Chytrý (smart) výrobek

Protože anglické slovo „smart“ se v souvislosti s konceptem průmysl 4.0 vyskytuje velmi často, je třeba hned na úvod poznamenat, že nejčastěji se v anglo-českých slovnících uvádějí jako jeho české významy pojmy: bystrý, elegantní, chytrý. Označení určitých produktů slovem „smart“ se začalo používat kolem roku 2000 a postupem času nahradilo do té doby velmi často používané označení některého výrobku přídavným jménem „inteligentní“ (např. inteligentní čidlo, inteligentní převodník apod.).

Už hned od počátku se jednalo o výrobky, jejichž nedílnou součástí byl mikroprocesorový čip a řada dalších mikroelektronických obvodů vysoké integrace. Takové řešení umožňovalo, aby výrobek obsahoval širokou škálu různých naprogramovaných automatizovaných funkcí, které do té doby nebylo možno klasickými analogovými komponentami zajistit.

Smart výrobek průmyslu 4.0 musí disponovat díky mikroprocesorové technice nejen početnou řadou automatizovaných výpočetních a řídicích funkcí, ale musí být funkčně schopen komunikovat s ostatními výrobky, se kterými tvoří příslušný kyberfyzikální systém.

Přitom tyto funkce musí být u smart výrobku zajištěny během celého jeho životního cyklu.

Jaké by měl mít chytrý výrobek vlastnosti?

Proto smart výrobek průmyslu 4.0 musí mít následující vlastnosti:

• Jeho funkční návrh musí kromě svých primárních funkcí zahrnovat i návrh pokročilých funkcí řídicích, výpočetních i komunikačních a tyto funkce musí být navrženy s využitím CAE, CAD systémů prostřednictvím techniky modelování a simulace (MBSE, tj. model-based systems engineering).
• Návrh smart výrobku musí současně obsahovat i řešení jeho digitálního dvojčete. Smart funkce výrobku musí také zajistit i jeho dobré provozní vlastnosti, monitorovací funkce provozních stavů a funkce průběžné diagnostiky a samodiagnostiky výrobku v průběhu jeho povozu a údržby, přičemž je potřeba využít principu profylaktických prohlídek a služeb, čímž jsou míněny plánovitě se opakující pravidelné kontroly a údržba zařízení s cílem preventivní péčí předcházet a zabránit poruchám, nadměrnému opotřebení a negativního vlivu provozu, prostředí a technického, případně lidského faktoru.
• Instalace a uvedení do provozu chytrého výrobku musí umožnit jeho rychlé a snadné uvedení do provozu a nastavení efektivních provozních parametrů, včetně rychlých změn nastavených parametrů provozu.
• Smart výrobek musí být navržen tak, aby při jeho ovládání a používání mohla obsluha využívat podpůrné funkce usnadňující jeho obsluhu, vzájemnou interakci a řešení jak problémových, tak i poruchových stavů a jeho oprav.
• Komunikační schopnosti smart výrobku musí umožnit jeho integraci v rámci kyberfyzikálních systémů se stroji na nižší úrovni, stejné úrovni, ale také integraci do vyšších úrovní řízení (operativní řízení, střední úroveň plánování a výkaznictví, případně poskytování vyžádaných informací pro nejvyšší úroveň firemního řízení).
• Smart výrobek musí být sám o sobě bezpečný a svou činností nesmí ohrožovat bezpečnost ostatních částí kyberfyzikálního systému, jehož je součástí, a musí odolat útokům ohrožujícím kybernetickou a informační bezpečnost.
• Kvalitní smart výrobek průmyslu 4.0 musí splňovat i ostatní zásady dobrého konstrukčního návrhu, jako jsou naplnění marketingové strategie firmy, ergonomie při jeho používání, ekologičnost výroby, provozu i své likvidace, dodržení patentové čistoty, zajištění a kontrolu vysoké kvality výroby a případné speciální požadavky, které jsou na něj kladeny.

Přitom je potřeba mít na paměti, že proces návrhu smart výrobku, výroba smart výrobku a jeho expedice, musí v čase a v nákladech představovat pro výrobní firmu potřebný zisk. To vyžaduje, aby celý proces vývoje i výroby byl řízen doporučeným postupy systémového inženýrství (např. Concurrent Design Engineering), a aby koncepce smart výrobku představovala řešení na odpovídajícím vhodném inovačním stupni s ohledem na potřeby potenciálních zákazníků.

Jeho nasazení, provozování, údržba a likvidace musí pochopitelně splňovat požadavky cílového uživatele – zákazníka a poskytnout mu přínosy z používání zakoupeného výrobku.

Zpracoval: Branislav Lacko
V Brně dne 20. ledna 2021