Autonomní továrny: O (ne)lidské práci od Marxe k Muskovi

Jistý zaměstnanec firmy General Electric jménem Kurt Vonnegut napsal na počátku 50. let chmurný román Mechanické piano (Player Piano). Popisoval v něm automatizovaný svět, v němž hrstka továrních inženýrů navrhuje a řídí stroje, zatímco většina obyvatelstva živoří a nemá do čeho píchnout, kromě možného vstupu do armády. To je ovšem radikálně odlišná situace od dob K. Marxe, který ještě sto let předtím apeloval na továrníky, aby u dětí nepřekračovali 12hodinové denní směny ve smyslu továrního zákona z r. 1833, jenž nařizoval dětskou práci na max. 12 hodin denně.

Plně automatizované továrny se nám můžou zdát jako vize budoucnosti, ale přesně takovou továrnu, kde roboty vyrábějí další roboty, provozuje přední japonský výrobce průmyslových robotů a CNC strojů FANUC již od r. 2001. V každé 24hodinové směně se vyrobí přibližně 50 robotů a výroba může běžet bez dozoru až 30 dní. Provoz této plně robotizované montážní linky je z dlouhodobého hlediska levnější než používání manuální práce.

Výhody automatizovaných továren
Plně automatizovanou výrobu dle standardů Průmyslu 4.0 reprezentují továrny, kde dnem i nocí nepřetržitě pracují výhradně robotizované linky bez potřeby lidského zásahu. Osvětlení, klimatizace či kuřárny tu jsou zbytečné. Výhody strojů – v tomto případě spíše robotů – oproti lidem jsou v libovolném pracovním procesu často nesporné. Výrazně totiž šetří náklady. Pracují na tři směny bez svátků a dovolených, nenárokují si mzdu ani zaměstnanecké benefity. Nevyžadují služby závodní kantýny ani přestávky na kávu a cigaretu. Pracují v nevytápěných halách bez klimatizace při nízkých teplotách, dokonce i za tmy – proto anglický termín lights out manufacturing (výroba se zhasnutými světly). Nepotřebují rozsáhlá parkoviště kolem podniků a v halách mohou být uspořádány natěsno, protože při absenci lidí na place není potřebné tolik dbát na bezpečnost práce.  
Robotizované továrny díky své přesnosti často zvyšují kvalitu výroby o 10–20 %, snižují výrobní náklady šetřením odpadu materiálu nebo minimalizací chybovosti a zmetkovitosti. Mezi další přínosy patří zvýšená úroveň produktivity, dosažení udržitelné výroby, boj s nedostatkem pracovních sil, automatizace monotónních výrobních procesů, agilita a flexibilita při plnění měnících se požadavků, zrychlení životního cyklu výrobku nebo rychlejší přenastavení procesů na nová pracoviště.

Další příklady továren bez světla
Ve Spojených státech se díky výrobě bez lidské práce mění celé odvětví vstřikování plastů a místní společnosti získávají podíl na světovém trhu svými nižšími náklady a vyšší kvalitou. Například společnost Makuta Micro Molding z americké Indiany, jež se specializuje na mikrovstřikování a výrobu nástrojů pro mikroformy, vyrábí měsíčně miliony dílů v oblasti nanotechnologií pro lékařský, farmaceutický i automobilový průmysl – a to s nulovou chybovostí. Lidský faktor je tu potřebný pouze k rekonfiguraci strojů při změně výrobních sérii.  
Nizozemský Philips se chystal přesunout špičkovou řadu svých holicích strojků do Číny. Místo toho si však pořídil 128 robotů a 40 podávacích systémů Adept z USA do své inteligentní fabriky v Drachtenu. Zde z robotů osazených strojovým viděním sestavili 60 výrobních linek schopných kombinovat výrobu 600 finálních produktů při dennodenních změnách produktového spektra. Podobnou továrnu na výrobu kondenzátorů provozuje také ve městě Zwolle, rovněž v Nizozemí.
V odvětví výroby polovodičů a integrovaných čipů bývá výrobní proces zcela automatizován a pracovníci pouze dohlížejí na bezproblémový průběh procesu a opravují případné poruchy strojů.
Ve Fremontu, industriálním centru Kalifornie, má společnost Flextronics autonomní produkční linku na výrobu solárních panelů. Na zdech tu visí nápisy: Přinášíme pracovní místa a výrobu zpět do Kalifornie. V tovární hale je k vidění snad osm lidí. Ale i to je cesta, jak přesunout výrobu díky inteligentním továrnám opět do míst svého vzniku.

Nezdary autonomních fabrik
Více projektů plně automatizovaných továren v minulosti také selhalo. Někdy si totiž lidé vedou lépe než stroje. Příčiny chyb u lidí často spočívají spíše v procesech než v pracovnících samotných. Další stinnou stránkou těchto továren jsou vysoké počáteční náklady. Rovněž, čím je výroba jednodušší, tím je předpoklad budoucího úspěchu větší.
Není to tak dávno, co si Elon Musk na Twitteru povzdechl, že nadměrná automatizace v Tesle byla chybou a lidé jsou ve výrobě podceňováni. Bylo to v r. 2018, kdy plně autonomní fabrika Tesly na výrobu Modelu 3 trpěla velmi nízkou produktivitou. Továrna postavená v r. 2016 v již zmiňovaném kalifornském Fremontu byla navržena na výrobu pěti tisíců vozů týdně, ale těžce zápolila s produkcí dvou tisíců vozidel. Firma byla pod palbou kritiky pro zpoždění výroby a kvůli závadám na vozidlech. To vše způsobovalo velké množství aut stažených z trhu. Nakonec byly některé části automatizačních procesů odstraněny a do továrny se vrátili lidé. Od té doby se ovšem technologie posunuly dál.

Technologie chytrých továren
Kde hledat technologické základy, jež umožňují autonomní výrobu? Patří sem pokroky v robotice a automatizaci, telekomunikační mobilní sítě 5G, inovativní výrobní postupy typu 3D tisku, progres v oblasti automatizované nedestruktivní kontroly kvality, bezobslužné provozní technologie, umělá inteligence i strojové učení a v neposlední řadě technologie virtuální a rozšířené reality určené pro průmyslové aplikace. Tento seznam může dál pokračovat přes technologie průmyslového internetu věcí (IIoT), pokročilou analytiku a zpracování olbřímího počtu snímaných dat (big data), kybernetickou bezpečnost, cloud computing nebo simulace výrobních postupů pomocí digitálních dvojčat.
Obecně lze říci, že plně automatizovaná továrna je místo, kam vstupují suroviny a odkud vystupují hotové výrobky. To vše bez či s minimální intervencí člověka. Pokud taková továrna díky zapojení umělé inteligence a strojového učení navíc disponuje kognitivními prvky samoučení, hovoříme o autonomní továrně. Ta je schopná optimalizace nejen ve výrobní oblasti, ale je organicky propojena s firemní logistikou a distribucí.

Automatizovaná nebo autonomní?
Rozdíl mezi oběma přístupy je nepatrný. Automatizovaný proces je do jisté míry fixní, natvrdo stanovený proces, kdy výroba běží v podstatě sama, pokud není přerušena vlivem lidského zásahu, výpadkem proudu nebo zásahem vyšší moci. Pro identifikaci potenciálních úzkých míst ve výrobě nebo údržbě lze sledovat, co se právě děje na výrobních linkách. Veškerá inteligence pro řízení továrny se nachází v ústředním datovém centru. Vše je spíše statické, předem naprogramované a šablonovité – jako u dřívějších montážních linek automobilů, jež produkovaly jeden nebo dva modely aut s malou variabilitou.
Na druhé straně autonomní systémy využívající technologie Průmyslu 4.0 pružně optimalizují výrobní procesy za chodu v konkrétním místě výroby. Výpočetní výkon se zde přesouvá z datových center rovnou do výroby, přímo k výrobním zařízením v továrních halách.
Ralf Hagen, vedoucí inženýr ve společnosti Nestlé, řídí přechod od automatizovaných k autonomním systémům v několika závodech této globální potravinářské společnosti v Německu. Klíčovou výhodou autonomních systémů je podle něj to, že kybernetická bezpečnost a údržba SW běží na pozadí bez přílišného snažení odborníků. A dodává: „V našich podnicích určitě nebudeme mít nikdy tolik kvalifikovaných systémových administrátorů, abychom se mohli zabývat např. správou SW aplikací. Jsme výrobní společnost. Nejsme IT firma. Nejsme systémový integrátor. Jsme prostý výrobce potravin. Chceme, aby naše výrobní systémy byly jako iPhone – každý ho má v kapse, ale nemusí přemýšlet o tom, jak funguje. Prostě funguje. My v průmyslu se můžeme z této spotřebitelské zkušenosti hodně poučit."

Na konci rozhovoru vedeném v dubnu 2021 Ralf Hagen uvedl, že přechod od starších architektur řízení výroby k efektivnějším digitálním autonomním technologiím byl pro jeho společnost několikaletou cestou. Ale vzhledem k tomu, že celosvětová pandemie si vyžádala nové přístupy k výrobě a práci na dálku se toto úsilí v posledních několika měsících značně urychlilo.

Petr Zavoral
Autor je odborníkem na IS a digitalizaci v podnikovém prostředí.

Foto: Shutterstock

Publikováno: 11. 1. 2023 | Počet zobrazení: 206 50