźniaków cyfrowych - Digital Twins).

Wymienione powyżej zjawiska łącznie określane są jako proces wertykalnej integracji cyfrowej. Jest to pewne uproszczenie pojęciowe, uwypuklające szczególną efektywność ekonomiczną wdrażania oprogramowania sieciowego realizującego współpracę maszyn. Opisane zjawiska dotyczą głównie zakładów produkcyjnych, dlatego w literaturze przedmiotu pojawiło się pojęcie digital manufacturing. W podobny sposób można opisać zmiany zachodzące w innych typach działalności gospodarczej.

Po 2015 r., wraz ze spektakularnymi komercjalizacjami oprogramowania kognitywnego, zwanego popularnie sztuczną inteligencją, otworzyły się nowe możliwości dalszego pogłębienia cyfryzacji, wynikające z możliwości automatyzacji działań, które nie mogły być oprogramowane deterministycznie i proceduralnie. Równolegle opracowano bazę sprzętową do zapewnienia bezprzewodowego dostępu do sieci transmisji danych o parametrach pozwalających na realizację integracji cyfrowej odrębnych zakładów. Synergia możliwości sztucznej inteligencji i sieci 5G otwiera wrota technologii tzw. integracji horyzontalnej. Dlatego dzisiaj przemysł 4.0 definiowany jest głównie pojęciem gotowości do integracji horyzontalnej lub poziomem takiej integracji.

Decyzje inwestycyjne są podejmowanie w oparciu o analizę opłacalności i wskaźniki realizacji celu. Zatem potrzebna jest metodyka, która pozwoli na określanie poziomu zaawansowania rozwoju przemysłu 4.0 na danym rynku. Powinien być on mierzony wskaźnikiem zagregowanym, który wiarygodnie odzwierciedlałby produktywność wyrażającą się efektywnością wykorzystania zasobów. Ponieważ istotą I4.0 jest współdziałanie sieciowe, warunkiem koniecznym do podjęcia decyzji inwestycyjnej jest informacja, że na danym rynku są podmioty, z którymi taką współpracę można podjąć.

Współczesna ekonomia nie opracowała jeszcze użytecznego aparatu pomiarowego, który w sposób wiarygodny określałby stopień wykorzystania zasobów. Barierą jest suma bardzo trudnych do pokonania problemów z szacowaniem wartości zasobów, jak i z samym pomiarem produktywności. Nie wdając się w szczegółowe rozważania, jest to bardziej złożony problem niż pomiary opisujące poziom rozwoju rynku w aspektach innowacyjności, konkurencyjności i przedsiębiorczości,.

Technologia jest tylko jednym z elementów definiujących I4.0. Istotne stają się inne elementy, jak np.:

1. regulacje celne i fiskalno-podatkowe;

2. relacje między miejscami produkcji i miejscami zbytu;

3. relacje kosztów pracy do stopnia wykorzystania produktywności parku maszynowego;

4. poziom złożoności procesów produkcyjnych i modeli biznesowych;

5. wielkość obsługiwanych rynków;

6. skalowalność produkcji i wrażliwość jej technologii na ekonomię skali;

7. koszty związane z nawiązaniem i realizacją kooperacji;

8. polityka gospodarcza państwa/obszaru gospodarczego;

9. jakość kapitału ludzkiego: elastyczność rynku pracy, kompetencje, kultura pracy itd.

Wypadkowa oddziaływań tych elementów jest często nieoczywista. Dopiero analiza wszystkich czynników pozwala zrozumieć, dlaczego przemysł 4.0 najdynamiczniej rozwija się w Azji (zarówno w Japonii, jaki i w Chinach), natomiast dużo wolniej na rynku UE. Ten fakt uprawdopodabnia tezę, że nie sam poziom zaawansowania technologicznego, lecz suma bardzo wielu różnych czynników zdecyduje o tym, czy w danych warunkach rozwój współpracy przekładać się będzie na wzrost efektywności wykorzystania zasobów przedsiębiorstw.

Ograniczenie zainteresowania do zagadnień technologicznych i technicznych spowodowało, że w konstrukcji programów wsparcia publicznego tracimy cel transformacji i4.0, której istotą jest przygotowanie zakładu do uczestnictwa w rozproszonym, zintegrowanym cyfrowo systemie produkcji globalnej. Szersze spojrzenie na procesy transformacji przemysłu prowadzi do wniosku, że w różnych krajach i regionach świata będą one przebiegały różnie. Nie sposób dziś przewidzieć, która z wielu ścieżek rozwoju okaże się tą najefektywniejszą.

Transformacja i4.0 najszybciej będzie przebiegać w dużych i dobrze rozwiniętych ekosystemach gospodarczych, gdyż wymaga skali. Dzięki członkostwu w UE, Polska może dołączyć do grupy krajów, które szybciej wejdą na nowe tory rozwoju.

Sieci przemysłu 4.0

W wypadku korporacji i przedsiębiorstw globalnych i4.0 jest rzeczywistością. W wielu z nich produkcja masowa prowadzona jest w grupach zintegrowanych pionowo zakładów produkcyjnych. Połączone są wydzielonymi sieciami transmisji danych i systemami informatycznymi wspomagającymi zarządzanie wszystkimi aspektami prowadzonej działalności. Są to sieci zamknięte, do których stopniowo przyłączani są partnerzy zewnętrzni, z którymi istnieją silne i długoterminowe powiązania kooperacyjne.

W wypadku przedsiębiorstw mśp to przyszłość lub początek. Obserwujemy powstawanie pierwszych struktur sieciowych. Przybrały one formę platform współpracy o charakterze otwartym, które jednoczy np. potrzeba obsługi wspólnego procesu technologicznego lub produkcji wspólnej grupy wyrobów.

Obserwacja procesów integracji różnych rodzajów działalności gospodarczej zmusza do postawienia tezy, że całość działalności społeczno-gospodarczej zaczyna przybierać charakter sieciowy. Dlatego w podczas 11. Forum Gospodarczego TIME zaproponowałem, by o przemyśle 4.0 mówić i myśleć w kategoriach sieciowych. Gospodarka w zadziwiająco szybkim tempie przekształca się w globalną, zintegrowaną pionowo i poziomo sieć współpracy. Powstaje ona z integracji sieci infrastrukturalnych i komunikacji elektronicznej. Ma warstwy fizyczne i logiczne. W związku z tym węzły tej sieci mają postać fizyczną i wirtualną. Procesy integracji pionowej zaczynają wchodzić do zakładów, które można traktować jako obiekty fizyczne lub wirtualne. Swoistej integracji ulegają również gałęzie różnych sieci i ich warstw.

Zasygnalizowane powyżej procesy integracyjne uruchomione zostały przez szybki rozwój technik informacyjnych i komunikacji elektronicznej. Jednym z produktów „ubocznych” etapu cyfryzacji są dane, które zaczynają być niezwykle cennym materiałem i spoiwem, podnoszącym wartość warstw logicznych i wirtualnych, powstającej globalnej struktury sieciowej.

Trzeba też pamiętać, że większość gospodarki stanowi sektor mśp. Co więcej, to w tym segmencie drzemie największy potencjał korzyści gospodarczych, jakie można uzyskać z lepszego wykorzystania już posiadanych zasobów. Największe korzyści społeczno-gospodarcze z tej transformacji odniosą te kraje i regiony, które najszybciej i najlepiej odczytają potrzeby mśp i podejmą niezbędne decyzje prawne, standaryzacyjne i infrastrukturalne. Przy czym najbardziej niedocenianym aspektem jest czynnik czasu. mśp już rozpoczynają inwestycje w cyfryzację integrującą zakłady pionowo. Ich efektywność ekonomiczna zależy od kompatybilności technologicznej i standaryzacyjnej przyszłych partnerów sieciowych. Dlatego tak ważnym jest szybkie ustanowienie odpowiednich standardów, na których opierać się będzie integracja czyli budowa sieci przemysłu 4.0.

Główną przyczyną „opieszałości” w procesie podejmowania decyzji jest globalny wymiar problemu. Po wielu latach studiów i analiz nie mamy już wątpliwości, że i4.0 wymaga skali. Nie widać możliwości uzyskania istotnych korzyści gospodarczych w ramach sieci krajowych, nawet w tak dużych gospodarkach jak niemiecka. Dlatego ostatecznym „zwycięzcą” w tej konkurencji będą te grupy krajów, które będą w stanie stworzyć odpowiednio duży rynek oparty na jednym ekosystemie prawnym.

Aspekty społeczne

Opis rzeczywistości i przyszłości przemysłowej nie może abstrahować od narastających napięć społecznych. Globalne procesy gospodarcze demolują środowisko naturalne. Szybkich zmian wymaga edukacja, rynek pracy, system finansowy itd. Poziom komplikacji zjawisk stał się tak duży, że nie mamy wiedzy, która pozwalałaby stworzyć program skutecznych działań adaptacyjnych.

Już uświadomiliśmy sobie, że naruszyliśmy stabilność klimatu. Jednak wydaje się, że szczególnie niebezpieczna jest niestabilność obecnych struktur społecznych i gospodarczych. Wbrew doświadczeniu ciągle jeszcze żyjemy w micie, że jesteśmy z natury konserwatywni i boimy się zmian, co przyhamuje tempo zmian i da czas na adaptację. Jednocześnie wierzymy, że jeśli nawet jakieś gwałtowne zmiany nastąpią, to zdołamy się do nich dostosować. Nie chcemy nawet myśleć, jakie mogą być koszty ludzkie takich „naturalnych”, niekontrolowanych procesów adaptacyjnych.

dr inż. Jarosław Tworóg,  wiceprezes Krajowej Izby Gospodarczej Elektroniki i Telekomunikacji

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl