Dark factories – a new era in industrial automation
dr hab. inż. Andrzej Katunin, prof. PŚ
członek Akademii Młodych Uczonych PAN
Streszczenie
Ciemne fabryki to nowoczesne, w pełni zautomatyzowane zakłady produkcyjne, które funkcjonują bez udziału ludzi. Dzięki zastosowaniu robotyki, sztucznej inteligencji oraz InternetuRzeczy, procesy produkcyjne odbywają się bez przerw, eliminując błędy ludzkie, ograniczając koszty pracy i optymalizując zużycie energii. Ich nazwa pochodzi od faktu, że w fabrykach tych nie ma potrzeby zapewnienia oświetlenia ani odpowiednich warunków pracy. W efekcie ciemne fabryki działają wydajniej, zmniejszając emisję CO₂ i zwiększając opłacalność produkcji. Choć koncepcja ta przynosi wiele korzyści, niesie również istotne zagrożenia. Wprowadzenie pełnej automatyzacji może prowadzić do masowej utraty miejsc pracy, zwłaszcza w sektorach wymagających niskich kwalifikacji. Dodatkowym wyzwaniem jest podatność takich systemów na cyberataki, które mogą zakłócać procesy produkcyjne i powodować straty. Rozwój ciemnych fabryk zależy od działań rządowych i strategii gospodarczych – ich sukces może przynieść intensywny rozwój technologiczny, ale jednocześnie wymaga dostosowania społeczeństwa do nowej rzeczywistości zawodowej.
Słowa kluczowe: ciemne fabryki, automatyzacja przemysłu, robotyka
Abstract
Dark factories are modern, fully automated production plants that operate without human involvement. By using robotics, artificial intelligence, and the Internet of Things, manufacturing processes run uninterrupted, eliminating human errors, reducing labor costs, and optimizing energy consumption. Their name comes from the fact that these factories do not require lighting or working conditions for humans. As a result, dark factories operate more efficiently, lowering CO₂ emissions and increasing production profitability. Although this concept offers many benefits, it also presents significant risks. Full automation may lead to mass job losses, particularly in low-skilled sectors. Another challenge is the vulnerability of such systems to cyberattacks, which can disrupt production processes and cause losses. The development of dark factories depends on government actions and economic strategies – while they can drive technological progress, they also require society to adapt to a new professional reality.
Keywords: dark factories, industrial automation, robotics
Jeszcze wydajniej, jeszcze taniej
W ostatnich miesiącach w przestrzeni publicznej coraz częściej pojawia się nowe hasło – ciemne fabryki. Jest to nowa koncepcja, która rewolucjonizuje podejście do automatyzacji procesów przemysłowych. Ciemne fabryki to w pełni zautomatyzowane zakłady produkcyjne, które funkcjonują bez obecności ludzi – wszystkie procesy odbywają się całkowicie automatycznie dzięki zastosowaniu robotów sterowanych z wykorzystaniem systemów sztucznej inteligencji, Internetu Rzeczy oraz przetwarzania dużych ilości danych w czasie rzeczywistym. Dlaczego „ciemne”? Otóż, skoro w takim zakładzie nie ma ludzi, światła są wyłączone, co przynosi dodatkowe oszczędności. Ciemne fabryki działają w trybie 24/7, minimalizując koszty pracy, redukując do zera błędy ludzkie oraz przestoje. Dodatkowo optymalizują zużycie surowców i energii potrzebnej nie tylko to samych procesów produkcyjnych, ale też do oświetlenia i ogrzewania pomieszczeń. Idąc dalej, brak pracowników w fabryce to dodatkowe oszczędności: nie ma potrzeby utrzymania hoteli pracowniczych, przestrzeni do wypoczynku, stołówek czy pomieszczeń sanitarnych. Nie ma również potrzeby uwzględniania wymagań BHP. Te wszystkie czynniki znacząco obniżają koszty produkcji. Mimo wysokich nakładów początkowych potrzebnych do uruchomienia takich fabryk, oszczędności płynące z wyżej wymienionych czynników oraz istotnie zwiększona produktywność efektywnie niweluje je w dłuższym horyzoncie czasowym. Ponadto wdrożenie ciemnych fabryk „przy okazji” niesie istotne korzyści dla środowiska. Zgodnie z prognozami Międzynarodowej Agencji Energetycznej, postępująca automatyzacja przemysłowa może przyczynić się do redukcji emisji dwutlenku węgla w przemyśle ciężkim nawet o 10%.
Pojęcie ciemnych fabryk, będące domeną literatury science-fiction XX wieku, zaczyna wkraczać w naszą rzeczywistość. Pierwsze próby uruchomienia ciemnych fabryk sięgają lat 80. XX wieku. Wówczas japońskie firmy produkcyjne, takie jak Fanuc, testowały koncepcję bezobsługowych zakładów produkcyjnych. W ciągu ostatnich 40 lat pojęcie ciemnych fabryk nabrało innego, o wiele szerszego znaczenia. Pojawiły się koncepcje Przemysłu 4.0, Internetu Rzeczy oraz zaawansowanych rozwiązań robotycznych, urzeczywistniając pojęcie ciemnych fabryk we współczesnym przemyśle.
Ciemne fabryki już funkcjonują na świecie i w Polsce
Współczesne ciemne fabryki debiutowały w Chinach, gdzie postęp technologiczny oraz tempo rozwoju gospodarczego w ostatnich latach przewyższa wszelkie oczekiwania. Są to przede wszystkim branże automotive i high-tech, gdzie w ciemnych fabrykach produkowane są pojazdy czy elektronika użytkowa. Wśród firm, które produkują w swoich ciemnych fabrykach, wymieniane jest Nio, chiński producent samochodów elektrycznych, czy Waymo, producent pojazdów autonomicznych w USA. Czołowy producent samochodów elektrycznych w Chinach, BYD, już wdrożył ciemne fabryki przy produkcji akumulatorów i montażu podwozi w samochodach w Shenzhen i Xi’an. Natomiast Foxconn, producent elektroniki użytkowej z Tajpej zastąpił przez roboty 60 tys. pracowników w fabryce w Kunshan. Ciemne fabryki Xiaomi demonstrują nieosiągalną wręcz wydajność produkcyjną, porównując do wytwarzania manualnego czy częściowo zautomatyzowanego. Roboty zarządzane przez sztuczną inteligencję w fabrykach Xiaomi potrafią złożyć smartfon w nieco ponad 3 sekundy. Ciekawym przykładem jest chińska Changying Precision Technology, firma zajmująca się produkcją urządzeń mobilnych i zautomatyzowanych linii produkcyjnych. Zastąpiła robotami 90% pracowników produkcji, redukując tym samym ich liczbę z 650 do 60. Pozwoliło to istotnie zwiększyć wydajność przedsiębiorstwa. Obecnie w Chinach tradycyjne fabryki specjalizujące się w obróbce CNC i inżynierii precyzyjnej są masowo zastępowane ich „ciemnymi” odpowiednikami.
Chiny zdecydowanie przodują w implementacji systemów ciemnych fabryk, wdrażając je w coraz większej liczbie branż, w tym w opakowaniowej czy odzieżowej. Zgodnie z raportami Międzynarodowej Federacji Robotyki udział procentowy zainstalowanych robotów przemysłowych w Chinach obecnie przekracza 50% w stosunku do robotów zainstalowanych we wszystkich innych krajach świata. Jednak w innych krajach, w tym europejskich i USA, również nie brakuje obecnie takich rozwiązań. Brytyjski producent przemysłu opakowaniowego Wootzano zredukował zaangażowanie ludzi w procesach produkcyjnych o 80%, wdrażając koncepcję ciemnych fabryk. Podobne rozwiązania stosuje Siemens, który w swoich ciemnych fabrykach w Amberg w Niemczech produkuje elementy elektroniki, uzyskując wskaźniki jakości bardzo bliskie 100%. Inni europejscy producenci elektroniki, tacy jak Philips czy Infineon, również wprowadzają koncepcje ciemnych fabryk i mimo że nie są to jeszcze w pełni zautomatyzowane fabryki, udział ludzi przy produkcji został zminimalizowany do 10% i mniej. Z kolei Stihl w swoich amerykańskich zakładach całkowicie zautomatyzował proces produkcji prowadnic pił łańcuchowych. Kroki w kierunku pełnej automatyzacji podejmują również Tesla czy Adidas.
W Polsce ciemne fabryki albo fabryki „prawie” ciemne również stają się rzeczywistością. Powstają głównie w branżach spożywczej i opakowaniowej, gdzie procesy produkcyjne żywności dążą do całkowitej automatyzacji. Roboty pakują, paletyzują i kontrolują jakość paczek.
Zalety są oczywiste. A wady?
Pełna automatyzacja, nieprzerwana produkcja, bezpieczeństwo, precyzja wykonania oraz znacznie niższe koszty przemawiają na korzyść ciemnych fabryk. Zastanówmy się jednak nad możliwymi konsekwencjami masowego wprowadzenia takich rozwiązań. Wśród zagrożeń należy wymienić dwa istotne czynniki: redukcję miejsc pracy oraz zwiększone ryzyko cyberataków.
W pierwszym przypadku zagrożone są przede wszystkim stanowiska wymagające niskich kwalifikacji, czyli bezpośrednio przy produkcji i montażu. Światowe Forum Ekonomiczne prognozuje, że ok 23% miejsc pracy będzie zastąpione przez sztuczną inteligencję już w najbliższych pięciu latach. Spowodowałoby to, że niektóre zawody całkowicie zostałyby zastąpione przez maszyny, co wpłynęłoby na zwiększenie bezrobocia. Można jednak temu zaradzić, jak to już zresztą robią Chiny. Zastąpienie człowieka przez maszynę przy wykonywaniu określonych czynności będzie wymagało przekwalifikowania się pracowników na określonych stanowiskach. Uruchamiane są specjalistyczne centra szkoleniowe oraz budowana jest strategia na poziomie Ministerstwa Przemysłu i Technologii Informacyjnych Chińskiej Republiki Ludowej, która ma zapewnić płynne przejście przez tę transformację. Jednym z celów jest pełna integracja robotów humanoidalnych w fabrykach i logistyce do 2027 r. Podobne kroki podejmowane są również w USA, które wciąż są światowym liderem rozwiązań wykorzystujących możliwości sztucznej inteligencji. Biorąc pod uwagę bardzo różne ekosystemy gospodarcze w wymienionych już Chinach i USA, ale też w UE, trudno przewidzieć, jaki będzie globalny wynik tego wyścigu i jak wpłynie na społeczeństwa. Możemy mieć jedynie nadzieję, że transformacja nastąpi z minimalnymi negatywnymi skutkami dla poszczególnych jednostek społecznych.
Innym, wciąż narastającym niebezpieczeństwem jest podatność systemów informatycznych na szpiegostwo przemysłowe i ataki cybernetyczne. Zależność technologiczna ciemnych fabryk może spowodować jeszcze łatwiejsze, ale jednocześnie o wiele groźniejsze w skutkach przejęcie kontroli nad przepływem danych czy procesem produkcyjnym. Dlatego kwestia cyberbezpieczeństwa staje się jednym z najważniejszych problemów wymagających podjęcia pilnych działań.
Czy robotyzacja i sztuczna inteligencja stworzą możliwości do jeszcze intensywniejszego rozwoju gospodarczego, czy też pogłębi nierówności społeczne i podatność zautomatyzowanych systemów na cyberataki? Zapewne oba scenariusze są możliwe i wynik tej transformacji zależy od szybkości reakcji oraz systemowych rozwiązań gospodarek i rządów poszczególnych krajów.
