ProIn 1_2017 FINAL

PRODUCTIVITY AND INNOVATION 12

2201167

rooÏčnníkík1178

3.cena €nepredajn3é 0

JeDdInGoITdÁuLcNhéY pPoOsDúNdIeKn:ie
pJreadcionveičsnkéafvóďruamka
mombiáln1e0j raopkloikvácii

CUEmITeSlámvipnarrteat lxFigiaectnocriay

LozgkirasotpNikclooikkvvýáékacmuiIneddoCitudEasuRktlrAoyieAje4d.0en

VČosaPtkďúoaopdlinelnijiá?skmsyterboduojdrvúoicrztnvuooásljnateiphroisevmetyas. lu

RPrAoSjeTkItSoLvAanVieGvÁýLroLb: nNýácshtsroysjetéDmiogvitvázlmneyhsloe proiedmnyiksuelnsúejvreývcohloúcdieisIknodmustrie 4.0
SkPiosmkpruroálkavočnvnyéámporirpeomtzimhysoaedllinnzéáucitniiaažimnseiekrvstevnocaiídvigýirtoálbnneéahzonaplroosctneésuinžvinráiemrsctivo
rOepktiomnafliigzuácroiavtaetcehľnnoélóhgoievvýýrroobbnyémhoonosyksrytéštmáluov zafíru

MAknooshaí vclhanciúd„abryilťo Innadjvuäsčtšreyj 4sl.o0v“.eBnsekzezj áakultaomdnoýbcilhkek?rokov to však nejde

3/2016 1

2 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

Obsah na úvod

2 Aktuality Vstúpili sme do virtuálneho sveta. Čo ďalej?

4 DIGITÁLNY PODNIK: Vo víre technologických trendov dnes pred
touto naliehavou otázkou stoja všetky priemy-
Jedinečné fórum, vďaka ktorému selné podniky, ktorým záleží na ich ďalšom roz-
môžu byť podniky krok pred voji. Tie, ktoré nemajú brány svojich závodov
budúcnosťou zamknuté pred nevyhnutnými zmenami výrob-
ných či logistických procesov využitím pokroko-
8 RADOVAN FURMANN: Mnohí chcú„byť vých postupov.

Industry 4.0“. Bez základných krokov S rovnakou otázkou teda prichádza aj jubilejný, desiaty ročník konferencie Digitálny
to však nejde podnik. Tak ako počas uplynulých rokov, aj tentokrát chce priniesť odpovede v po-
dobe vystúpení fundovaných odborníkov a tiež v podobe konkrétnych, praktických
10 RASTISLAV GÁLL: Nástroje Digitálneho riešení.

podniku sú východiskom k správnym Tie boli vždy tým hlavným stavebným kameňom, na ktorých bol každoročne zalo-
rozhodnutiam žený odborný program konferencie. Od svojho začiatku malo podujatie ambíciu
približovať priemyselným podnikom pokrokové digitálne technológie, ich dôleži-
14 CEIT Smart Factory tosť a prínosy.

19 Mobilná aplikácia CERAA Ak prvé stretnutie, uskutočnené v roku 2008, nieslo vizionársky podtitul Digitálny
podnik: Pohľad do budúcnosti, dnes môžeme konštatovať, že jeho zakladatelia sku-
a jej nové moduly točne hľadeli tým správnym smerom.

23 Simulačná optimalizácia sekvencií Témy, ktoré rezonovali na pravidelných odborných stretnutiach v Žiline, sú teraz
rovnako živé v súvislosti s aktuálnym, často skloňovaným pojmom Industry 4.0.
výrobného procesu v rámci U nás v CEIT-e ich rozvíjame viac ako desať rokov a pretavujeme ich do úspešných
rekonfigurovateľného výrobného projektov priamo v priemyselnej praxi. Sme hrdí na to, že patríme k inovačným
systému lídrom a stali sme sa vyhľadávaným partnerom pre spoločnosti, ktoré potrebujú
a musia reagovať na technologické výzvy, ak chcú nielen prežiť, ale najmä ďalej rásť.
26 Rozvrhovanie I: Programovanie Možno sa ocitli v labyrinte nejasných a nejednoznačných pojmov, v spleti dát, na
križovatke reálneho, digitálneho a virtuálneho sveta...
ohraničení
Preto verím, že jubilejný desiaty ročník konferencie, a čiastočne aj aktuálne číslo ča-
31 Rozvoj výkonných tuholátkových sopisu ProIN, špeciálne venované práve Digitálnemu podniku, opäť naplní svoje
poslanie, že bude zdrojom nových a inšpiratívnych poznatkov a kompasom pre
laserov a nové požiadavky na ich správne rozhodnutia.
optické materiály
Ing. Boris Duľa
34 Technológie ako nástroj zvyšovania generálny riaditeľ CEIT

konkurencieschopnosti podniku

Špeciálna príloha 1/2017 1
DIGITÁLNY PODNIK:
Virtuálny predobraz reálneho úspechu

Foto na obálke: www.shutterstock.com

aktuality

Výroba automobilov na Slovensku stále rastie

Automobilová výroba na Slovensku má
stále rastúci trend. Aj vlani si udržala
pozíciu z roku 2015, kedy počet vyrobe-
ných automobilov po prvýkrát prekročil
magickú hranicu 1 milión kusov. V roku
2016 bolo na území Slovenska vyrobe-
ných spolu 1 043 237 automobilov, čo je
o necelých 5 tisíc kusov viac ako v roku
2015. Rovnako aj pre tento rok sa odha-
duje produkcia nových vozidiel v hod-
notách nad 1 milión kusov. S počtom
192 vozidiel na 1000 obyvateľov si Slo-
vensko naďalej s výrazným náskokom
udržuje pozíciu lídra.

„Rok 2017 je pre automobilovú výro- covnej sily. Podľa predstaviteľov ZAP SR oproti 8 kusom registrovaným v rovna-
bu na Slovensku výnimočný aj tým, že je treba upriamiť pozornosť na rozvoj kom období minulého roka. V súčas-
v apríli bolo vyrobené „jubilejné“ 10 mi- technických zručností detí a mládeže nosti je v rámci manažovania systému
liónte slovenské auto. Tento významný a hlavne na dôsledné implementova- podpory elektrických vozidiel v procese
míľnik je jednoznačným dôkazom toho, nie Zákona o odbornom vzdelávaní výroby viac ako 100 elektrických vozi-
že transformácia Slovenska na mekku a príprave. diel, ktoré sa objavia na cestách Sloven-
automobilového priemyslu bola kro- ska. Tieto čísla potvrdzujú, že podpora
kom správnym smerom, ktorý našej Za nedostatočnú považujú aj podporu elektrických vozidiel BEV a PHEV, ktorá
krajine prináša prosperitu. Zároveň však zavedenia infraštruktúry pre alternatív- bola spustená v novembri 2016, účinne
stojíme pred obrovskými výzvami, ktoré ne palivá v podmienkach Slovenskej plní svoj cieľ. Ešte významnejší posun je
musíme naplniť. Inak to môže mať pre republiky. „V tejto oblasti potrebujeme badať u hybridných a plugin hybridných
našu ekonomiku bolestný dopad,“ uvie- zachytiť aktuálny trend. Preto je potreb- vozidlách.
dol Juraj Sinay, prezident Zväzu auto- ná stimulácia trhu s vozidlami na alter-
mobilového priemyslu (ZAP) SR. natívny pohon. K tomuto je nevyhnutné Zväz automobilového priemyslu Slo-
vytvoriť podmienky, či už v oblasti legis- venskej republiky je dobrovoľné zdru-
Medzi strategické ciele podľa ZAP latívnej, daňovej alebo v rámci samo- ženie právnických osôb (spoločností,
SR patrí podpora rastu podielu apli- správ,“ hovorí Juraj Sinay, prezident ZAP podnikov, výrobných družstiev a ďalších
kovaného výskumu a vývoja ako SR. „Nejasný je hlavne postup v oblasti právnych subjektov). Je členom európ-
základnej podmienky rozvoja inovačnej podpory infraštruktúry ale kontrapro- skej asociácie výrobcov automobilov
schopnosti podnikov. Nevyhnutná je duktívne sú aj kroky v oblasti taxácie ACEA. Momentálne zastupuje záuj-
aj podpora rozvoja subdodávateľov či vozidiel a pri registračných poplatkoch.“ my 174 právnych subjektov s viac ako
minimalizovanie negatívnych vplyvov 80.000 zamestnancami, ktoré pôsobia
v rámci životného cyklu automobilov Tento rok sa potvrdzuje aj trend rastú- v oblastiach: výskum, vývoj, výroba
s dôrazom na znižovanie dopadov na ceho počtu registrovaných nových vozi- a predaj automobilov, motocyklov alebo
životné prostredie. Akútna je aj téma diel (v kategórii M1) na Slovensku z pre- ich súčastí, dovoz motorových vozidiel,
prichádzajúcej digitalizácie výroby a lo- došlých rokov, kedy už pri medziročnom projekcia a výroba náradia pre automo-
gistiky. „Vyspelé ekonomiky prechádzajú porovnaní prvých kvartálov rokov 2016 bilový priemysel a príprava odborníkov
na stratégiu Inteligentného priemyslu a 2017 možno sledovať nárast 13,94 %. v rámci odvetvia automotive.
4.0. Pokiaľ nevytvoríme podmienky na Badateľný je aj zvýšený záujem o elek-
jeho implementáciu, nezachytíme tento trické vozidlá, ktorých bolo už v prvom Zdroj: tlačová správa ZAP SR
trend a nebudeme schopní zabezpečiť kvartáli tohto roka registrovaných 27 (foto: shutterstock)
konkurencieschopnosť automobilové-
ho priemyslu,“ upozorňuje Juraj Sinay.
„Okrem toho potrebujeme implemen-
tovať stratégiu na podporu výskumu
a inovácií RIS3 a akčný plán tak, aby bolo
možné v plnej miere čerpať štrukturálne
fondy. Nevyhnutnosťou je aj vytvorenie
systému prepojenia teoretických vedec-
ko-výskumných pracovísk s praxou.“

Automobilový priemysel dlhodobo bo-
juje s nedostatkom kvalifikovanej pra-

2 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

aktuality

Volkswagen Slovakia využíva najväčšiu metalovú 3D tlačiareň na svete

Volkswagen Slovakia predstavil naj- inštaloval ako prvý výrobca v oblasti ňa, na ktorú sa natavujú diely. Keďže
väčšiu sériovo vyrábanú metalovú 3D automobilového priemyslu na svete. celá tlač prebieha v inertnej ochran-
tlačiareň na svete. Váži 10 ton a doká- nej atmosfére, vháňa sa dovnútra tiež
že vytlačiť kovový predmet do veľko- Tlačiareň Xline 2000R je aktuálne naj- dusík. Následne sa celý pripravený
sti 80x40x50 cm. Stupavský závod ju väčšia metalová trojrozmerná tlačiareň modul otočí do druhej časti tlačiarne,
svojho druhu na svete. Predmety tlačí kde nasleduje samotná tlač. Celý cir-
z kovového prášku. V stupavskej ná- kulačný proces je automatický a nie je
strojárni sa používa hliník, z ktorého sa potrebný akýkoľvek manuálny zásah
vyrábajú komponenty, prototypy a prí- človeka. Vzhľadom na vysokú teplotu
pravky pre koncernové závody na ce- pri tlači je potrebné nechať predmet
lom svete, ako aj pre externých zákaz- približne 12 hodín vychladnúť. Finálny
níkov. Technologická novinka sa skladá produkt sa na záver ešte opracuje a je
z dvoch hlavných modulov. Prvým je pripravený pre zákazníka.
manuálna stanica na prípravu tlače. Tu
sa plní hliníkový prášok a vkladá plat- Zdroj: tlačová správa Volkswagen Slovakia

Laureáti ocenenia Vedec roka SR 2016 sú známi

Centrum vedecko-technických infor- kulta matematiky, fyziky a informatiky, mentácie do klinickej praxe.
mácií SR, Slovenská akadémia vied Univerzita Komenského v Bratislave) za
a Zväz slovenských vedecko-technických významný prínos a dosiahnuté výsledky V kategórii Osobnosť roka v progra-
spoločností tento rok vyhlásili jubilejný v oblasti vývoja ultrasenzitívnych urých- moch EÚ bolo ocenenie udelené
20. ročník oceňovania významných slo- ľovačových a rádiometrických analytic- prof. Ing. Danielovi Donovalovi, DrSc.
venských vedcov, technológov a mla- kých metód a ich využitie vo výskume (Fakulta elektrotechniky a informatiky,
dých výskumníkov zo všetkých oblastí zriedkavých jadrových procesov a envi- Slovenská technická univerzita v Bratisla-
vedy a techniky – Vedec roka SR 2016. ronmentálnej rádioaktivity. ve) za mimoriadnu aktivitu a úspešnosť
v získavaní a riešení medzinárodných vý-
Cieľom podujatia Vedec roka SR je profe- V kategórií Vedkyňa roka SR bolo skumných projektov, hlavne v EÚ progra-
sionálne a spoločensky vyzdvihnúť naj- ocenenie udelené Ing. Márii Omasto- moch FP5 – FP7, Horizont 2020, najmä
významnejšie osobnosti vedeckého živo- vej, DrSc. (Ústav polymérov Slovenská v ECSEL JU. A
ta, ako aj najlepšie dosiahnuté výsledky akadémia vied v Bratislave) za aplikáciu
vo vede a výskume na Slovensku. nanotechnológií v interdisciplinárnom V kategórii Mladá osobnosť vedy bol
výskume polymérnych kompozitov ocenený Ing. Tomáš Bertók, PhD., EUR
Jubilejný 20. ročník oceňovania sa konal a nanokompozitov so zameraním na ING (Oddelenie glykobiotechnológie,
opäť pod záštitou prezidenta Slovenskej senzory, biosenzory, aktuátory a solárne Chemický ústav, Slovenská akadémia
republiky Andreja Kisku a ministra školstva, články. vied) za výskumnú a popularizačnú
vedy, výskumu a športu Slovenskej repub- činnosť v oblasti aplikácie nanoštruktúr
liky Petra Plavčana. Slávnostné vyhlásenie Osobnosťou roka v oblasti technológií pre zariadenia určené pre vysokocitlivú
výsledkov oceňovania sa uskutočnilo sa stal doc. Ing. Radovan Hudák, PhD. medicínsku diagnostiku nádorových
16. mája v Primaciálnom paláci v Bratislave. (Strojnícka fakulta, Technická univerzita a iných ochorení a analýzu komplex-
v Košiciach) za výskum, vývoj a aditívnu ných sacharidov.
Za rok 2016 získal ocenenie Vedec roka výrobu implantátov na mieru s poréznou
SR prof. RNDr. Pavel Povinec, DrSc. (Fa- štruktúrou a prípravu procesu ich imple- Zdroj: tlačová správa

Družica skCUBE vyráža na svoju misiu

Prvá slovenská družica skCUBE smeru- odkladal. Družica skCUBE tak napo- a riadené z územia Slovenska.
je na svoju vesmírnu misiu. Ako v máji kon poletí z kozmodromu Sriharikota
informoval Jakub Kapuš, podpredseda na východnom pobreží Indie. Na Zem Spoločnosť CEIT Technical Innova-
Slovenskej organizácie pre vesmírne bude posielať stovky meraní. tion, člen skupiny CEIT, je platino-
aktivity, v júni družica poletí do vesmí- vým partnerom projektu; zabez-
ru na indickej rakete. Stane sa tak po Družica skCUBE je satelit v tvare koc- pečovala komponenty, dôležité pre
tom, čo pôvodne plánované vynese- ky s rozmermi 10x10x10 centimetrov zostrojenie družice.
nie družice na obežnú dráhu nevyšlo. a hmotnosťou približne jeden ki-
Dôvodom boli problémy s americkou logram. Ide o prvé zariadenie kom- Zdroj: red
raketou Falcon 9, ktorej štart sa stále pletne navrhnuté, skonštruované

1/2017 3

konferencia

DIGITÁLNY PODNIK:
Jedinečné fórum, vďaka ktorému môžu
byť podniky krok pred budúcnosťou

Posunúť technológie Digitálneho podniku bližšie k priemyselnej praxi, vy-
svetliť ich princípy, diskutovať o prínosoch pre závody a najmä prezentovať
konkrétne praktické riešenia. Tak by sa dal v krátkosti opísať hlavný cieľ,
s ktorým sa v júni 2008 uskutočnil prvý medzinárodný workshop zameraný
na problematiku Digital Factory. Nie náhodou sa dejiskom tohto podujatia,
na Slovensku jedinečného svojho druhu, stala Žilina. Práve tu totiž zo spo-
lupráce Strojníckej fakulty Žilinskej univerzity a Slovenského centra pro-
duktivity už v roku 2005 vzniklo prvé pracovisko ponúkajúce komplexné
služby v oblasti Digitálneho podniku, ktoré podporovalo nové smerovanie
v plánovaní a optimalizácii výroby, čo je dnes základ nemeckej iniciatívy
Industrie 4.0.

„Digitálne technológie sú hlavným hnacím motorom Aktivity v oblasti Digitálneho podniku vyústili aj do vytvorenia
rastu produktivity v 21. storočí. Výskum v oblasti výro- spoločného výskumného a vývojového pracoviska ZIMS – Zili-
by hrá dôležitú úlohu pri kombinácii dlhodobého vý- na Intelligent Manufacturing System v spolupráci so Žilinskou
voja technológií s krátkodobými potrebami firiem, tak, univerzitou. Rozvoj digitálneho podniku v Žiline sa tak mohol
aby tieto boli schopné úspešných inovácií.“ stať špičkovým nielen v rámci slovenského, ale i stredoeuróp-
skeho priestoru, čo bolo možné aj vďaka profesorovi Štefanovi
Týmito slovami vystihol význam priemyselnej digitalizácie Medveckému, niekdajšiemu dekanovi Strojníckej fakulty Žilin-
profesor Milan Gregor, spoluzakladateľ spoločnosti CEIT skej univerzity, ktorý ako prvý prišiel s návrhom na vytvorenie
počas svojho príhovoru, ktorým v júni 2008 zahájil prvý spoločného, integrovaného pracoviska a získal investície na
workshop otvárajúci podnikom dvere do digitálneho sveta. zakúpenie prvých technológií a rozbeh jeho činností.
Stretnutie nieslo príznačný podtitul - „Digitálny podnik, po-

hľad do budúcnosti“, keďže mnoho priemyselných spoloč-
ností len postupne spoznávalo obrovský potenciál digi-
tálnych technológií a ich zásadný význam pre ďalší rozvoj
a rast konkurencieschopnosti. CEIT bol odborným garantom
workshopu, usporiadalo ho Slovenské centrum produktivity
s podporou Žilinskej univerzity. Ich spoločným cieľom bolo
priblížiť možnosti využitia nových technológií pri navrhova-
ní a zlepšovaní výrobkov, výrobných procesov či systémov
a ukázať ich prínosy a dostupnosť nielen pre veľké nadnárod-
né korporácie, ale i pre malé a stredné podniky.

Odborníci spoločnosti CEIT už v tom čase realizovali vlast-
ný výskum v oblasti digitálneho podniku, spolupracovali
s významnými softvérovými spoločnosťami a prichádzali
s vlastnými inovatívnymi riešeniami, úspešne aplikovanými
v priemyselnej praxi. Transfer týchto skúseností a sprostred-
kovanie konkrétnych ukážok implementácie digitálnych

4 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

konferencia

technológií v podmienkach závodov bolo nepochybne hlav-
ným dôvodom, pre ktorý sa už úvodný workshop stretol
s veľkým záujmom zo strany odborníkov a zástupcov priemy-
selných podnikov a stal sa začiatkom tradície každoročných
stretnutí zameraných na trendy, vízie ale aj otvorené otázky
spojené s využívaním technológií digitálneho podniku v praxi.

„Počas konferencií Digitálny podnik sme sa tiež snažili pred-
staviť nové technológie ako CEIT TABLE, 3D laserové skenery,
virtuálny trenažér, aplikácie rozšírenej reality, simulačné ná-
stroje, coworker robot, špeciálne jednoúčelové pracoviská,
AGV ťahače s perifériami a podobne,“ hovorí Ing. Andrej Štefá-
nik, PhD., ktorý v spoločnosti CEIT stál niekoľko rokov na čele
divízie Digitálny podnik.

Dotyk s technológiami

Práve praktické riešenia pre priemysel boli ťažiskom odbor-
ného programu konferencie, ktorá preto kládla dôraz naj-
mä na workshopy a riešenie konkrétnych úloh, od návrhov
konceptov až po výrobu produktov, projektovanie pracovísk
a výrobných liniek, overenie a optimalizáciu, simulácie, plá-
novanie a riadenie výroby. „Vytváranie virtuálnych modelov
na báze využitia technológií Reverse Engineering“; „Interak-
tívny návrh výrobnej dispozície vo virtuálnom prostredí“;
„3D projektovanie výrobných systémov rýchlo a inovatívne“;
„Rozšírená realita v ergonomickom projektovaní pracoviska“;
„Pokrokový prístup simulácie výrobných a logistických pro-
cesov“; „Prejdime sa cez digitálny podnik“; „Nový layout – vý-
sledok jediného pracovného stretnutia“; „Naprojektujte si
efektívne vlastný sklad“;„Projektujte zdravé a produktívne pra-
coviská“ – to je len časť z workshopov uskutočnených v do-
terajšej histórii podujatia. Dokazuje však, že zameranie týchto
praktických stretnutí bolo skutočne rôznorodé a pokrývalo

Štart riešenia výskumného projektu AV 4/0021/05 - MŠ SR - 2006 Otvorený pracovný workshop na Žilinskej univerzite, Katedra prie-
Výskum možností využitia konceptu digitálneho podniku myselného inžinierstva, Žilinská univerzita.
v podmienkach slovenského priemyslu. Prvý workshop V roku 2007 CEIT oficiálne robil prvý projekt digitalizácie haly
Digitálny podnik organizovaný Katedrou priemyselného in- H3 vo VW Slovakia.
žinierstva, Strojnícka fakulta, Žilinská univerzita (prof.Ing. Milan 29.6.2007 CEIT po prvýkrát prezentoval svoje riešenia priamo
Gregor,PhD., Doc.Ing. Martin Krajčovič,PhD., zborník príspevkov sa v centrále VW Wolfsburg.
nachádza na Katedre priemyselného inžinierstva). Prvá prezentácia on line vzdelávacieho nástroja pre Digital
Prof.M.Gregor nadviazal priamy kontakt so spoločnosťou Delmia Factory, vyvinutého v spolupráci SLCP a Žilinskej univerzity.
a Tecnomatix.

2005 Od 1.1.2006 bola na Katedru priemyselného inžinierstva Žilinskej 2007
univerzity zakúpená licencia kompletného balíka Delmia.
Od 15.5.2006 bolo oficiálne na Katedre priemyselného inžinierstva
Žilinskej univerzity zriadené prvé Laboratórium digitálneho
podniku (vedúci: Ing. Andrej Štefánik, PhD.).
Prvá účasť zástupcov SLCP na konferencii Digital Factory fi Delmia
v Štutgarte.
Ústav konkurencieschopnosti a inovácií Žilinskej univerzity pub-
likoval prvú knihu „Digitálny podnik“.

1/2017 5

konferencia

celé spektrum technológií digitálneho podniku ako najpro- udelené spoločnostiam Whirlpool Slovakia, s.r.o., Volkswagen
gresívnejšieho prístupu ku komplexnému integrovanému Slovakia, a.s. a PSL, a.s.
navrhovaniu výrobkov, výrobných procesov a výrobných sys-
témov. Cennou a významnou súčasťou programu sa stali aj Aj mnoho ďalších priemyselných závodov sa však púšťalo do
exkurzie v závodoch, ktoré účastníkom konferencie umožnili úspešných realizácií menších či väčších projektov zameraných
vidieť implementáciu nástrojov digitálneho podniku v reál- na využitie technológií digitálneho podniku, a to tak pri projek-
nych podmienkach. tovaní výrobných aj logistických systémov, plánovaní procesov,
časových analýzach, vyvažovaní výrobných liniek, modelovaní
Digitálny podnik v praxi a simuláciách materiálových a informačných tokov, ergono-
mických analýzach či digitalizácii objektov veľkých rozmerov.
Práve čoraz širšie uplatňovanie týchto technológií v praxi Hojná pravidelná účasť zástupcov mnohých priemyselných
a úspešné projekty realizované v spolupráci so spoločnos- podnikov zo Slovenska i zo zahraničia na konferencii Digitálny
ťou CEIT podnietili organizátorov konferencie počas piateho podnik potvrdzovala pravdivosť nadčasového motta, v duchu
ročníka uskutočneného v júni 2012 odovzdať zástupcom vy- ktorého sa niesol spomínaný piaty ročník konferencie, a síce, že
braných úspešných podnikov osobitú cenu za rozvoj a imple- budúcnosť stojí na tom, čo a ako urobíme dnes.
mentáciu nástrojov digitálneho podniku. Toto ocenenie bolo

Témy konferencie počas uplynulých rokov:

Digitálny podnik – Digitálny podnik - 4. Budúcnosť stojí na tom,
pohľad do budúcnosti čo a ako urobíme dnes
2. podnik ako produkt
10. - 11. 6. 5. - 6. 6.
20. 5.
2008 2012
2010

3. - 4. 6. 10. - 11. 5. 5.

2009 2011

1. Digitálny svet v podniku 3. Digitálny podnik –
cesta k budúcnosti

6 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

konferencia

Spojenie s Logistickým fórom Digitálny podnik 2016 priniesol nový pohľad na úlohu digitál-
nych technológií v navrhovaní, prevádzke a zlepšovaní pod-
Jedinečný a atraktívny bol program každého ročníka konfe- nikov. CEIT na nej po prvýkrát prezentoval svoju víziu spojenia
rencie Digitálny podnik, ktorá sa stala vyhľadávanou platfor- troch rôznych svetov – digitálneho, reálneho a virtuálneho, ktorá
mou pre výmenu odborných poznatkov, skúseností, aj pre sa stala základom vývoja produktu Factory Twin.
diskusie o stále nových a nových výzvach, ktoré so sebou
nastupujúce trendy prinášajú. V poradí siedmy ročník podu- Fakt, že riešenia digitálneho podniku majú významný dopad na
jatia bol unikátny aj tým, že skĺbil dve dovtedy samostatné prosperitu a produktivitu priemyselných podnikov a sú vysoko
podujatia: konferenciu Digitálny podnik a populárne Logistic- aktuálnou témou pri snahe o dosahovanie ekonomického rastu,
ké fórum. Zameraniu na inovatívne trendy v logistike a op- podčiarkla aj podpora ministerstva hospodárstva, pod ktorého
timalizácii logistických procesov zodpovedalo prezentovanie záštitou sa podujatie pravidelne konalo. Dôležitými partnermi
možností využitia nástrojov Digitálneho podniku aj v oblasti konferencie však boli aj Zväz automobilového priemyslu SR, Zväz
komplexnej optimalizácie logistiky, ktorá je významným fak- strojárskeho priemyslu SR či popredné slovenské a zahraničné
torom konkurencieschopnosti podnikov. Aj tentokrát boli spoločnosti. Práve neutíchajúci záujem zo strany zástupcov
pre účastníkov pripravené zaujímavé workshopy orientované priemyselného prostredia o najnovšie trendy a najmoder-
na tvorbu objektívnych štandardov, na návrh a optimalizáciu nejšie technológie je pre CEIT ako odborného garanta kon-
logistických procesov a záujemcovia mali tiež možnosť vyskú- ferencie a lídra v oblasti Digitálneho podniku veľkým záväz-
šať si jedinečnú logistickú hru z dielne CEIT. kom pokračovať v tradícii usporadúvania odborných stretnutí
a naďalej pravidelne vytvárať platformu na výmenu skúse-
Silní partneri ností, prezentovanie aktuálnych a nastupujúcich trendov, vízií
a pokrokových riešení pre továrne budúcnosti.
O dôležitosti a kľúčovom význame tém, ktoré konferencia
každoročne nastoľovala, svedčila aj rastúca účasť na podujatí -red-
zo strany predstaviteľov domácich i zahraničných priemysel-
ných spoločností. Digitálny podnik 2015 sa preto uskutočnil
po prvýkrát v spolupráci s týždenníkom Trend ako silným
organizačným partnerom. Spoločným menovateľom pred-
nášok, odborných diskusií, workshopov i neformálnych roz-
hovorov bolo najmä hľadanie odpovedí na otázku, ako čeliť
výzvam, ktoré so sebou prináša Industrie 4.0. Konferencia
potvrdila, že v turbulentnom trhovom prostredí ponúkajú ná-
stroje digitálneho podniku silnú konkurenčnú výhodu a mož-
nosti, ako aj pri neustále meniacich sa podmienkach optima-
lizovať vnútropodnikové procesy a životný cyklus výrobku
i výrobného systému ako celku.

Realizujte vaše vízie Digitálni workoholici 9. Vstúpili sme do virtuálneho
pre dlhodobý úspech sveta. Čo ďalej?
7. pre Industry 4.0
28. - 29. 5. 14. - 15. 6.
16. - 17. 6.
2013 2017
2015

6. 10. - 11. 6. 8. 8. - 9. 6. 10.

2014 2016

Inovatívne trendy v logistike Ako spojiť virtuálny
a optimalizácii logistických svet s realitou
procesov (po prvýkrát bolo podujatie
spojené s Logistickým fórom)

1/2017 7

digitálny podnik

RADOVAN FURMANN: Mnohí chcú„byť Industry 4.0“.

Bez základných krokov to však nejde

Keď sa pred rokmi začal v Žiline skloňovať pojem Di-
gitálny podnik, mnoho výrobných závodov v snahe
využívať moderné nástroje a technológie, postupne,
možno občas i trochu nesmelo, siahalo po dovte-
dy málo známych riešeniach, ktoré otvárali dvere
k vyššej efektivite procesov. Špecialisti, ktorí tvoria
silný tím v rámci spoločnosti CEIT, im pomáhali raziť
cestu z reálneho sveta do digitálneho. Ten sa dnes
považuje za základný pilier Industry 4.0 - konceptu,
ktorý silno rezonuje v priemyselnom svete a prináša
so sebou aj množstvo nezodpovedaných otázok. Ra-
dovan Furmann, šéf Digitálneho podniku CEIT, a.s.
hovorí, že sa čoraz viac potvrdzuje dôležitosť digi-
tálnych a virtuálnych dvojičiek reálnych závodov.
Nedajú sa však vytvoriť zo dňa na deň. Industry 4.0
podľa neho nie je statický stav, do ktorého sa závod
môže dostať jediným skokom. Je to cesta, ktorá vy-
žaduje veľa malých, postupných krokov... Dôležité
je nezostať stáť.

„Keď sme sa v roku 2004 začínali zaoberať nástrojmi a rieše- Ing. Radovan Furmann, PhD.
niami Digitálneho podniku a približovali sme ich priemy-
selným závodom na Slovensku, boli sme v tej dobe „pio- výrobných liniek, dnes namiesto výsledkov našej simulácie
niermi“. Aj vďaka spolupráci s podnikmi, ktorým záležalo môžu dostať simulačný nástroj. Chceme im tak umožniť,
a stále záleží na rozvoji, modernizácii, inováciách a vyššej aby si procesy mohli optimalizovať aj sami,“ vysvetľuje
efektivite za použitia nových technológií, sme mohli ďalej R. Furmann. Na otázku, či tým nejdú tak trochu sami proti
rozvíjať svoje skúsenosti a budovať Digitálny podnik ako sebe odpovedá, že reagujú na aktuálne trendy a požiadav-
súbor riešení, ktoré pokrývajú viaceré oblasti: od 3D skeno- ky z priemyselných podnikov, v ktorých pracujú šikovní
vania, digitalizácie, cez koncepčné projektovanie, detailné a technologicky zdatní odborníci, schopní používať pokro-
projektovanie, ergonómiu až po dynamické preverenie,“ čilé nástroje digitálneho podniku vo vlastnej réžii. Nie je už
hovorí Ing. Radovan Furmann, riaditeľ divízie Digitálny ničím nezvyčajným, že závody patriace do nadnárodných
podnik spoločnosti CEIT. „Jednoducho povedané, ak má korporácií majú vlastné tímy špecialistov na digitalizáciu
reálny podnik svoj digitálny model, je možné akékoľvek či simulácie, pretože je to nevyhnutnosť, ak si chce závod
plánované zmeny urobiť rýchlejšie z pohľadu času a efek- udržať konkurencieschopnosť v dnešnej rýchlej a turbu-
tívnejšie z pohľadu nákladov. A nemusí ísť nevyhnutne lentnej dobe.
o existujúci závod, nástroje Digitálneho podniku sme vy-
užívali aj pri výstavbe nových závodov či výrobných hál na Jedným z produktov z dielne CEIT, ktoré v tom dokážu
zelenej lúke,“ dodáva. Oblasti, ktorým sa špecialisti Digitál- podnikom pomôcť, je napríklad CEIT Table, interaktívny
neho podniku venujú, sa podľa jeho slov v priebehu rokov systém, ktorý je výborným pomocníkom pri plánovacích
nezmenili, no napríklad 3D skenovanie a digitalizáciu dnes workshopoch. Vďaka nemu totiž možno meniť či vytvárať
vnímajú už len ako základný krok k tomu, aby mohli so zís- nové výrobné a logistické koncepty vo výrobných halách
kanými dátami ďalej pracovať. a hneď vidieť ich dopad. Alebo CEIT CERAA, jednoduchý
nástroj na posúdenie ergonomických rizík, ktorý využíva
„Okrem toho sa od služieb snažíme v čoraz väčšej miere
prejsť k produktom. Ak pred rokmi sme našim partnerom
pomáhali s integrovaním nového produktu do existujúcich

8 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

digitálny podnik

rozšírenú realitu a umožňuje rýchle zhodnotenie pracovísk vať. „CEIT buduje vlastnú komplexnú koncepciu inteligent-
aj pre ne-ergonómov. ných tovární, ktorá sa neustále vyvíja, je dopĺňaná o stále
nové a nové postupy, technológie, inovácie. Čiže to, čo sa
„Tým, že dáme podnikom do rúk tieto sofistikované ná- dnes nazýva Industry 4.0, u nás riešime intenzívne už nie-
stroje, naša úloha nekončí. Skôr naopak. Chceme byť ich koľko rokov, aj cez nástroje Digitálneho podniku,“ dopĺňa.
technologickými partnermi. Našou úlohou je, aby sme do-
kázali byť nie o jeden, ale o dva či tri kroky popredu a aby Za pravdu mu dáva aj množstvo zrealizovaných projektov
sme definovali stále nové a nové témy, vďaka ktorým môžu v mnohých závodoch na Slovensku. Za posledný rok mož-
výrobné závody vyrábať čoraz efektívnejšie a udržiavať si no za najväčšie označiť spoluprácu pri budovaní prevádzky
svoju konkurenčnú výhodu. To je koniec koncov ich pr- mechanickej obrobne v Tatravagónke či pri výstavbe no-
voradou úlohou. Vyrábať efektívne. My im chceme priná- vej vysokotlakovej zlievarne spoločnosti Nemak Slovakia
šať moderné nástroje, ktoré im v tom pomôžu,“ vysvetľuje v Žiari nad Hronom. „So spoločnosťou Nemak sme spolu-
R. Furmann, podľa ktorého závody pôsobiace na Slovensku pracovali už aj v minulosti, pri skenovaní, vizualizáciách
častokrát v spolupráci s technologickými partnermi pri- procesov či simuláciách. Nedávno sa im podarilo vybudo-
chádzajú s inováciami, ktoré sú dôkazom, že sami hľadajú vať modernú halu, pričom aj vďaka nástrojom Digitálne-
cestu, ako procesy zlepšovať.„Som veľmi rád, že podniky so ho podniku sa od myšlienky veľmi rýchlo dostali k realite.
zahraničnou účasťou, pôsobiace na Slovensku, sú aktívne Využili sme parametrický simulačný model, ktorý je vhod-
a dokážu centrále predostrieť konkrétne technologické rie- ný vždy keď sa priebežne dopĺňajú a menia vstupné infor-
šenia či nástroje, s ktorými chcú pracovať. A dostanú voľnú mácie. Bolo presimulovaných viac ako štyridsať variantov,
ruku, pretože tieto riešenia sú špičkové.“ aby v konečnej fáze bola eliminovaná neefektívnosť už
v procese plánovania,“ hovorí R. Furmann.
Ak hovoríme o využití moderných nástrojov pri projektova-
ní výrobných či logistických systémov, šéf divízie Digitálny Ako dodáva, layout novej haly dnes nie je problém vytvoriť.
podnik podotkne, že u nás staviame na dobrých základoch „Ale odlaďovať procesy v reálnej prevádzke je nielen prac-
z minulosti. „Na Slovensku, ba ešte v Československu sme né, ale hlavne veľmi nákladné. Navyše niektoré kolízie by
mali veľmi silné zastúpenie kvalitných projekčných kance- mohli ostať neodhalené, čo by neskôr spôsobovalo prob-
lárií a technologických projektantov. Osvedčené metodic- lémy.“ S použitím parametrického simulačného systému
ké postupy, ktoré boli na vysokej úrovni, sú dnes doplnené však je možné identifikovať a odstrániť nedostatky už pri
o nové technológie. Keď spomeniem napríklad projekto- plánovaní. Následná vizualizácia potom umožňuje posled-
vanie, spočíva vlastne v zbere informácií, ich spracovaní, nú „kontrolu“ vo virtuálnej realite. Tá tiež neraz ukáže skry-
tvorbe analýz, hľadaní najlepšieho návrhu a jeho overení. té riziká. „A toto si mnohé závody možno neuvedomujú.
Je to starý známy metodický postup, ale nové technologic- Že moderné technológie a pokročilé prístupy nám dávajú
ké možnosti mu dávajú úplne iný rozmer a pridanú hodno- možnosť ohromného náskoku. Že investícia do digitálneho
tu,“ hovorí Radovan Furmann. podniku dokáže ušetriť množstvo nákladov, času a energie
v tom reálnom svete,“ uzatvára.
Lídrom v používaní týchto nástrojov je dnes najmä auto-
motive a tiež strojársky a elektrotechnický priemysel, ne- -red-
musí však ísť výhradne o veľké spoločnosti. Po riešeniach
digitálneho podniku neraz siahajú aj firmy, ktoré sa radia Ing. Radovan Furmann, PhD., riaditeľ divízie Digi-
k malým a stredným. Záujem o ne ovplyvnili aj intenzív- tálny podnik spoločnosti CEIT
ne diskusie a silnejúce hlasy o revolučných zmenách Projektovaniu výrobných a logistických systémov
v priemysle s označením Industry 4.0. „Podľa mňa to nie je s podporou nástrojov digitálneho podniku sa venuje
označenie pre stav alebo akúsi cieľovú stanicu, do ktorej viac ako desať rokov. V spoločnosti CEIT riadil mnohé
sa treba dostať. Nie je to status, ktorý môžu podniky zís- rozsiahle projekty s využitím pokrokových technoló-
kať. Častokrát sa totiž stretávame s tým, že niekto povie gií virtuálnej a rozšírenej reality a moderných mate-
„Chceme byť Industry 4.0“. Ale pritom napríklad používa matických optimalizačných metód. Je spoluautorom
2D dokumentáciu a ani neuvažuje o digitalizácii. Začať tre- konceptu VDMS (Virtual Design of Manufacturing
ba vždy od základných krokov, hoci aj malých. A potom Systems), ktorého výstupom sú viaceré pôvodné ino-
postupovať ďalej. Netrvá to mesiac ani dva,“ vysvetľuje vácie (CEIT Table, Vis Wizard, Augmented Reality, Virtual
R. Furmann a pripúšťa, že pojem Industry 4.0, ktorý dnes Maintenance a iné).
silno zaznieva z priemyselného prostredia, vyvoláva záro-
veň veľa otázok. Každý hľadá informácie, chce sa zoriento-

1/2017 9

rozhovor

RASTISLAV GÁLL: Nástroje Digitálneho
podniku sú východiskom k správnym
rozhodnutiam

Radšej dvakrát merať a len raz rezať. Takto stručne
a jasne, pomocou známej a rokmi overenej ľudovej
múdrosti vystihol riaditeľ závodu Nemak v Žiari nad
Hronom dôvod, pre ktorý sa rozhodli pri výstavbe no-
vej zlievarne siahnuť po nástrojoch Digitálneho pod-
niku. Vďaka nim vkročili do novej výrobnej haly skôr,
ako bola postavená. V bezpečnom prostredí digitálne-
ho sveta mohli pracovať s množstvom variantov uspo-
riadania budúceho výrobného systému a napokon
z nich vybrať ten najlepší. Najmä však mohli ušetriť čas
i financie a opäť dokázať, že na Slovensku sme pripra-
vení na výzvy, ktoré prináša budúcnosť s číslom 4.0. Aj
o nich sme sa zhovárali s Ing. Rastislavom Gállom, ko-
nateľom spoločnosti Nemak Slovakia, s.r.o., ktorá je vý-
znamným dodávateľom pre automobilový priemysel.

Možno o tom mnohí ani nevedia, ale „kúsok Nemaku“ Ing. Rastislav GÁLL
majú takmer určite aj vo svojom automobile...
Presne tak, hoci nie sme viditeľní hneď na prvý pohľad. Produk-
ty spoločnosti Nemak sú skutočne v každom automobile, kto-
rý ako agregát používa spaľovací motor, či už benzínový alebo
naftový, pretože Nemak vyrába hlavy valcov a bloky motorov
pre takmer všetky automobilové značky, ktoré pôsobia na trhu.

Slovenský závod je súčasťou silného nadnárodného sme postavili novú zlievareň na výrobu štrukturálnych kompo-
koncernu, ktorý má zastúpenie na niekoľkých konti- nentov pre automobilový priemysel technológiou vysokého
nentoch. Žiar nad Hronom má medzi nimi neprehliad- tlaku.
nuteľnú pozíciu. Prezraďte, v čom je špecifický?
V našom DNA je hutníctvo, zaoberáme sa odlievaním hliníko- To je nepochybne významná investícia. Čomu vďačíte za
vých zliatin. Nemak je mexická spoločnosť, ktorá má 36 závo- to, že voľba padla práve na Slovensko?
dov po celom svete, z toho desať v Európe. Niektoré závody sa Ako som spomenul, fakt, že sme si dlhodobo udržiavali vysokú
zameriavajú na produkciu blokov motorov, komponentov pre- kvalitu, bol určite jedným zo silných argumentov, prečo bolo
vodoviek a rôznych súčastí motorov. Náš závod je osobitý tým, vybrané Slovensko ako lokalita pre novú zlievareň. Vedenie
že sa venuje len výrobe hláv valcov a v tom, čo robíme, máme Nemaku videlo u našich ľudí dostatočné kompetencie, vzde-
v rámci koncernu najvyššiu kvalitu spomedzi všetkých závo- lanosť a skúsenosti na to, aby zvládli postaviť a potom aj riadiť
dov. Sme na to patrične hrdí a snažíme sa udržať si túto pozíciu. novú zlievareň s novou, modernou technológiou. Hlavy valcov
sa totiž odlievajú klasickou gravitačnou technológiou, pričom
Slovensko, hoci malá krajina, je automobilovou veľmocou a my štrukturálne komponenty sa vyrábajú technológiou vysokého
sme tiež súčasťou tohto automobilového zázraku. Už pred nie- tlaku. Čiže aby som to zhrnul, dôvera manažmentu vyplývala
koľkými rokmi sme vyrábali milión hláv valcov ročne. Čo zhru- zo skúseností s dlhodobou vysokou kvalitou a fundovanosťou
ba zodpovedá počtu vyrobených automobilov na Slovensku. našich slovenských ľudí.
Približne päťdesiat percent našej produkcie dodávame nášmu
najväčšiemu zákazníkovi, ktorým je motoráreň Kia pri Žiline, Práve pri výstavbe tejto zlievarne 21. storočia ste stavili
a zvyšok smeruje na zahraničné trhy. Naša produkcia neustále aj na najmodernejšie priemyselné nástroje, ktoré umož-
rastie, a to nielen čo do počtu vyrobených hláv valcov. Vlani ňujú preniesť reálny podnik do digitálneho sveta a dať

10 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

rozhovor

úplne nový rozmer plánovaniu, rozhodovaniu. Aká je do neskorej jesene toho istého roka, nasledovalo inštalova-
teda vaša skúsenosť s riešeniami Digitálneho podniku? nie, nábeh technológií, pričom ich testovanie a„odlaďovanie“
V prvom rade sme použili nástroj na simulovanie procesov, ktorý stále prebieha. Zlievareň je pripravená pre osem vysokotla-
sme poznali už aj z predchádzajúcich projektov. Spolu so spoloč- kových lisov, momentálne pre prvý projekt boli osadené tri
nosťou CEIT sme sa rozhodli vytvoriť takzvaný parametrický sys- zariadenia a postupne budú inštalované ďalšie.
tém, ktorý nám umožnil simulovať výrobné procesy pri zmenách
vstupných parametrov, napríklad cyklových časov, dostupnosti Ako by ste zhrnuli najväčšie prínosy využitia nástrojov
a rôznych priestorových požiadaviek. Prostredníctvom tohto pa- digitálneho podniku pri tomto projekte?
rametrického systému sme si vedeli nasimulovať a namodelovať Pomohli nám skrátiť celý proces a výrazne ušetriť čas. Na-
rôzne situácie, ktoré by mohli nastať, a tak sme sa vedeli lepšie miesto dvoch - troch rokov sme sa zmestili do jedného roka,
rozhodovať pri investíciách. Pretože celý proces prebiehal v čase, kedy sme vedeli zrealizovať výstavbu haly, inštaláciu prvých
kedy sme mali pred sebou zelenú lúku a len sme uvažovali technológií a testovanie produktov, tak, aby sme teraz mohli
o tom, ako postaviť, čo postaviť, a prečo sa rozhodnúť pre to-kto- byť pripravení na výrobu podľa požiadaviek zákazníka.
ré riešenie. Parametrický systém nám umožnil detailnú simuláciu
a modelovanie a samozrejme umožnil nám prostredníctvom Zároveň sme mohli nášmu top manažmentu ukázať, že
virtuálnej reality priamo sa pohybovať v priestoroch budúcej presne vieme, čo chceme a že to vieme aj na základe faktov
zlievarne tak, aby sme odhalili potenciálne problémy. a simulácie obhájiť. Používali sme napríklad CEIT Table. Vďaka
dotykovému monitoru sme vedeli za pochodu meniť layout.
Ako dlho trvala táto fáza? Vedeli sme vo virtuálnom prostredí„zobrať“ celý blok zariade-
Ako pri všetkom v automobilovom priemysle, musíte konať ní, presunúť ho na iné miesto a hneď vidieť, aký to bude mať
rýchlo a za pochodu, čiže bavíme sa o týždňoch a mesiacoch. dopad. Tento nástroj nám dokázal vypočítať logistické trasy,
S CEIT-om sme spolupracovali už aj predtým, na mnohých zaťaženia a ukázať rôzne problémy, ktoré by dané riešenie
iných projektoch, napríklad pri 3D skenovaní existujúcich hál prinášalo. Zapojili sme manažment, technikov a ďalších ko-
či liniek, pripravovali sme simuláciu a animáciu novej CNC ob- legov, ktorí dopĺňali vlastné návrhy a postrehy. Z workshopov
rábacej linky, riešili sme parciálne logistické projekty s odbor- sme potom všetci odchádzali s rovnakým pochopením. Pri
níkmi tejto spoločnosti. Aj tentokrát sme špecialistov z CEIT-u tomto systéme bola práca hrou. Výstupy sú hneď vizualizo-
zapojili veľmi rýchlo a musím skutočne oceniť ich flexibilitu, vané, vieme sa k nim vrátiť, vieme si ich pozrieť a ohodnotiť.
keďže vedeli promptne zareagovať a poskytnúť nám potreb- Z množstva variantov sme vybrali ten, ktorý bol najoptimál-
né materiálno-technické zdroje. Ak by som to mal časovo nejší nielen pre aktuálnu situáciu, ale aj s ohľadom na budúc-
ohraničiť, pracovali sme od neskorej jesene 2015 až do skorej nosť, keďže sme sa snažili modelovať aj budúci stav, aby sme
jari 2016, na rôznych variantoch a modifikáciách. Zlievareň boli pripravení na neskoršie projekty.
sa mala pôvodne stavať úplne inde a mnohé veci už boli
v hrubých rysoch dané, takže do celého procesu sme vstú- Máte informáciu o tom, že nástroje digitálneho podni-
pili pomerne neskoro, ale veľmi efektívne. Musím podotknúť, ku týmto spôsobom využili aj iné závody v rámci kon-
že mnoho činností prebiehalo paralelne, etapa dizajnovania, cernu?
rôzne vnútropodnikové a externé uvoľňovacie procesy. Pokiaľ viem, tak nie. Aj touto cestou sa snažíme vysielať zo Slo-
venska signál, že máme vlastnú cestu, ako pristupujeme k roz-
Koľko variantov ste posudzovali? voju závodu, že sa nepohybujeme len v medziach konvenčného
Desiatky. Bolo ich naozaj veľmi veľa, pretože parametrický sys- výkresového rozmýšľania, ale že sa skutočne snažíme využívať
tém sa vyvíjal a priebežne sa dopĺňali a menili aj informácie inovatívne a nové metódy na to, aby sme vedeli odhaliť veci
od kolegov. Nešlo len o technológie, v priebehu času sme skryté, veci, ktoré sa ťažko vidia. Budeme si musieť zvyknúť na
napríklad zistili, že veľmi dôležitá je logistika nového závodu, používanie týchto nástrojov, pretože nám jednoducho pomá-
čiže na ňu sme sa museli tiež zamerať. Aj náš zákazník prie- hajú pri riešení rôznych problémov. Veľmi veľa ľudí sa totiž roky
bežne dodával nové informácie, čo sme museli samozrejme drží určitých informácií v presvedčení, že sú to fakty. A zrazu zistia,
zohľadniť pri tvorbe systému, pochopiteľne pri dodržaní všet- že tomu tak nie je. Napríklad vám niekto bude tvrdiť, že podľa
kých legislatívnych požiadaviek. Preto sme postupne vytvorili 2D dokumentácie máte pri plánovaní k dispozícii 22 metrov
mnoho variantov. Z nich vznikol finálny variant, pre ktorý sme a napokon pri 3D skenovaní zistíte, že to je 21,5 metra. Alebo
sa rozhodli a ktorý sme zrealizovali. zrazu prídete na to, že v hale sa nachádza kábel alebo vedenie,
ktoré nikde zakreslené nie je, lebo na to niekto zabudol. Tento
Ako dlho trvala samotná výstavba? V akej fáze je zlie- nepatrný detail ale môže byť niekedy veľmi zásadný. Fakty sú
vareň aktuálne? fakty. A to nesúvisí len s výkresmi a 3D skenovaním. Chcem po-
Samotný proces výstavby začal v januári 2016 a pokračoval až vedať, že všetky nástroje Industry 4.0 sa stávajú silnou podporou

1/2017 11

rozhovor

pre správne rozhodovanie tak, aby ste dostali skutočne úplnú in- v pôvodnom segmente, teda vo výrobe hláv valcov. Z 1,3 mi-
formáciu o vašom priestore. Priestor je 3D, nie 2D, a potrebujete lióna hláv valcov, ktoré tento rok pravdepodobne vyrobíme,
sa v ňom pohybovať. To vám umožnia len technológie, ktoré sú sa nám v nasledujúcich piatich rokoch zvýši objem výroby až
relatívne nové a preto sa ich netreba báť. na 1,8 milióna, a to je skutočne veľmi veľký nárast. Spaľovacie
motory ešte dlho budú nosným agregátom pre automobilový
Keď ste spomenuli Industry 4.0, jedným z nástrojov, priemysel, aj keď sa veľa hovorí o hybridoch a elektrifikácii. Sme
ktoré Nemak v súlade s aktuálnymi trendmi rozvíja, je presvedčení, že hliníkové štrukturálne komponenty sú veľmi per-
vlastný systém na zber dát pod označením NORIS. Asi spektívnou oblasťou výroby. Z hľadiska hmotnosti týchto dielov
často odpovedáte na túto otázku, no napriek tomu: má je to budúcnosť, pretože priamo ovplyvňujú emisie. Rovnaká
NORIS rovnaké super schopnosti ako svetoznámy nosi- technológia vysokého tlaku je využívaná aj pri rôznych aplikáci-
teľ (takmer) rovnakého priezviska? ách pre elektrifikované automobily, resp. rôzne súčasti takýchto
(smiech) NORIS, teda Nemak Operations Realtime Information elektromobilov.
System, umožňuje zber obrovského množstva dát zo všetkých
kľúčových zariadení v reálnom čase. To je podľa mňa základ. Výzvou sú pre nás aj ľudia. Pociťujeme, že nezamestnanosť klesá,
Akékoľvek rozhodovanie potrebuje informácie – správne infor- čomu sa všetci tešíme, ale na druhej strane, zdroje ľudí sú úpl-
mácie, čo najskôr a v čo najjednoduchšej forme. A samozrej- ne inde ako boli kedysi. Preto aj Industry 4.0 je odpoveď, ako sa
me ľahko čitateľné. Chcem vedieť, koľko daný stroj vyrába, aký na to pripraviť. Nevnímame tento koncept ako hrozbu, ale ako
má cyklový čas, kedy má prestoj. V reálnom čase potrebujem príležitosť. Osobne si nemyslím, že roboty nahradia ľudí. Ľudia
mať reálne nespochybniteľné dáta, ktoré sa dajú spracovať do jednoducho nebudú ochotní pracovať v takých podmienkach,
akýchkoľvek reportov a tie je možné ďalej zdieľať s ostatnými, ako sme boli ochotní my, alebo naši rodičia. Konkrétne hutníctvo
od majstrov až po riaditeľov tak, aby sa každý vedel rozhodovať nie je pre mladú generáciu ten najatraktívnejší odbor. Mladí sa
na základe rovnakých a správnych informácií. O tomto našom možno vidia skôr niekde pri programovaní robotov, automatizá-
systéme už ani neuvažujeme ako o niečom špecifickom - je cii, čo by riešilo veľa problémov z hľadiska nákladov, bezpečnosti,
to základná požiadavka. Ďalšia otázka je pokročilé spracova- konkurencieschopnosti aj z hľadiska počtu pracovníkov, ktorých
nie týchto dát. Naša spoločnosť, ako aj veľa iných, disponuje by sme potrebovali.
množstvom informácií, ktoré sa budú musieť vyhodnocovať,
spracovávať štatisticky, historicky, nákladovo. Jednoducho mu- Pôsobíte v regióne so silnou tradíciou v hutníckom prie-
síme týmto informáciám dávať nejakú pridanú hodnotu. Zatiaľ mysle – napriek tomu už pociťujete nedostatok pracov-
netvrdím, že poznáme odpovede na všetky tieto otázky, ale je nej sily?
to kľúč k úspechu, ako pracovať efektívne s tým, čo máme. Nárast výroby so sebou logicky prináša aj nárast požiadaviek na
personál nielen kvantitatívne ale aj kvalitatívne. Už nestačí mať
Popri práci s dátami a efektívnom využívaní nástrojov len šikovného chlapa so silnými rukami a nohami. Potrebujeme
digitálneho podniku máte v Nemaku skúsenosti už aj čoraz väčší počet ľudí, ktorí vedia aj programovať, obsluhovať
s automatizáciou internej logistiky, čo vo vašom seg- automatizované zariadenia. Situácia nie je jednoduchá, lebo na
mente zatiaľ zrejme nie je celkom bežné... Slovensku chýba koncepčnejší prístup. Začína sa síce duálne
Dodávame do automobilového priemyslu a ten je príznačný vzdelávanie, ale stále mám pocit, že podmienky nie sú dostatoč-
množstvom inšpiratívnych inovácií. Načo špekulovať nad nie- né na to, aby sme sa pripravili na budúcnosť. To paradoxne tiež
čím, čo sa inde osvedčilo? Preto sme sa rozhodli uvažovať aj nahráva Industry 4.0. Potrebujete nahradiť ľudí preto, že nie sú.
o inteligentnej vnútropodnikovej logistike. Páčili sa nám auto- Musíme si otvorene povedať, aká je situácia a musíme hľadať rie-
matizované robotické systémy CEIT, ktoré jazdia bez potreby šenia, ako udržať konkurencieschopnosť nášho priemyslu, a to aj
viditeľnej obsluhy. Máme inštalovanú prvú pilotnú súpravu, vďaka moderným technológiám, ktoré máme k dispozícii.
ktorú testujeme. Potrebujeme mať nový inteligentný logis-
tický systém pripravený tak, aby sme vedeli byť flexibilní. -red-
V našom segmente sme v tomto smere akýmisi pioniermi.
Odlievanie je totiž od prírody špinavý proces. Nie sme v ta- Ing. Rastislav Gáll študoval na Fakulte prevádzky
kom čistom prostredí, ako pri montáži automobilov. Napriek a ekonomiky dopravy a spojov Žilinskej univerzity v Žili-
tomu som však presvedčený, že všetky tieto komplikácie sa ne. V roku 2000 nastúpil do spoločnosti LG Philips. Ďalej
dajú riešiť, aby sme mobilné a možno aj robotické systémy pôsobil v rôznych súkromných spoločnostiach a od roku
vedeli využiť aj v našich podmienkach. 2008 pracuje pre spoločnosť Nemak Slovakia, s.r.o., kde
pôsobil ako výrobný riaditeľ, neskôr technický riaditeľ.
Aké ďalšie výzvy máte pred sebou v najbližšom období? V súčasnosti zastáva pozíciu Plant manager a je konate-
Je ich niekoľko. V prvom rade, ako som spomínal, rastieme ľom spoločnosti Nemak Slovakia, s.r.o.

12 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

1/2017 13

inteligentný podnik

CEIT Smart Factory

Tomáš GREGOR, Milan GREGOR, Peter MAČUŠ, Tomáš MICHULEK

Úvod dúcich kritických stavov a pod. Výhodou cloudových riešení
Posledné dve dekády sú charakteristické exponenciálnym sú jednoznačne nižšie náklady prevádzky – užívateľ platí len
rastom technologických inovácií. Nová, mohutná vlna inová- za výpočtový výkon, ktorý reálne využije. Takisto nie je nut-
cií v priemysle, označovaná aj ako štvrtá priemyselná revolú- né, aby každé smart zariadenie lokálne disponovalo vysokým
cia, vychádza z využitia pokrokových informačných a komu- výpočtovým výkonom, čo pomáha znižovať obstarávacie ná-
nikačných technológií, automatizácie a robotizácie všetkých klady na dané zariadenia. Pozitívom sú tiež prakticky nulové
oblastí priemyslu. obmedzenia disponibilného výpočtového výkonu a tým aj
jednoduchá, pružná škálovateľnosť celého „smart“ riešenia.
Od osemdesiatych rokov minulého storočia boli kapitálové Novým trendom je napríklad prístup tzv.„in-memory-databa-
toky smerované hlavne do krajín s lacnou pracovnou silou. se“ – databázy bežiacej v operačnej pamäti RAM, ako alter-
Obrovský technologický pokrok za posledné roky presme- natíva k bežným databázam postaveným na SSD diskových
roval kapitálové toky do krajín, ktoré majú najvzdelanejšiu poliach. Takéto riešenie umožňuje niekoľkonásobne rýchlej-
pracovnú silu. Globalizácia uľahčila a urýchlila šírenie nových šiu prácu s dátami aj pri enormne veľkých objemoch dát (big
technológií a prístupov. Technologický pokrok núti výrobcov data) – prístup k celým dátam„za behu“ systému.
k rýchlym zmenám výrobného prostredia. Ak si podniky chcú
udržať svoju konkurencieschopnosť, musia rýchlo myslieť,
predvídať budúcnosť, dynamicky meniť svoju podnikateľskú
stratégiu a okamžite realizovať potrebné zmeny. Len ten, kto
to dokáže robiť trvale, sa môže stať dlhodobo úspešným. Dy-
namické a turbulentné svetové trhy vyžadujú zásadné zme-
ny v navrhovaní a organizácii podnikov. Preto sa dnes hovorí
o podnikoch budúcnosti, ktoré by mali zaistiť udržateľnú kon-
kurencieschopnosť. Cesta k dosiahnutiu týchto náročných
cieľov nebude jednoduchá a každý podnik ňou bude musieť
prejsť vlastným tempom.

Factory Twin je riešením, ktoré pomáha postupne, systema-
ticky budovať moderné podnikové prostredie v zmysle štan-
dardov Industry 4.0.

Prevádzka Smart Factory Obr. 1 Funkčný cyklus Smart Factory v zmysle IoT
Základný funkčný koncept inteligentných podnikov budova-
ných v zmysle konceptu internetu priemyselných vecí (IIoT – Akonáhle dáta dostatočne dlhý čas zbierame, prenášame
Industrial Internet of Things), zobrazený na obr. 1, zjednodu- a uskladňujeme, nastupuje dôležitá analytická fáza – tá umož-
šene reprezentuje jednotlivé kroky prevádzky inteligentného ňuje vytváranie znalostí o systéme a ich využitie pre okamžitú
podniku (v angl. výstižnejšie nazývaného Smart Factory). identifikáciu miest s potenciálom pre nárast pridanej hodno-
ty. Kľúčovým krokom celého cyklu je reakcia, teda vyvolanie
V prevádzke inteligentného podniku prebiehajú komplexné pozitívnej zmeny v analyzovanom systéme. Pri analytickom
procesy, ktorých priebeh dokážeme mapovať a digitalizovať pohľade na inteligentný podnik (obr.2), je najnižšou úrovňou
prostredníctvom senzorov. Dáta zo senzorov je možné pro- (z pohľadu pridanej hodnoty) jednoduché vzdialené monito-
stredníctvom všadeprítomných komunikačných sietí v reál- rovanie prevádzky (2D alebo 3D), ktoré umožňuje zber dát,
nom čase presúvať na centrálne, najčastejšie cloudové úložis- ich spracovanie a vizualizáciu. Zbierané dáta je možné ďa-
ká. Cloudové riešenia dnes umožňujú okrem štandardného lej štatisticky spracovať a prostredníctvom analýzy určovať
dátového uskladnenia aj „prenájom“ externého výpočtového
výkonu pre dátové analýzy – optimalizáciu či predikciu bu-

14 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

inteligentný podnik

závislosti (korelácie), čo umožňuje hodnotenie stavov a rých- Vrcholom tejto pyramídy je samo-organizácia systému, kde
lu reakciu na vznikajúce problémy (reaktívne riadenie). už prebieha autonómna rekonfigurácia celého systému,
podľa profilu výroby - na základe vstupujúcich objednávok.
Ak je k dispozícii dostatočný objem informácií o historickom Jednotlivé smart prvky predstavujú autonómnych agentov,
správaní sa systému, môže nasledovať optimalizácia v „offli- ktorí spolu komunikujú a spoločne dosahujú optimálny chod
ne“ režime, kde na základe faktov (historických dát) zberaných celého systému v reálnom čase. Rozhodujúcim prvkom (en-
z reálnej prevádzky môžu priemyselní inžinieri optimalizovať titou) sa v takýchto systémoch stáva samotný produkt, ktorý
chod celého systému, meniť procesy, systém prevádzky, prí- je takisto reprezentovaný agentom (vlastnou digitálnou dvo-
padne výrobnú dispozíciu, pre dosiahnutie vyššej produktivi- jičkou), a ktorý si celý proces vlastnej výroby organizuje sám
ty či redukciu nákladov. (alokácia zdrojov, dynamické plánovanie, riadenie procesu
spracovania).

Digital Twin
Príkladom aktuálne vyvíjaného inteligentného riešenia pre
podnikovú logistiku je CEIT Smart logistický systém, ktorého
základnými prvkami sú AGV ťahače (mobilné robotické systé-
my), prekladacie stanice, dynamické dopravníky, monitorova-
cie pracoviská a iné (obr. 3).

Obr. 2 Úrovne pridanej hodnoty

Vyššiu pridanú hodnotu a úplne osobitnú kategóriu predsta- Obr. 3 Riešenie CEIT Smart Logistics [1]
vuje komplexná automatizácia podnikových procesov a ich
nadväznosti. Tu už hovoríme o automatizovanom spracová- Tento systém sa skladá z rôznych prvkov, z ktorých každý má
vaní dát bez zásahu človeka, vďaka ktorému sa prevádzka ce- hardvérovú časť (tá je fyzicky nasadená v reálnom systéme)
lého smart riešenia môže stať autonómnou. Takéto riešenia a softvérovú časť, ktorá vytvára tzv. digitálnu dvojičku daného
umožňujú s využitím vhodných algoritmov simulovať budú- objektu (z angl. Digital Twin). V praxi to znamená, že každé
ce správanie systému a vytvárať prognózy budúcich udalostí, reálne zariadenie vo výrobe má svojho virtuálneho (digitálne-
výsledkom čoho je prediktívna reakcia na potenciálne riziko- ho) reprezentanta – digitálnu dvojičku (obr. 4).
vé stavy - predchádzanie kritickým udalostiam, nečakaným
prestojom a pod.

Ďalšiu úroveň tvorby pridanej hodnoty reprezentujú strojové Obr. 4 Štruktúra AGV ťahača CEIT [2]
učenie a umelá inteligencia, ktoré už umožňujú napodobňo-
vať inteligentné správanie človeka a jeho spôsob rozhodova-
nia. S využitím technológií umelej inteligencie sú vytvárané
systémy pre podporu rozhodovania (DSS – Decision Support
Systems). Smart prvky majú v kontexte Industry 4.0 prístup
k dátam o celom výrobnom prostredí, komunikujú so svojim
okolím a v kombinácii s predikciou dokážu samo-optima-
lizovať aj vlastnú prevádzku. Samo-optimalizácia vychádza
z aplikácie úplne nových prístupov k riadeniu komplexných
systémov. Tie sú postavené na využití autonómneho správa-
nia agentov a na multi-agentných systémoch (MAS), ktoré
smerujú k holonickým systémom.

1/2017 15

inteligentný podnik

Logistický systém potom funguje fyzicky v reálnej prevádz- Digitálny podnik je 3D digitálnou reprezentáciou reálneho
ke a súčasne vo virtuálnom prostredí, kde je reprezentovaný podniku, ktorá umožňuje rýchlo a efektívne navrhovať či opti-
softvérovými agentmi. Táto dualita umožňuje na základe malizovať výrobnú dispozíciu a výrobné aj logistické procesy.
predikcie a simulácie autonómnu optimalizáciu prevádz- Dáta z reálneho podniku získavané prostredníctvom vša-
ky logistického systému v jeho virtuálnom modeli a prijaté deprítomných senzorov sú základom virtuálneho podniku,
rozhodnutia umožňuje následne, prostredníctvom systému ktorý je vlastne dátovou reprezentáciou skutočnej prevádzky
agentného riadenia, realizovať v skutočnom logistickom pro- a s podporou umelej inteligencie predstavuje predpoklad au-
stredí. Výsledkom je autonómna adaptácia a rekonfigurácia tonómneho riadenia a samo-optimalizácie.
logistického systému na základe požiadaviek výroby.
Symbióza reálneho, digitálneho a virtuálneho podniku je re-
Factory Twin prezentovaná v produkte Factory Twin a práve ten sa stal aj
Digitálne dvojča reprezentuje fyzické zariadenie a jeho sprá- synonymom pre inteligentný podnik budúcnosti. V súčasnos-
vanie sa. Výrobný systém je vytváraný skupinami fyzických za- ti CEIT vyvíja jeho verziu pre rekonfigurovateľnú logistiku.
riadení, rozšírenými o sociálny systém (pracovníkov) a systém
riadenia výroby. Prevádzka zariadení v zmysle digitálneho Factory Twin (obr.6) poskytuje 3D monitoring a nástroje pre
dvojčaťa je konceptom, ktorý uľahčuje vytvorenie nadrade- analýzu prevádzky výrobného a logistického systému (auto-
ného systému – komplexného podnikového riešenia, ktoré je matická aj manuálna logistika), čo prináša obrovský potenciál
v CEITe vyvíjané a implementované pod označením Factory pre optimalizáciu celého systému na báze faktov. Ďalej po-
Twin (Digitálne dvojča podniku). skytuje možnosť navigácie v reálnom prostredí či lokalizáciu
všetkých dynamických prvkov výrobného prostredia. Factory
Inteligentný podnik, v angličtine nazývaný aj Smart Factory, Twin umožňuje virtuálny tréning pracovníkov v prostredí Di-
vníma CEIT ako symbiotické prepojenie troch svetov: reálne- gitálnej dvojičky podniku, ako aj podporu (guide) pri vykoná-
ho, virtuálneho a digitálneho (obr. 5). vaní podnikových procesov (napr. údržby).

Obr. 5 Koncept Factory Twin ©

16 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

inteligentný podnik

Obr. 6 Výber z funkcionality riešenia Factory Twin ©

Niektoré prínosy riešenia Factory Twin: stredí to, čo v CEITe nazývame Digitálna dvojička továrne
(Factory Twin).
Podchytenie procesov od návrhu výrobného a logistické-
ho systému až po autonómne riadenie a optimalizáciu. CEIT dnes vyvíja komplexné riešenie pre Inteligentný pod-
nik budúcnosti (Smart Factory) od A po Z (obr. 7). Proces
Zhromažďovanie a neustále vyhodnocovanie dát a infor- začína digitalizáciou a plánovaním v 3D prostredí digitál-
mácií, ako východisko pre zefektívňovanie a optimalizáciu. neho podniku. Návrh je následne racionalizovaný a opti-
malizovaný s podporou dynamickej simulácie. Návrhom
Rozhodovanie postavené na faktoch a konfigurácia systé- a overením v prostredí Digitálnej dvojičky podniku (Fac-
mu v reálnom čase. tory Twin), môže užívateľ skrátiť nábehovú dobu výroby
na minimum a vyhnúť sa drahým komplikáciám. Skôr než
Rýchly prístup ku komplexným a relevantným informáciám. začne reálna implementácia zmien, v podniku už môže be-
žať virtuálny tréning pracovníkov v kľúčových procesoch
Systematické podchytenie toho najcennejšieho - podni- a príprava personálu na ostrú prevádzku, pre skrátenie kriv-
kových znalostí. ky učenia a tým aj nábehovej doby. Virtuálny tréning prebie-
ha v 3D prostredí Factory Twin, ktoré je digitálnou dvojičkou
Redukcia nákladov na chybovosť. reálneho systému. Po tom, ako je celé riešenie navrhnuté,
optimalizované a beží virtuálny tréning, špecialisti CEITu re-
Redukcia nákladov na plytvanie (neefektivitu, ...). alizujú implementáciu navrhnutých riešení v podnikovom
prostredí – od nasadenia komplexných automatických lo-
Komplexný obraz o aktuálnom stave výroby a logistiky. gistických systémov až po dodanie „na mieru“ navrhnutých
výrobných liniek. Prevádzka týchto riešení je autonómna,
CEIT Smart Factory dokážu sa samo-optimalizovať v reálnom čase, komunikovať
CEIT Smart Factory je nadstavbou digitálneho podniku s riadiacim systémom v podniku a môžu reagovať na zmeny
(Digital Factory), ktorá rozširuje tento koncept o virtuálny požiadaviek výroby v reálnom čase. Posledným krokom je
podnik (Virtual Factory) a vytvára tak vo virtuálnom pro- automatický zber dát, monitorovanie a analytika, ktoré pri-
nášajú faktografický digitálny obraz vlastného podnikového

1/2017 17

inteligentný podnik

Biologické systémy reprezen-
tujú najefektívnejšie a najvý-
konnejšie výrobné systémy,
ktoré ľudstvo dnes pozná.
Tieto systémy slúžia ved-
com ako vzory pri vytváraní
„umelých“ mechanizmov, na-
podobňujúcich prírodu, pre
produkciu nových produktov.

Obr. 7 CEIT Smart Factory komplex Nové prelomové technológie
naštartovali transformáciu
prostredia, v prostredí Digitálnej dvojičky podniku (Factory dnešnej výroby. Budúcu vý-
Twin), ktoré s podporou analytických nástrojov umožňuje robu a jej organizáciu musí-
ďalšie zlepšovanie celého systému. me vnímať v novom svetle,
musíme sa na ňu dívať úplne
Záver novým pohľadom, pohľa-
Príroda funguje ako komplexný, samo-organizovaný, ho- dom budúcnosti a komplexi-
lonický systém. Aj človek je tvorený malými, autonómny- ty. Trendy ako Industry 4.0
mi jednotkami - holónmi, ktoré spolu vytvárajú väčšie sa- a IIoT, koncepty ako digitálne
mo-organizované, komplexné celky a tie tvoria komplexný dvojča či riešenia ako Factory
holonický systém - človeka. Twin, umožňujú podnikom
získať konkurenčnú výhodu
Literatúra a byť o krok vpred na ceste
k budúcnosti.
[1] Gregor,T., Krajčovič,M. (2016). Smart connected mobile robotic
systems. In: InvEnt 2016: Industrial Engineering – Toward the Smart Tento článok bol vytvorený s podporou projektu VEGA
Industry, 2016, (ISBN 978-80-554-1223-8) 1/0938/16 - Adaptívny systém internej logistiky.
[2] Gregor, M., Gregor, T. (2016). Adaptívne logistické systémy –
MRS ako chytré a prepojené produkty. ProIN, roč.17, č.2, s.40-43, Ing. Tomáš Gregor
ISSN 1339-2271. CEIT, a.s.
[3] GREGOR, M.: Nový koncept budúcej výroby, in: ProIn, vol. 17, no. Adresa: Univerzitná 8661/6A
4 (2016), p. 12-18, ISSN 1339-2271.
010 08 Žilina
E-mail: [email protected]

Katedra priemyselného inžinierstva
Žilinská univerzita v Žiline
Adresa: Univerzitná 8215/1

010 26 Žilina

prof. Ing. Milan Gregor, PhD.
CEIT, a.s.
Adresa: Univerzitná 8661/6A

010 08 Žilina
E-mail: [email protected]

Ing. Peter Mačuš, PhD.
CEIT, a.s.
Adresa: Univerzitná 8661/6A

010 08 Žilina
E-mail: [email protected]

Ing. Tomáš Michulek, PhD.
EdgeCom, s.r.o.
Adresa: Legionárska 1

010 01 Žilina
E-mail: [email protected]

18 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

ergonómia

Mobilná aplikácia CERAA
a jej nové moduly

Martina GAŠOVÁ, Martin GAŠO

Kľúčové slová Key words
ergonómia, CERAA, virtuálna realita, rozšírená realita ergonomics, CERAA, virtual reality, augmented reality

Popri technologickom rozvoji a aplikácii inovatívnych možňuje efektívne zlepšovať podmienky pre prácu zamest-
riešení vo výrobe a v logistike neutícha v priemysel- nancov.
nom prostredí ani záujem o moderné nástroje pre ob-
lasť ergonómie. Vďaka nim možno neustále zlepšovať Rozvoj ergonómie a vlastný výskum a vývoj v spoloč-
pracovné podmienky a v snahe zaradiť sa medzi pod- nosti CEIT
niky, ktoré nastúpili cestu Industry 4.0, zdokonaľovať S využitím nástrojov Digitálneho podniku realizujeme hodno-
aj úroveň pracovísk. tenie pracovných polôh, manipulácie s bremenami, opako-
vaných činností a ostatných oblastí na virtuálnych modeloch
Úvod pracovísk a vybraných pracovných činnostiach. Tieto virtuál-
Prístup k ergonómii sa v priebehu rokov nezmenil. Stále hovo- ne modely získavame a vytvárame 3D laserovým skenovaním
ríme o identifikácii – analýze – odstránení rizík z pracovného a následnou digitalizáciou. Ide o nástroje spoločnosti CEIT pre
procesu. To, čo sa zmenilo, sú možnosti modernej ergonómie, oblasť detailného projektovania pracovísk.
nastal posun vedy a techniky, rozšírili sa možnosti využitia
mobilných aplikácií, internetu vecí, zhromažďovania dát, ich Ak hovoríme o vlastnom výskume, myslíme tým tvorbu vlast-
spracovania a vyhodnocovania v reálnom čase aj ich zdieľa- ných systémov, prepojenie nástrojov či ich samotný vývoj.
nia. Zameriavame sa práve na takéto riešenia, ktoré kombi- Spomenieme napríklad oblasť prepojenia systémov snímania
nujú tradičné vedomosti a moderné technológie a ktorých pohybu človeka pri práci (MotionCapture, Kinect) so softvé-
výsledkom sú nové pokrokové nástroje v ergonómii, v zmysle rom Tecnomatix a následné prepojenie s imerzívnou techno-
konceptu Industry 4.0. Elektronické nástroje sú novým sme- lógiou CAVE. Prebieha taktiež výskum v oblasti senzorického
rom v ergonómii. S podporou mobilných aplikácií vidíme ces- systému zberu dát ohľadom psychofyziologickej odozvy zá-
tu ako vytvárať zdravé podmienky pri práci pre operátorov vo ťaže pracovníkov, práve pre sledovanie fyzickej záťaže pracov-
výrobe, montáži aj logistike. níkov logistiky. Veľkým nedostatkom je absentujúca možnosť
zberu a spracovania tlačných síl prstov. Na predmetnú oblasť
Začiatkom dvadsiateho storočia väčšina z nás netušila, čo sa sústreďuje najnovšie smerovanie výskumu a vývoja. Rea-
je ergonómia, že pri práci existujú mnohé riziká súvisiace so gujeme tak na aktuálne požiadavky priemyselnej ergonómie.
zdravím zamestnancov, že existujú metódy a nástroje pre Nástroje digitálneho podniku, virtuálna, rozšírená realita
identifikáciu a analýzu týchto rizík, prípadne metódy pre a senzorické systémy tvoria celý koncept modernej ergo-
zhodnotenie a identifikovanie miery rizika. S rastúcim roz- nómie, pričom ich prepájame a rozvíjame s využitím špe-
vojom spoločnosti sme sa dostali do štádia, kedy už väčšina cifických mobilných aplikácií. Všetky riešenia sú vytvárané
firiem – zamestnávateľov nielen chápe dôležitosť ergonómie s jediným cieľom, a tým je efektívne využitie v praxi pre zlep-
a zdravých pracovísk, ale pozná aj riziká na pracoviskách, za- šovanie ergonómie na pracoviskách a pri pracovných činnos-
vádza hodnotenie rizík a vynakladá úsilie na ich elimináciu. tiach.
K dispozícii sú už mnohé spôsoby a nástroje modernej er-
gonómie, ktoré pomáhajú realizovať analýzu a optimalizá- Prečo mobilná aplikácia?
ciu práce človeka v jeho prospech. Vzhľadom na skúsenosti Moderná ergonómia sa dynamicky rozvíja. Smerovanie sa
môžeme s istotou konštatovať, čo je dnešným problémom. uberá v zmysle splnenia aktuálnych potrieb, ktoré vznika-
Je potrebné realizovať ergonomické hodnotenie kvalitne, vo jú v priemyselnej praxi. Jednou z týchto potrieb je aj rých-
veľkom a predovšetkým rýchlo. Práve zdĺhavosť niektorých le zhodnotenie pracovísk z pohľadu ergonómie. Zaujíma-
riešení odrádza manažérov a riadiacich pracovníkov a zne- vým a ešte stále výnimočným riešením tohto problému

1/2017 19

ergonómia

je využívanie mobilných aplikácií pre rýchle vyhodnotenie Ukážky hodnotenia s využitím rozšírenej reality – CERAA ver.1
rizikových faktorov na pracoviskách. Hovoríme o takzvaných
elektronických nástrojoch. S podporou mobilných aplikácií nia s využitím aplikácie CERAA je zistiť, či je dané pracovisko
vidíme cestu, ako pomôcť nielen výrobným a nevýrobným z pohľadu ergonómie rizikové, a či je potrebné podrobné hod-
organizáciám, ale aj odborníkom, ktorí využívajú tento typ notenie nástrojmi druhej úrovne a návrh nápravných opatrení,
hodnotenia. Myšlienka vytvoriť mobilnú aplikáciu ako skrí- prípadne, aké zdravotné riziko hrozí pracovníkom. To môže
ningový nástroj prišla v nadväznosti na požiadavku väčších v konečnom dôsledku viesť k zhoršeniu kvality produkcie
priemyselných spoločností, ktoré pozostávajú zo stoviek pra- a efektivity práce, poklesu produktivity a podobne. Hodno-
covísk a vlastnými silami a nástrojmi nestíhajú identifikovať ri- tenie vychádza z vyhodnotenia priestorových podmienok
ziká. Ceit ERgonomics Analysis Application je výstupom vlast- a pracovnej polohy. Aplikácia je postavená na využívaní prv-
ného výskumu a vývoja. Ide o mobilnú aplikáciu, vyvinutú kov virtuálnej a rozšírenej reality. Jadro hodnotenia vychádza
v spoločnosti CEIT v spolupráci so Žilinskou univerzitou predovšetkým z legislatívy a európskych technických noriem.
v Žiline a Slovenskou ergonomickou spoločnosťou. Je to skrí-
ningové hodnotenie priestorových podmienok a pracovných Prvou oblasťou, ktorú aplikácia ponúka, je posúdenie priestoro-
polôh pracovníkov na potenciálne rizikových pracoviskách. vých podmienok pre pracovníkov. Toto posúdenie obsahuje vy-
Aplikácia je vytvorená na základe legislatívy a technických hodnotenie pracovnej plochy pri práci v polohe sed aj stoj, a to na
noriem, na vlastnej platforme, s podporou virtuálnej a rozší- základe poznatkov z oblasti antropometrie. Nájdeme tu základné
renej reality. Hlavným cieľom hodnotenia s využitím aplikácie pravidlá stanovené legislatívou, ako je minimálny voľný priestor
CERAA je zistiť, či je dané pracovisko z pohľadu ergonómie pre nohy, vymedzený manipulačný priestor (rozdelenie priesto-
rizikové. Ide o inovatívny spôsob aplikácie nástrojov rozšírenej ru pre časté a príležitostné pohyby horných končatín), a to všet-
reality pri hodnotení ergonómie jednotlivých pracovísk. ko presne prepočítané a vizualizované ako pre mužov, tak aj pre
ženy a v oboch prípadoch aj pre rôzne výšky pracovníkov. Druhou
CERAA – ver.1 oblasťou je hodnotenie vybraných pracovných polôh. Toto hod-
Prvá verzia aplikácie CERAA je už od druhej polovice roka 2016 notenie zahŕňa charakteristiky a kritériá určené na rozhodnutie
sfinalizovaná a používaná spoločnosťami ako Lear Corporation o prípustnosti jednotlivých pracovných polôh s ohľadom na polo-
Seating Slovakia s.r.o., Syráreň Bel Slovensko a.s., SMC Vyškov hu trupu, polohu hlavy a krku a polohu horných končatín.
CZ, Nemak Slovakia, s.r.o., Premedis s.r.o CZ, Magna Slovteca
s.r.o., Eltek s.r.o., Continental Matador Rubber, s.r.o. a ďalšie. Apli- S cieľom vyvinúť aplikáciu určenú pre efektívne zhodnotenie bol
kácia prešla fázou odbornej prípravy, programovania na vlast- vytvorený rad virtuálnych modelov ľudí a prvkov pracovného
nej platforme a predovšetkým fázou úvodného testovania v la- prostredia, z ktorých jednotlivé varianty sú presne vymodelo-
boratórnych podmienkach, praktického testovania a pilotného vané pre rôznych pracovníkov s ohľadom na pracovnú polohu
nasadzovania do praxe priamo u zákazníkov. Užívateľmi boli v (sed, stoj), pohlavie, výšku a zásady projektovania pracovísk, ako
úvode priemyselné podniky, ale pridali sa aj pracovné zdravot- aj na preverenie uhlov vybraných častí tela skutočných pracov-
né služby, záujem je tiež zo strany bezpečnostných technikov níkov pomocou nástrojov rozšírenej reality a rýchle porovnanie
a technických univerzít. Pomocou tohto nástroja hodnotíme s právnymi predpismi a normami. Pre ovládanie aplikácie je vy-
pravidelné pracovné činnosti a pracoviská, na ktorých pracov- tvorená séria tlačidiel, ktoré prevedú užívateľa celým hodnote-
ník vykonáva svoju činnosť viac ako polovicu pracovnej zmeny. ním. Rozmery [mm] jednotlivých častí tela, z TNI CEN ISO / TR
Tento nástroj môže byť použitý aj pri projektovaní nových pra- 7250-2, boli ako vstupné údaje vložené do vzorcov pre výpočet
covísk, teda pri proaktívnej ergonómii. rozmerov pracovnej a manipulačnej plochy. Boli vypočítané in-
formácie o potrebnej výške priestoru pre dolné končatiny, odpo-
Jednou z najväčších výhod je, že užívateľ nepotrebuje byť od- rúčanej výške sedadla, výške podnožky, minimálnom priestore
borníkom na ergonómiu, postačujú základné znalosti z oblas- pre dolné končatiny, potrebnej šírke priestoru pre dolné
ti ergonómie a detailného projektovania pracovísk, ktoré získa
na školení. K tomu, aby mohla byť aplikácia efektívne využitá,
užívateľ potrebuje tablet a nainštalovanú aplikáciu, marker
a absolvované školenie k aplikácii. V prípade potreby je
k dispozícii rozsiahly manuál. Okrem slovenčiny je vytvore-
ná jazyková mutácia do češtiny a angličtiny. Pre užívateľov
je pripravený pomocný nástroj help v aplikácii, ako i help
na stránke edu4industry.eu, kde môžu priamo autorov apli-
kácie osloviť so svojimi pripomienkami a podnetmi, či už
technickými, alebo odbornými. Hlavným cieľom hodnote-

20 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

ergonómia

končatiny, optimálnej výške pracovnej plochy, maximálnej CERAA ver. 2
výške pracovnej roviny, maximálnej šírke pracovnej plochy, Druhou verziou nazývame doplnenie aplikácie CERAA o pod-
optimálnej hĺbke pracovnej plochy, maximálnej hĺbke pra- modul hodnotenia administratívnych pracovísk. Po zvolení
covnej plochy a ďalšie informácie o držaní tela pri pracovnej tohto podmodulu sa užívateľovi ponúknu možnosti vyhodno-
činnosti, podľa polohy pri práci. Toto riešenie predstavuje je- tiť si administratívne pracovisko komplexne (kompletný test),
dinečný prístup k hodnoteniu ergonómie. V pomerne krátkej alebo vybrať jednu z ôsmich skupín. Audit obsahuje spolu 77
dobe si môžu organizácie overiť ergonómiu svojich pracovísk otázok, venujúcich sa problematike funkčných a rozmerových
a následne rozhodnúť o ďalších krokoch, ktoré je potrebné charakteristík pracoviska, pracovnej stoličke, stolu, klávesnici
realizovať. a myši, monitoru, hygiene pracoviska, režimu práce a odpočin-
ku. Audit je spracovaný jednoduchou formou, kde na otázku
Novinky vo verzii 1 odpovedáme „áno“ alebo „nie“. Otázky sú pre lepšie pochope-
Keďže je aplikácia postavená na vlastnej platforme CEIT, prie- nie a prehľadnosť vizualizované pomocou virtuálnych mode-
bežne ju neustále dopĺňame a prepracovávame. Už koncom lov. Odpovede sa kumulujú a na záver každého testu máme
minulého roku sme zapracovali niektoré vylepšenia. Okrem čiastkové vyhodnotenie a samozrejme na záver kompletného
novej grafiky bol zapracovaný nový spôsob reportov. Po testu komplexné hodnotenie, kde sa dozvieme, či existuje rizi-
zoskenovaní reálneho pracoviska s ideálnym virtuálnym ko a do akej miery (použité sú farby semaforu), koľko percent
modelom si vie užívateľ odoslať toto porovnanie na e-mail zásad pre administratívne pracoviská dané pracovisko dodr-
a tak môže byť podporená tvorba databázy rizík jednotlivých žiava a čo je podstatné, v reporte vidíme, ktoré zásady neboli
pracovísk. Bol prepracovaný základný virtuálny model člove- dodržané a vidíme odporúčania, ako to napraviť.
ka podľa požiadaviek zákazníkov. Pripravené sú tri jazykové
mutácie. Doplnená bola taktiež možnosť vloženia poznámky Ukážky virtuálnych modelov podporujúcich jednotlivé otázky auditu
užívateľa, nastali úpravy v rozpracovanom podmodule. Naj-
významnejším bolo zapracovanie prepočtu času rizikových
polôh a vytvorenie možnosti prepočtu v závislosti na počte
opakovaní a dĺžke trvania času v nepriaznivej polohe. Toto bol
významný krok, ktorý časť nástroja prvej úrovne posúva do
plnohodnotného nástroja druhej úrovne.

Report CERAA pre zaslanie na mail alebo uloženie do interného úložiska Vyhodnotenie auditu administratívnych pracovísk

Stopky a prepočtová kalkulačka pre skvalitnenie hodnotenia pra- Ďalší vývoj aplikácie – verzie 3 a 4
covných polôh Ďalšie verzie aplikácie sú plánované pre oblasť manipulácie
s bremenami a hodnotenia akčných síl. Tieto verzie už nebu-
dú fungovať ako skríningový nástroj. Pôjde o plnohodnotný
nástroj druhej úrovne pri hodnotení ergonómie. CERAA ver. 3
bude obsahovať dva moduly hodnotenia manipulácie s bre-
menom. Prvý z nich je predmetom prebiehajúceho vývoja.
Hodnotenie bude pripravené na základe NV č. 281/2006 Zb. z.,
ktoré hodnotí zdvíhanie a pokladanie bremena. V tomto mo-
dule nebude použitá rozšírená realita. Modul aplikácie využije
virtuálne modely, kalkulačku a kameru. Čo sa týka výberu tla-
čidiel, užívateľ bude voliť z pohlavia, pracovnej polohy, veku

1/2017 21

ergonómia

a následne zvolí podmienky pre prácu. Budú tu zaradené kon- sila prekročená, alebo nie. Týmto riešením vznikne unikátny sys-
krétne nevhodné podmienky pre prácu, ako napríklad nevhod- tém zberu dát a súčasného vyhodnocovania rizík na pracovis-
ný úchop, neprijateľné pracovné polohy, nestabilita bremena, kách s problémovými akčnými silami horných končatín.
manipulácia nad úrovňou srdca, nárazové zaťaženie v pracovnej
zmene, nedostatočná fyzická zdatnosť zamestnancov a podob- Ďalšie smerovanie aplikácie
ne. Užívateľ vyberie spôsob hodnotenia. Na základe daného vý- Dlhodobou víziou pri kontinuálnom rozvíjaní aplikácie je vytvo-
beru už systém priradí povolený hmotnostný limit. Užívateľ bude renie komplexnej aplikácie, ktorá bude obsahovať podrobnú
môcť okrem realizovania prepočtu priradiť vizualizáciu. Takýmto a presnú vizualizáciu všetkých relevantných metód hodnotenia
spôsobom sa vytvára report, ktorý si môže uložiť na interné úlo- a legislatívnych predpisov, ktoré sú využívané v ergonómii. Apliká-
žisko, alebo odoslať formou e-mailu. Buď takto preverí niekoľko cia predstavuje inovatívne riešenie vedeckého problému potreby
bremien a ukončí hodnotenie, alebo môže cez špeciálne tlačidlo rýchleho hodnotenia pracovísk z pohľadu ergonómie. Hlavnými
pokračovať do druhého spôsobu hodnotenia. Cez prepočty je prínosmi takéhoto riešenia je možnosť rýchleho hodnotenia na
tak možné preveriť maximálnu celozmenovú manipulovanú reálnom pracovisku s okamžitým výstupom na základe legislatívy.
hmotnosť. Jedným z reportov môže byť informácia, ktorí pracov-
níci s danými bremenami nesmú za daných podmienok pri práci Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci
manipulovať. operačného programu Výskum a vývoj pre
projekt “ Výskum v oblasti návrhu komplexného
Ďalšia možnosť vyhodnotenia je preverenie hmotnostných logistického systému vo výrobe, ITMS: 26
limitov pre dosah. Toto hodnotenie je podľa našej legislatívy 220 220 165, spolufinancovaný zo zdrojov
možné iba pre ženy. Na základe virtuálneho modelu ženy – Európskeho fondu regionálneho rozvoja”.
pracovníčky a tlačidiel môžeme realizovať toto hodnotenie.
Užívateľ vie, odkiaľ a kam premiestňuje hodnotená pracov- Literatúra
níčka bremeno a podľa toho realizuje hodnotenie. [1] SMUTNÁ, M. – SLAMKOVÁ, E., 2012: Methodology to improvewor-
kingconditionsoperators in orderincreasingproductivityofwork. In
Podporná vizualizácia k pripravovanému modulu č.3 Industrialengineeringmovestheworld, konferencia Invent 2012, ISBN
978-80-554-0542-1, s.151-155
Hodnotenie lokálnej svalovej záťaže sa bežne realizuje na zá- [2] SMUTNÁ, M. – FURMANN, R., 2012: CEIT ErgoDesign 2012. In
klade elektromiografie, čo je zatiaľ problematické prepojiť Ergonómia 2012 ... zdravie a produktivita. Zborník prednášok a re-
s aplikáciou. Preto sme sa rozhodli pre postupné zapracovanie cenzovaných publikovaných príspevkov z medzinárodnej vedec-
systému hodnotenia prostredníctvom troch krokov: kej konferencie. Slovenská ergonomická spoločnosť, Žilina. str. 93
– 100. ISBN 978-80-970974-1-7
1. preverenie akčných síl v súvislosti s úchopom, [3] SMUTNÁ, M. – ŠTEFÁNIK, A. – HRUBANÍK, P. 2013 Rýchly audit pri
2. preverenie opakovanosti v závislosti na výstupe 1.kroku, dlhodobom sedení – hodnotenie ergonómie práce v kancelárii. In
3. preverenie záťaže metodikou pre cyklicky opakované ProIN. ISSN 1339-2271, 2013, roč. 14, č.3, s.28-30
[4] SMUTNÁ, M. – BEZÁKOVÁ, D. 2014. Projekt ErgonomicBenchmar-
činnosti. king pre Volkswagen Slovakia, a.s. In ProIN. ISSN 1339-2271, 2014, roč.
15, č.1, s.32-35
Vývoj prebieha súbežne s vývojom ergonomickej rukavice pre [5] GAŠOVÁ, M. 2014. Ergonomický modul v CEIT Table (ErgoLog).
snímanie tlačných síl rukou. Rukavica bude snímať sily cez viac 17. Národné fórum produktivity – Je zdrojom rastu podniku produk-
ako 20 senzorov, pričom vyhodnotenie by prebiehalo reálne so tivita s trvalou inovačnou výkonnosťou? Zborník prednášok a nere-
synchronizovanou videoanalýzou. Metodika vyhodnocovania je cenzovaných publikovaných príspevkov z odbornej konferencie.
zatiaľ predmetom vlastného výskumu a vývoja. Užívateľ má opäť Slovenské centrum produktivity – Žilina, ISBN 978-80-89333-22-6,
prejsť voľbou pohlavie, pracovná poloha a typ záťaže. K dispozícii október 2014, s. 230 – 238
bude mať na výber vybrané typické technické montážne úcho-
py. K nim sú priradené maximálne a limitné sily na základe vý- Ing. Martina Gašová, PhD.
sledkov výskumu. Po synchronizácii videoanalýzy s nameranými CEIT, a.s.
dátami – vyvíjanou nameranou silou, si užívateľ vyberie rizikový Adresa: Univerzitná 8661/6A
časový úsek, priradí technický úchop a preverí tak, či je limitná
010 08 Žilina
E-mail: [email protected]

Ing. Martin Gašo, PhD.
Katedra priemyselného inžinierstva
Strojnícka fakulta
Žilinská univerzita v Žiline
Adresa: Univerzitná 8215/1

010 26 Žilina
E-mail: [email protected]

22 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

digitálny podnik

Simulačná optimalizácia sekvencií výrobného
procesu v rámci rekonfigurovateľného
výrobného systému

Radovan FURMANN, Slavomír DILSKÝ

Úvod schopný zvládnuť vysoký stupeň kustomizácie. Medzi prvky
V dobe zvyšujúcich, a často meniacich sa požiadaviek a ná- rekonfigurovateľných výrobných systémov patria rekonfi-
ročnosti zákazníkov, je na výrobcov a obchodníkov vyvíjaný gurovateľné výrobky, stroje, nástrojové zostavy, prípravky,
veľký tlak, a podnik, ak chce prežiť, musí sa týmto zmenám meracie stroje, dopravníkové systémy či rekonfigurovateľné
prispôsobiť. Pre splnenie požiadaviek širokého spektra zákaz- robotické ramená.
níkov a pre uspokojenie ich individuálnych potrieb sa výroba
čoraz častejšie orientuje zákazkovo. V dôsledku súčasnej tr- Simulácia a rozvrhovanie výroby
hovej situácie a v snahe ušetriť sa mení aj objem vyrábaných Rozvrhovanie výroby je proces, pri ktorom sa určuje pora-
tovarov. Tomu sa musí prispôsobiť nielen výroba, ale aj plá- die úloh a operácií niektorých pracovných miest vo výro-
novanie a riadenie podniku. Existuje niekoľko riešení a pod- be, s cieľom získať čo najlepšie využitie výrobných zdro-
porných nástrojov, ktoré pomáhajú odhaliť„správne“ nastave- jov podľa osobitných kritérií resp. minimalizácie danej
nie systému a riešiť vzniknuté komplikácie, ktoré nastanú vo kriteriálnej funkcie. Systém na rozvrhovanie výroby je sys-
výrobnom procese. Sú to na počítačovej simulácii založené tém riadenia, ktorý je súčasťou väčšieho a zložitejšieho plá-
pokrokové prístupy, ktoré pomáhajú optimalizovať výrobné novacieho a riadiaceho výrobného systému. Poskytuje infor-
a logistické procesy. V súčasnosti sa čoraz viac podnikov zao- mácie, ktoré ostatní manažéri potrebujú pre ďalšie plánovacie
berá myšlienkou rekonfigurovateľných výrobných systémov, a kontrolné funkcie. Nakoľko sú odhadované časy nespráv-
ktoré rýchlo reagujú na meniace sa trhové podmienky a po- ne (často naozaj len dohady) a nastávajú neočakávané
žiadavky. udalosti, vzniká problém dodržania stanoveného rozvrhu.
Preto sa k rozvrhovaniu často pridružuje simulácia, ktorá sa
Rekonfigurovateľné výrobné systémy ako podporný nástroj rozhodovania, analýzy, optimalizácie
Výrobcovia sa snažia svoje produkty prispôsobiť novým po- a predpovedania používa hlavne na optimalizáciu procesov,
žiadavkám zákazníkov a využívať existujúce trhové medzery, plánovania a riadenia výroby, projektovania a analýzu výrob-
čo prináša vysokú fragmentáciu trhu s nízkymi predávanými ných systémov, zlepšovanie logistických koncepcií, školenie
objemami, ktoré sú často navyše ovplyvnené aj konkurenč- pracovníkov, atď. Jej podstatou je experimentovanie s mode-
ným prostredím. Klesajúce výrobné objemy si vyžadujú nové, lom systému, a tým hľadanie riešení problémov reálnych sys-
pokrokové riešenia výrobných systémov, ktoré budú schopné témov, alebo vhodného návrhu konceptuálnych systémov.
uskutočňovať rýchle zmeny v kapacite a funkcionalite. Klasic- Prijateľné výsledky sú potom aplikované na reálny systém.
ké riešenia sa stávajú neefektívne a prakticky nepoužiteľné.
Avšak o problematike rozvrhovania a simulácie zvyčajne
Tu prichádzajú na scénu rekonfigurovateľné výrobné systé- uvažujú zväčša výskumníci z rozdielnych odvetví. Tradičné
my, ktoré sú založené na modulárnej štruktúre systémových prístupy pre rozvrhovanie sú matematického charakteru. Si-
prvkov, čím pri nízkych výrobných nákladoch ručia za vysokú mulačné techniky sú používané na riešenie problému, ktorý
kvalitu výroby a svojou schopnosťou rýchlej transformácie nemožno vyriešiť prostredníctvom analytických metód, pre-
funkcionality s ohľadom na požiadavky v dopyte dokážu efek- tože je buď príliš zložitý, alebo analytický popis sám o sebe je
tívne reagovať na turbulentné trhové prostredie a vyrovnať sa nemožný. V tejto fáze môže simulácia priamo alebo nepriamo
s rizikami globalizácie. odvodiť pokyny pre riadenie výroby.

Výroba produktov v mnohých variantných prevedeniach Simulácia sa v rámci prístupu riadenia výroby môže používať
si obyčajne vyžaduje väčší počet dielcov a ich modulárnu na generovanie simulačného harmonogramu a na rafiná-
konfiguráciu. Variantnosť výrobkov umožňuje výrobcovi ciu počiatočného rozvrhu priamo simuláciou (generovanie)
presnejšie a lepšie uspokojovať požiadavky zákazníkov, avšak a na zlepšenie existujúcich harmonogramov, zvyčajne pre
na druhej strane si takýto progres vyžaduje výrobný systém krátku časovú periódu. Cieľom ďalšieho použitia simulácie

1/2017 23

digitálny podnik

je vyhodnotiť niektoré stratégie nastavenia parametrov pre jednotlivé stanice. Každý typ má definované vlastné operačné
daný systém riadenia výroby. Tretie využitie simulácie je časy, pričom každý druh výrobku je opracovávaný na inej kom-
v emulácii rozvrhovacieho systému a v jej použití na hodno- binácii strojov. Montážne úkony prebiehajú priamo na perifér-
tenie prístupov deterministického rozvrhovania. V tejto situ- nych robotických zariadeniach, ktoré zároveň prevážajú rámy
ácii rozvrhovací prístup produkuje výrobné inštrukcie, zatiaľ medzi stanicami a reprezentujú prvok rekonfigurovateľného
čo simulačný model sa využíva k reprezentovaniu základného výrobného systému. Tým sa šetrí čas na vykladanie a naklada-
systému a základného procesu. nie materiálu na jednotlivých staniciach, a odstránia sa zásoby
(ktoré predstavujú pre podnik držanie finančných prostriedkov,
Simulačný model výrobného systému teda náklady) v zásobníkoch strojov. Odberateľ požaduje z kaž-
Problém rozvrhovania sa radí medzi problémy s vysokou dého typu rámu rovnaký počet kusov, preto výroba prebieha
výpočtovou náročnosťou, ktorá rastie exponenciálne s ná- v sekvenciách. Pri piatich prvkoch súboru výrobkov A, B, C, D, E
rastom počtu úloh a je spojená s veľkým počtom možných je počet možných permutácií bez opakovania 120.
permutácií poradia úloh a operácií. V rámci rozvrhovania sa
môžu riešiť tri kategórie problémov: rozvrhovanie výlučne P (n) = n!; P (5) = 5! = 120
v poradí, výlučne v alokácii zdrojov, alebo kombinované roz-
vrhovanie alokácie zdrojov. Riešeným problémom v našom Počet ťahačov sa varioval od 5 po 20 ks. Úlohou simulácie
simulačnom modeli je rozvrhovanie výlučne v poradí, t.z. rie- bolo určiť sekvenciu toku výrobkov a počet AGV ťahačov tak,
ši sa problém takého poradia, aby sa dosiahli jednotlivé kroky aby bol výrobný výkon čo najvyšší.
v najkratšom možnom čase.
Výsledky simulačných experimentov
Výrobný systém sa skladá zo základného systému, ktorý obsa- Bolo vykonaných 120 simulačných experimentov, t.z. všetkých
huje všetky zdroje, t.j. stroje a manipulačné prostriedky. Prislú- možných kombinácií poradia výrobkov, pre počty periférnych
chajúci základný proces je potom určený úlohami, ktoré spot- robotických vozíkov 5-20, čo je spolu 1920 simulačných behov.
rebúvajú kapacity zdrojov v priebehu ich spracovania. Postup Sledovaným obdobím bola jedna osemhodinová zmena, pri-
prideľovania zdrojov k jednotlivým úlohám je ovplyvnený pro- čom sa zohľadňovala nábehová doba výroby (tiež 8 hodín), po-
cesom riadenia výroby, ktorý sa vykonáva pomocou systému čas ktorej sa systém naplní a dostane do rovnovážneho stavu.
riadenia výroby. Z výsledkov vidieť, že od počtu 12 AGV ťahačov sa už výrobný
výkon nezvyšuje, a aj rozdiely medzi maximálnym a mini-
Simulovaný výrobný systém (obr. 1) pozostáva z 10 pracov- málnym výrobným výkonom pri tom istom počte vozíkov sa
ných staníc S1 – S10, na ktorých sú montované rôzne kompo- zmenšujú. Pri počte AGV ťahačov 10 je rozdiel medzi maximál-
nenty na privážané rámy A až E, a operačné časy sa pohybujú nym a minimálnym možným zmenovým výrobným výkonom
v rozmedzí 20 až 80 sekúnd. AGV ťahač s kapacitou 1 ks naloží (v závislosti od poradia výrobkov) až 134 kusov, čo predstavuje
vo vstupnom sklade jeden typ rámu a postupuje po dráhe cez takmer 20 % z možného maximálneho výkonu.

Obr. 1 Simulačný model rekonfigurovateľného výrobného systému

24 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

digitálny podnik

možné nájsť v značne kratšom čase. Ak je simulácia využitá na
hodnotenie výkonnosti určitého prístupu rozvrhovania výroby,
šetria sa tým aj finančné prostriedky.

Tento článok vznikol s podporou projektu APVV-0755-12 spo-
lufinancovaného zo zdrojov Agentúry na podporu výskumu
a vývoja SR.

Obr. 2 Výsledky simulačných behov – porovnanie sekvencií výrob- Literatúra
kov s najvyšším a najnižším výrobným výkonom pri rôznom počte
použitých AGV Gregor, M., Haluška, M. 2015. Rekonfigurovateľné výrobné systémy - Vý-
robné systémy budúcnosti. Štúdia. CEIT, 2015, Žilina.
Tu sa ukazuje, že aj keď ide o zjavne jednoduchý príklad, zo- Palajová, S., Gregor, M. 2013. Concept of the System for Optimization of
radenie piatich typov výrobkov, pri toľkých možných kombi- Manufacturing Processes [Koncept systému pre optimalizáciu výrobných
náciách je nájdenie optimálneho rozvrhu neľahké. S podpo- procesov]. In Advances in sustainable and competitive manufacturing
rou simulácie a správne sledovaných výstupných štatistík má systems : 23rd international conference on Flexible automation and in-
manažér všetky podklady k vytvoreniu prehľadu finančných telligent manufacturing. 2013, Porto, Portugal. ISBN 978-3-319-00556-0.
kalkulácií z hľadiska počtu použitých AVG vs. výrobný výkon, p. 135-145.
či vyťaženia jednotlivých pracovísk. Figa, Š. 2012. Rozvrhovanie výroby s podporou simulácie a evolučných me-
tód. Doktorandská dizertačná práca. Žilinská univerzita v Žiline, Strojnícka
Záver fakulta, Katedra priemyselného inžinierstva. 127 s. 2012, Žilina.
Pri dnešných náročných zákazníkoch, rýchlo meniacom sa
dopyte a rýchlo sa meniacich podmienkach trhu, sa do po- Ing. Radovan Furmann, PhD.
predia dostávajú „nastaviteľné“ výrobné systémy, ktoré dokážu CEIT, a.s.
promptne reagovať na zmeny, no zároveň sú veľmi náročné na Adresa: Univerzitná 8661/6A
plánovanie a riadenie. Prijatím simulácie do procesu rozvrho-
vania sa môže značne znížiť výpočtová záťaž optimalizačného 010 08 Žilina
procesu, pretože najlepšie riešenie podnikových procesov je E-mail: [email protected]

Ing. Slavomír Dilský, PhD.
CEIT, a.s.
Adresa: Univerzitná 8661/6A

010 08 Žilina
E-mail: [email protected]

1/2017 25

tvorba rozvrhov

Rozvrhovanie I:
Programovanie ohraničení

Michal GREGOR, Tomáš GREGOR, Matej KOVALSKÝ

Problémy rozvrhovania sa veľmi často vyskytujú v praxi, a to naprieč širokým
spektrom odvetví. Účinným prostriedkom na ich riešenie sú metódy diskrét-
nej optimalizácie. Jednou z najobľúbenejších je programovanie ohraničení.

Abstract nia ohraničení na hre Sudoku, ktorá ich umožňuje ilustrovať
Článok je prvým zo série článkov o rozvrhovaní. Poskytu- jednoduchým vizuálnym spôsobom. Nasledujúci článok sa
je vysokoúrovňový pohľad na jednu z najobľúbenejších bude venovať nástroju MiniZinc a ukáže, ako možno pomo-
metód používaných na tvorbu rozvrhov - na programovanie cou neho prakticky implementovať a vyriešiť jednoduchý
ohraničení. Článok ilustruje základné princípy programova- rozvrhovací problém.

Úvod kde a v akom formáte budú uložené, ako sa zabezpečí efektív-
ne vyhľadávanie v nich, ich spracovanie, aktualizácia, vymazá-
V praxi – a to naprieč mnohými odvetviami – sa vyskytuje celá vanie a pod. Koncové aplikácie potom už len používajú hotový
škála problémov, v ktorých sa vyžaduje nájsť riešenie spĺňa- databázový systém. Pomocou dopytov v určitom deklaratív-
júce viacero stanovených ohraničení (a prípadne maximali- nom jazyku (napr. v SQL) špecifikujú, o aké dáta majú záujem,
zujúce aj ďalšie indikátory kvality). Tento typ problémov sa aké operácie chcú vykonať a pod. Od toho, akým spôsobom
v kontexte metód umelej inteligencie, resp. diskrétnej op- databázový systém ich požiadavky vyrieši, už môžu abstraho-
timalizácie, nazýva problémami spĺňania ohraničení (angl. vať. Podobný prístup je možné aplikovať aj v iných oblastiach
constraint satisfaction problems; CSP). Ako príklady môžeme – napríklad pri riešení zložitých problémov spĺňania ohraničení
spomenúť tvorbu rozličných druhov rozvrhov, problém sme- a diskrétnej optimalizácie, ako sme o nich hovorili vyššie. Keďže
rovania vozidiel (povedzme v rámci interného logistického silné metódy diskrétnej optimalizácie je pomerne ťažké kvalit-
systému), ale aj mnoho iných problémov s podobnou štruk- ne implementovať, môže byť vhodné ponechať aj túto úlohu
túrou. Tento typ úloh je veľmi náročné efektívne riešiť. Bol pre špecialistom – podobne ako to robíme pri databázových systé-
ne v minulosti navrhnutý veľký počet metód – niektoré z nich moch. Užívateľská aplikácia (napr. systém na tvorbu rozvrhov)
sú úspešnejšie, iné menej úspešné. Väčšina silných metód potom použije už hotový nástroj na diskrétnu optimalizáciu,
z tejto oblasti sa však pomerne komplikovane implementuje. ktorému pošle opis príslušného problému v preddefinovanom
Ak má byť implementácia navyše robustná a dobre optima- deklaratívnom jazyku. Získané riešenie môže ďalej spracovať,
lizovaná z hľadiska výpočtových a pamäťových nárokov, ne- vizualizovať a pod. Jedným z nástrojov, ktoré takýto prístup
musí byť vôbec jednoduché ju vytvoriť. v súčasnosti umožňujú, je nástroj MiniZinc [1].

Špecializované nástroje a deklaratívne jazyky Ciele a obsah článku
S podobným typom ťažkostí sa stretávame aj v iných oblas- Tento článok je prvým zo série článkov na tému automatic-
tiach informačných technológií (IT). Ako typický príklad mô- kej tvorby rozvrhov. V sérii si kladieme niekoľko cieľov. Prvým
žeme spomenúť databázové systémy. Spočiatku si v IT každá z nich je poskytnúť čitateľovi vysokoúrovňovú predstavu
softvérová aplikácia riešila ukladanie a správu dát samostatne. o tom, akým spôsobom môže automatizovaný nástroj dis-
Jej autori zvolili formát, v ktorom sa dáta budú ukladať a ná- krétnej optimalizácie tvoriť rozvrhy. Preto sa v prvom člán-
sledne ho implementovali. Postupne sa však ukázalo, že tento ku budeme venovať jednej z najobľúbenejších metód, kto-
prístup je neudržateľný – najmä v prípade aplikácií, ktoré potre- ré vedia riešiť tento problém (a ďalšie príbuzné úlohy). Ide
bujú efektívne pracovať s väčšími objemami dát.Riešením bol o metódu známu pod názvom programovanie ohraničení.
nástup databázových systémov. Implementáciu ich jadra riešia Pri jej výklade nepôjdeme príliš do hĺbky – ide nám len o vy-
špičkoví špecialisti. Im delegujeme vytvorenie a správu zložité- budovanie základnej intuície.
ho zdrojového kódu, ktorý priamo pracuje s dátami, t.j. určuje

26 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

tvorba rozvrhov

V nasledujúcom článku zo série potom predstavíme nástroj Obr. 1 Hra Sudoku – rozdelenie na Obr. 2 Hra Sudoku.
MiniZinc [1], ktorý umožňuje pomocou pomerne jednoduché- štvorce.
ho deklaratívneho jazyka modelovať rôzne problémy diskrétnej
optimalizácie a automaticky ich riešiť – s použitím viacerých Ilustrácia hracieho poľa je na Obr. 2. Vyplnené hracie pole
metód diskrétnej optimalizácie. Po tom ako v kompaktnej forme je na Obr. 3. Ak máme Sudoku opísať ako problém spĺňania
predstavíme základné informácie o tomto nástroji, využijeme ohraničení, premenné X budú tvoriť hodnoty jednotlivých
ho na modelovanie a riešenie jednoduchého problému rozvr- políčok (dokopy ich bude 9 × 9). Definičný obor každej
hovania. To nám jednak umožní lepšie ilustrovať všetky uvedené z nich je D = {1,2,…,9}. Ohraničenia zase vyplývajú z vyššie
koncepty, a jednak môže vytvorený model poslúžiť ako základ uvedených podmienok.
neskoršieho praktického riešenia pre rozvrhovanie.

Programovanie ohraničení

Prvou témou, ktorej sa budeme venovať, je metóda známa ako
programovanie ohraničení. Ide o jednu z najobľúbenejších me-
tód diskrétnej optimalizácie – najmä pokiaľ ide o tvorbu rozvr-
hov. Ako sme už povedali, pri jej opise nepôjdeme príliš do hĺbky
– ide nám skôr o vybudovanie základnej intuície, ktorá nám ne-
skôr pomôže plnšie porozumieť, akým spôsobom hľadá nástroj
MiniZinc riešenia pre naše modelové problémy. Princíp progra-
movania ohraničení budeme ilustrovať na hre Sudoku, ktorá
nám umožní všetky základné koncepty ilustrovať veľmi zrozumi-
teľnou grafickou formou. K modelovaniu praktických problémov
sa vrátime neskôr – keď tieto základné koncepty preberieme.
Programovanie ohraničení rieši typ problémov označovaný
v literatúre pojmom problémy spĺňania ohraničení (z angl. con-
straint satisfaction problem; CSP). Tento typ problémov vieme
charakterizovať prostredníctvom [2]:

rozhodovacích premenných (so zadanými definičnými Obr. 3 Hra Sudoku - riešenie.
obormi),
Ako vidno, hra Sudoku sa dá veľmi prirodzeným spôsobom
množiny ohraničení, ktoré špecifikujú, aké vzťahy musia reprezentovať ako problém spĺňania ohraničení (CSP).
medzi premennými platiť, aby bolo riešenie prípustné. Ak máme Sudoku rozmeru 9 × 9 a F políčok už má stanovené
hodnoty, máme 9 × 9 − F premenných, ktorých hodnoty
Hra Sudoku musíme stanoviť. Definičný obor každej z nich bude
Di = {1,2,…,9}. Počiatočný stav môžeme ilustrovať tak, že do
Dobrým príkladom problému spĺňania ohraničení je hra Su- každého prázdneho políčka vpíšeme všetky hodnoty, ktoré
doku. Použijeme ju preto ako príklad na ilustráciu základných daná premenná môže nadobúdať. Príklad je na Obr. 4.
princípov programovania ohraničení. Hra Sudoku pozostáva
z hracieho poľa určitých rozmerov – najčastejšie 9×9. Pole je Ako vidno, v hracom poli na Obr. 4 je preddefinovaných 31
navyše rozdelené na 9 štvorcov rozmerov 3 × 3 (viď Obr. 1). políčok. Doplniť teda treba zvyšných 50 políčok, z ktorých
Každé políčko môže obsahovať číslo od 1 po 9. Na začiatku každé môže obsahovať hodnoty od 1 po 9 tak, aby boli
hry sú niektoré políčka už vyplnené – ostatné treba doplniť splnené všetky ohraničenia.
tak, aby boli splnené predpísané podmienky:

Dopĺňané čísla musia byť z rozsahu 1 až 9.

Žiadne číslo v rámci toho istého stĺpca sa nesmie opakovať
viackrát.

Žiadne číslo v rámci toho istého riadku sa nesmie opakovať
viackrát.

Žiadne číslo v rámci toho istého štvorca sa nesmie opako-
vať viackrát.

1/2017 27

tvorba rozvrhov

Ak následne budeme ilustrovať príklad stĺpcového ohraničenia
na ôsmom stĺpci, získame Obr. 6b. Ako vidno, vylučujeme hod-
noty 9, 6, 7 a 1.

Obr. 4 Definičné obory premenných v hracom poli Sudoku. Obr. 6a Príklad riadkového ohraničenia.

Aplikácia ohraničení hry Sudoku

O ohraničeniach hry Sudoku sme hovorili vyššie; teraz ich
budeme ilustrovať na príklade. Ako prvé ohraničenie sme
uviedli, že dopĺňané čísla musia byť z rozsahu 1 až 9. Toto
ohraničenie sme už zahrnuli pri určení definičného oboru
premenných, ďalej ho teda uvažovať nemusíme. Ostatné
ohraničenia prejdeme teraz postupne.

Štvorcové ohraničenia
Začnime štvorcovými ohraničeniami. Princíp budeme ilustro-
vať na štvorcovom výseku z ľavého horného rohu, ktorý je na
Obr. 5a. Ako vidno, tri políčka už majú preddefinované hod-
noty: x22 = 5; x x31 = 3; x33 = 4. Keďže tie isté hodnoty sa v rámci
štvorca nesmú opakovať viackrát, je jasné, že z definičných
oborov ostatných premenných môžeme čísla 3, 4 a 5 vylúčiť,
ako to ilustrujú Obr. 5b a Obr. 5c. Aplikujme teda obdobným
spôsobom štvorcové ohraničenia na všetky štvorce a pokra-
čujme ďalej riadkovými a stĺpcovými ohraničeniami.

(a) (b) (c) Obr. 6b Príklad stĺpcového ohraničenia.
Obr. 5 Postup pre ľavý horný štvorcový výsek.
Ohraničenia aplikujeme opakovane
Riadkové a stĺpcové ohraničenia Ak aplikujeme ohraničenia pre všetky štvorce, riadky a stĺpce,
Príklad aplikácie riadkového ohraničenia pre prvý riadok je na získame Obr. 7. Ako vidno, definičné obory niektorých pre-
Obr. 6a. Ako vidno, v riadku sa vyskytuje jedna preddefinovaná menných sa po aplikácii ohraničení zúžili na jedno konkrét-
hodnota – číslo 9, ktorú je potrebné vylúčiť z definičných oborov ne číslo (čísla zvýraznené oranžovou farbou). Je zrejmé, že ak
všetkých ostatných premenných v danom riadku. teraz ohraničenia aplikujeme znovu, budeme z definičných
oborov niektorých premenných vedieť vylúčiť ďalšie čísla:
napr. v druhom riadku a deviatom stĺpci sa už nesmie nachá-
dzať číslo 8. Takisto ho je potrebné vylúčiť aj zo štvorca č. 3.
Obdobne pre ďalšie čísla – výsledok je na Obr. 8.

28 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

tvorba rozvrhov
lizujeme tak, že vyberieme ľubovoľnú z možností a pokračujeme
v riešení tým istým spôsobom ako doteraz. Ak sa ukáže, že pre
zvolenú hodnotu problém nemá riešenie, vrátime sa späť a zvolí-
me niektorú inú z dostupných hodnôt (prehľadávanie s návratom
– angl. backtracking). Pre premennú x11 sme zatiaľ nevylúčili hod-
noty 1 a 6. Pokúsme sa teda zvoliť x11 = 1 a od toho bodu znovu
aplikovať ohraničenia. Postup ilustruje Obr. 10.

Obr. 7 Po aplikácii ohraničení vieme určiť niektoré hodnoty.

Obr. 9 Stav po aplikácii ohraničení.

Obr. 8 Výsledok po ďalšom kroku aplikácie ohraničení. Obr. 10 Volíme hodnotu 1 pre x11.

Vidno teda, že ohraničenia nestačí aplikovať len raz – treba ich Vetvenie, ku ktorému tu dochádza, schematicky zobrazuje
aplikovať opakovane až dovtedy, keď už pomocou nich nevieme Obr. 11. Ako vidno, volíme hodnotu 1, pre ktorú ďalej pokra-
vylúčiť ďalšie prvky z definičného oboru žiadnej premennej. Za čuje postup hľadania riešenia. Hodnota 6 zostáva zatiaľ bo-
zmienku stojí aj to, že (ako by sme si pri ručnej aplikácii postupu kom – použijeme ju v prípade, že dôjde k návratu.
rýchlo všimli) netreba zakaždým uvažovať úplne všetky ohraniče-
nia – stačí znovu aplikovať ohraničenia týkajúce sa tých premen- Návrat
ných, ktorých definičný obor sa v poslednom kroku zmenil. Inými Voľbou x11 = 1 sa nám opäť otvorila možnosť vylúčiť aplikáciou
slovami – ak sa zmení definičný obor premennej xij, má zmysel ohraničení niektoré hodnoty z definičných oborov premenných.
znovu aplikovať len ohraničenia pre riadok, stĺpec a štvorec, v kto-
rom sa xijnachádza. Ak aplikácia týchto ohraničení vedie k zmene
pre ďalšie premenné, prirodzene sa pokračuje obdobne aj pre ne.

Vetvenie

Ak ďalej opakovane aplikujeme ohraničenia, získame napokon
konfiguráciu na Obr. 9, z ktorej už nemožno vylúčiť ďalšie hodno-
ty. Musíme preto hodnotu niektorej premennej zvoliť. Voľbu rea-

1/2017 29

tvorba rozvrhov

Takto získame konfiguráciu na Obr. 14. Tu sa opäť dostaneme do
situácie, kedy dôjde k vetveniu. Tento raz volíme hodnotu pre-
mennej x14 = 3 (vetvenie na Obr. 12). Pri ďalšom riešení vznikne
nová situácia – ako vidno na Obr. 15, definičný obor premennej
x46 sa celkom vyprázdnil – nevieme teda pre túto premennú
zvoliť takú hodnotu, ktorá by bola schopná splniť ohraničenia.
Ako sme povedali, v takomto prípade musíme uskutočniť návrat
k poslednému vetveniu – hodnotu x14= 3 teda zamietneme a na-
miesto nej volíme x14= 7 ako to ilustruje Obr. 13. Ďalej by sme po-
stupovali obdobne; v našom prípade už opakovanou aplikáciou
ohraničení dospejeme k riešeniu bez ďalšieho vetvenia.

Obr. 11 Vetvenie pre x11. Obr. 12 Vetvenie pre x14. Obr. 13 Vetvenie pre x14- návrat. Obr. 15 Stav po aplikácii ohraničení – prázdny definičný obor.

lematiky diskrétnej optimalizácie – pokrývajúci aj ďalšie metódy –
poskytuje aj Coursera kurz prof. Hentenrycka [7]. V ďalšom článku
zo série budeme stavať na získanej intuícii. Budeme sa venovať
nástroju MiniZinc [1], pomocou ktorého si prakticky namodelu-
jeme jednoduchý problém rozvrhovania a následne ho vyriešime.

Tento článok bol vytvorený s podporou projektu KEGA 004ŽU-4/2016 -
Využitie technológií rozšírenej a virtuálnej reality vo výučbe predmetov
zameraných na projektovanie výrobných a logistických systémov.

Obr. 14 Volíme hodnotu 3 pre x14. Literatúra

Stratégie vetvenia [1] Welcome to MiniZinc. [online]. URL: <http://www.minizinc.org/> (cit. 2017-
Keďže pri vetvení máme možnosť vybrať si premennú, ktorej 05-09).
hodnotu budeme voliť, vyvstáva otázka, ktorú premennú je naj- [2] Rossi, F. –Van Beek, P. –Walsh,T. Handbook of constraint programming. Elsevi-
lepšie vybrať, resp. ktorú jej hodnotu zvoliť. V tejto súvislosti je prí- er, 2006. ISBN 978-0-444-52726-4.
pustných viacero spôsobov – existujú viaceré stratégie vetvenia [3] Smith, B. A tutorial on constraint programming. University of Leeds, School of
– môžeme sa napríklad pokúšať voliť premenné s čo najmenším Computer Studies, 1995.
počtom zostávajúcich hodnôt, aplikovať určitú heuristiku, alebo [4] Apt, K. Principles of constraint programming. Cambridge University Press,
jednoducho zvoliť povedzme prehľadávanie do hĺbky. 2003. ISBN 978-0-521-82583-2.
[5] Barták, R.Theory and practice of constraint propagation. In Proceedings of the
Záver 3rdWorkshop on Constraint Programming in Decision and Control, vol. 50. 2001.
[6] Gregor, M. Programovanie ohraničení. Štúdia CEIT-Š006-12-2014, Žilinská uni-
V článku sme predstavili vysokoúrovňový úvod k metóde diskrét- verzita, CEIT, 2014.
nej optimalizácie známej ako programovanie ohraničení. Jej [7] Hentenryck, P. V. Discrete Optimization. [online]. URL: <https://www.coursera.
princípy a vlastnosti sme ilustrovali na príklade hry Sudoku. Existuje org/learn/discrete-optimization> (cit. 2017-05-27).
prirodzene aj formálnejší výklad – je ho možné nájsť v mnohých
zdrojoch, napr. v niektorom z [2, 3, 4, 5, 6]. Dobrý úvod do prob- Ing. Michal Gregor, PhD.
Katedra riadiacich a informačných systémov
Žilinská univerzita v Žiline
Adresa: Univerzitná 8215/1

010 26 Žilina
E-mail: [email protected]

Ing. Tomáš Gregor
Katedra priemyselného inžinierstva
Žilinská univerzita v Žiline
Adresa: Univerzitná 8215/1

010 26 Žilina
E-mail: [email protected]

Ing. Matej Kovalský
Katedra priemyselného inžinierstva
Žilinská univerzita v Žiline
Adresa: Univerzitná 8215/1

010 26 Žilina
E-mail: [email protected]

30 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

nové technológie

Rozvoj výkonných tuholátkových laserov
a nové požiadavky na ich optické materiály

Grigori DAMAZYAN, Juraj KAJAN, Štefan MEDVECKÝ, Miroslav MIKITA

Laser sa stal dôležitým nástrojom na vytváranie ďalšej generá-
cie inovatívnych technológií. [1] V posledných 5 až 10 rokoch
bolo možné sledovať vývoj trhu fotoniky (s rastom 5-10% roč-
ne). Niektoré prelomové oblasti, ako napríklad aditívna tech-
nológia, vláknové, diódové a diskové lasery - rástli s vyššou
rýchlosťou - až 30-60% ročne. [2]

Svetový trh v oblasti fotoniky rástol každoročne asi o 10-20%, Obr. 2 Zariadenie HiPER pre výskum laserom riadenej termojadrovej
za posledných 10-15 rokov - o 5-10%, a mal v rokoch 2012- fúzie [3]
2013 objem 300-420 miliárd USD ročne. V roku 2015 dosiahol
sumu 480-500 miliárd dolárov. V posledných 5-10 rokoch je Vzhľadom na výskum trhu s fotonikou a rýchly vývoj lasero-
viditeľné priame prepojenie medzi vývojom trhu v oblasti fo- vých technológií môžeme s istotou povedať, že dopyt po la-
toniky a celkovou hospodárskou situáciou vo svete. Európa serových a optických kryštáloch bude stále narastať. Aj z toh-
vytvára približne 20% trhu, 24% trhu s optickými komunikač- to dôvodu sa spoločnosť CEIT, a.s. rozhodla rozšíriť výskumné
nými zariadeniami a v odvetví osvetlenia podiel európskej a výrobkové portfólio divízie Materials Engineering o aktívne
produkcie dosahuje 40%. [2] materiály pre lasery.

Obr. 1 Výnosy z laserov a predpoveď na rok 2017 [1] Diódou čerpaný tuholátkový laser (DPSSL- Diode-Pum-
ped Solid-State Laser)
Rozpočet podpory pre výskum a vývoj Európskej komisie pre Aktívny materiál v DPSSL môže mať 3 typy tvarov. Je to tvar
disku, dosky alebo tyče. Na obr. 3 je všeobecná architektúra
fotoniku - 120 miliónov eur ročne (v záverečnom siedmom diódou čerpaného tuholátkového laseru. Šípky indikujú smer
energetického toku. Modrá farba ukazuje smer čerpania ener-
rámcovom programe), projekty sa financujú len na základe pa- gie z diód, červená smer odoberania tepelnej energie, žltá
fluorescenčné žiarenie a zelená vyznačuje aktívnym materi-
rity s podnikaním. V rokoch 2013 - 2020 sa plánovalo investovať álom generované laserové žiarenie. [4]

7 miliárd eur do vývoja európskej fotoniky vrátane 1,4 miliardy Kryštály ytrito-hlinitého granátu Y3Al5O12 (YAG) majú vý-
nimočný súbor vlastností, ktoré z nich robia veľmi vhodný
z rozpočtu Európskej komisie. [2] Technologická platforma materiál pre tuholátkové lasery [9]. Sú priehľadné vo veľmi
širokom rozsahu spektra (0,2 až 5 mikrónov), sú mechanicky
„Photonics 21“ (s približne 2 000 členmi) poskytuje od roku odolné, majú vysokú odolnosť voči žiareniu a majú tepelnú
vodivosť len mierne nižšiu ako korund Al2O3. Najbežnejší-
2003 ideologické vedenie európskej fotonickej občianskej mi spôsobmi získania YAG sú metódy smerovej kryštalizácie
(Czochralski, Bridgman, HDC - Horizontal directed crystal-
aplikácie. Najaktívnejšiu úlohu zohrávajú Nemecko, Francúzsko lization - horizontálne smerovaná kryštalizácia) pri rýchlosti
rastu 0,1 ... 5 mm / h [10]. V súčasnosti je technológia rastu
a Spojené kráľovstvo. Je potrebné vybudo- kryštálov Czochralski pre YAG pomerne dobre vyvinutá [5].
Metóda HDC sa široko využíva pri výrobe žiaruvzdorných
vať tri mosty: „veda - technológia“, „techno- monokryštalických materiálov. Za výhody tejto metódy

lógia - výrobok“, „produkt - hromadná vý-

roba“. Stratégia rozvoja priemyslu by mala

zabezpečiť zosúladenie týchto mostov

a správny výber cieľov. [2] Video

1/2017 31

nové technológie

Obr. 3 Architektúra diódou čerpaného tuholátkového laseru - DPSSL [4]
a) Čelne čerpaný disk b) Bočne čerpaná doska c) Obvodovo čerpaný disk d) Čelne čerpaná tyč

možno tiež považovať relatívnu technickú a technologickú dopantami v celom objeme. To na druhej strane umožňuje
jednoduchosť, ktorá umožňuje pomerne lacné získavanie rezať prvky laserovej dosky s určitými geometrickými rozmer-
veľkých monokryštálov zafíru a granátu s vysokou optickou mi a s využitím celého objemu kryštálu [6].
kvalitou. Spôsob horizontálne smerovanej kryštalizácie spája
prvky riadenej kryštalizácie a zónového tavenia. Pri bežných Ďalším veľmi veľkým benefitom rastu YAG kryštálov metódou
metódach rastu (Czochralski, Bridgman) je celá zmes roztave- HDC je možnosť získať kryštál nielen s rovnomerne objemovo
ná. Pri HDC sa vytvorí miestne roztavená zóna medzi kryštá- rozloženým dopantom, ale aj s jeho gradientným rozložením.
lovým zárodkom a polykryštalickým aglomerátom (zmesou).
Kryštál rastie pozdĺž kontajnera so vsádzkou tak, že sa pomaly
pohybuje cez tepelný uzol obr. 5.

Metóda HDC umožňuje pestovať zafír ľubovoľnej kryštalogra- Obr. 4 Kryštály Nd: YAG, Er: YAG získané metódou HDC ,vľavo doskový
fickej orientácie v tvare dosiek s rekordnými veľkosťami, ktoré element Nd:YAG, vpravo diskový element Nd:YAG [6]
sa nedajú dosiahnuť inými metódami rastu. Technológia HDC
už bola úspešne použitá na pestovanie laserových kryštá-
lov. Pri Czochralskeho metóde je koncentrácia dopantov
v dôsledku vznikajúceho odstreďovania na periférii oveľa vyš-
šia ako v strednej časti pestovaného kryštálu počas ťahania
kryštálu v tvare valca z taveniny [5]. Preto je ťažké dosiahnuť
vyrezanie doskového prvku so špecifickými geometrickými
rozmermi s rovnomerným rozdelením. Pri metóde HDC nie je
prítomná odstredivá sila a existuje schopnosť regulovať kon-
vekčné prúdy v tavenine vďaka gradientu tepelného poľa.
Týmto je možné vytvárať kryštály s rovnomerne rozptýlenými

32 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

nové technológie

Toto rozloženie dopantu umožňuje až 35 %-nú redukciu Obr. 6 Monokryštál zafíru získaný metódou HDC (CEIT a.s., divízia Ma-
objemu aktívneho materiálu pri rovnakom výkone lasera [8].
To môže mať dramatický vplyv nielen pri laseroch v medicíne, terials Engineering)
priemysle, obrane ale aj pri výskumných projektoch ako je
napr. HiPER, ktoré sa snažia o energetickú samostatnosť Európy. 420x220x40mm. Rast kryštálov na báze oxidov Y3Al5O12 dopo-
Princíp výroby kryštálu s gradientným rozložením dopantu vaných prvkami ako sú napr. Er, Ce, Nd, Yb a ich kombináciami,
metódou HDC je v rozmiestnení vsádzky do kontajnera je po technologickej, časovej a energetickej stránke oveľa nároč-
pripomínajúci tvar lode obr.5a). V ústí sa nachádza zárodok, nejší. Z tohto dôvodu je pre tento tím zvládnutie technológie
ktorý určuje kryštalografickú orientáciu rasteného kryštálu. výroby materiálov pre vysokovýkonné lasery a optoelektroniku
Za zárodkom sa nachádza čistý zdrojový materiál Y3Al5O12. veľkou výzvou.
V koncovej časti sa nachádza zdrojový materiál s dopantom napr.
Nd. Pre začatie procesu rastu je potrebné dosiahnuť taveninu Dosiahnuté výsledky vznikli v rámci riešenia projektu Optima-
v trojuholníkovej časti kontajnera a mierne nataviť zárodok. lizácia výroby zafíru pre mikro a nanoelektroniku, ktorý je pod-
Potom posuvom kontajnera špecifickou rýchlosťou tepelným porovaný Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR
uzlom začína kryštalizácia od zárodku. V tejto sekcii rastie kryštál s využitím synergického efektu spolupráce s ruskými partnermi.
len z čistého zdrojového materiálu. Až pri dosiahnutí polohy,
v ktorej oblasť taveniny začína natavovať zdrojový materiál Literatúra
obsahujúci dopanty, sa tieto začínajú uvoľňovať do taveniny
obr.5b). Prirodzeným procesom kryštalizácie sa tieto dopanty [1] Laser Focus World http://www.laserfocusworld.com/articles/print/vo-
dostávajú z taveniny do kryštálu. Postupným roztavovaním lume-53/issue-01/features/annual-laser-market-review-forecast-where-ha-
vsádzky s dopantom sa jeho koncentrácia v tavenine zvyšuje, ve-all-the-lasers-gone.html
a tým aj jeho koncentrácia v rastenom kryštáli. [2] Centrum pre laserové technológie St. Petersburg – Ruská federácia http://
www.ltc.ru/newsltc/1/runok_photonika.shtml
Obr. 5 [3] Európske zariadenie pre výskum laserom riadenej termojadrovej fúzie – Hi-
a) schéma rozloženia vsádzky a umiestnenia zárodku (pohľad zhora PER http://www.hiper-laser.org/
na kontajner) [4] Diódou čerpaný tuholátkový laser http://opticalengineering.spiedigitallib-
b) oblasť taveniny bez dopantu rary.org/article.aspx?articleid=1378749
c) oblasť taveniny začínajúca natavovať vsádzku s dopantom [5]YAG s dopantom neodýmia : Kultivačné metódy a vlastnosti Г.П. Ковтун, А.И.
d) oblasť z celkovým roztavením dopantu, tu má tavenina maximálne Кравченко, А.П. Щербань, Kcharkov ústav fyziky a technológie, Ukraina
nasýtenie dopantom [6] Х.С.Багдасаров, Е.А.Фёдоров, В.И.Жеко и др. Дефекты и объёмное
1) vsádzka 2) ohrievač 3) oblasť taveniny z vyznačením prúdenia поглощение в кристалле Еr3+: Y3Al5O12 выращенные методом
v tavenine 4) krivka teplotného gradientu v tepelnom uzle 5) kryštál горизонтально направленной кристаллизации // Труды института общей
физики. Т. 19. Лазеры на кристаллах иттрий-эрбий-алюминиевого граната.
Skúsenosti spoločnosti CEIT, a.s. s rastom monokryštá- [7] Samvel Gyulbudaghyan - YAG crystal growth by HDC method
lu zafíru [8]Yb³+:YAG rast kryštálov s riadenou distribúciou dopantu M. Azrakantsyan, D.
Vývojový tím spoločnosti CEIT, a.s. má veľmi dobré skúsenosti Albach, N. Ananyan, V. Gevorgyan, J.-C. Chanteloup
s rastom veľkorozmerového ingotu kryštálu syntetického zafí- [9] Х.С.Багдасаров, И.И.Карпов, Б.Н.Трегумников. Выращивание кристалла
ru metódou HDC. Maximálne dosiahnuté rozmery ingotu sú иттрий-алюминиевого граната: Квантовая электроника.
[10] И.А.Бондарь, Л.Н.Королёва, Е.Т.Безрук. Физико-химические свойства
алюмината иттрия Неорг. материалы.

Ing. Grigori Damazyan, prof. Ing. Štefan Medvecký, PhD.,
Ing. Miroslav Mikita
CEIT, a.s.
Adresa: Univerzitná 8661/6A

010 08 Žilina
Slovenská republika
E-mail: [email protected]
Ing. Juraj Kajan

Katedra konštruovania a častí strojov
Žilinská univerzita v Žiline
Adresa: Univerzitná 8215/1

010 26 Žilina
E-mail: [email protected]

1/2017 33

inovácie

Technológie ako nástroj zvyšovania
konkurencieschopnosti podniku

Jozef HERČKO, Miriama MICHÁLIKOVÁ, Veronika HOLÁSKOVÁ, Juraj CHANO

Abstrakt Abstract
Článok predkladá základné informácie o najrozšírenejších Paper presents basic information about the most widely
a najvplyvnejších technológiách, ktoré vplývajú na konku- and the most influential technologies with high impact on
rencieschopnosť podniku. EFFRA (European Factories of the factories competitiveness. European Factories of the Futu-
Future Research Association) označuje výrazom podnik bu- re Research Association defined factories of the future as
dúcnosti také podniky, ktoré do svojej produkčnej a nepro- factories with implemented new technologies in produc-
dukčnej činnosti zavádzajú nové technológie. Zvyšovanie tion and non-production activities. Increase of technology
technologickej vybavenosti podniku sa priamo premieta level is directly transferred to effectivity and productivity of
na efektívnosti a produktivite podniku, čím sa podnik môže factory, what could mean reach of goal – to be factory of
dostať do cieľového stavu – stane sa podnikom budúcnos- the future. Paper briefly presents seven key technologies
ti. Článok stručne prezentuje sedem kľúčových technológií and presents their possibilities of use in factory.
a prezentuje ich možnosti využitia v podniku.

Cieľom podnikov je neustále držať krok s inováciami, 3D tlač (angl. 3D printing)
ktoré sú dostupné na trhu. Jednou z kľúčových ob-
lastí, ktoré budú mať v budúcnosti vplyv z hľadiska Virtuálna a rozšírená realita (angl. Virtual and Augmented
konkurencieschopnosti, sú inovácie v oblasti techno- reality)
logického vybavenia. Na to, aby sa podniky mohli stať
podnikmi budúcnosti, musia byť schopné skĺbiť využi- Big Data
tie najnovších a dostupných technológií v kombinácii Big Data možno definovať ako súbor techník a nástrojov
s princípmi pokrokového priemyselného inžinierstva. využívaných pre spracovanie a interpretáciu veľkých
Pri využívaní je nevyhnutné, aby podniky reflektovali objemov dát, ktoré sú generované rozširujúcou sa digita-
aktuálne vývojové trendy. Na základe toho je zostavený lizáciou obsahu, rozsiahlejším sledovaním ľudskej činnosti
zoznam technológií, ktoré môžu pre podnik znamenať a rozširujúcim sa Internetom vecí (ďalej IoT). Big Data súvisia
zásadný vplyv z hľadiska konkurencieschopnosti. Ten- so získavaním dát, ich analýzou, obchodným stykom, strojmi
to zoznam technológií slúži podniku ako základňa pre či vizuálnou analýzou. Ich využitie spočíva v odvodzovaní
posudzovanie vhodnosti nových technológií pre účely vzťahov, vytvorení závislostí a predpovedania výsledkov a
rastu výkonnosti a technologickej úrovne podniku. správania. Vyznačujú sa piatimi charakteristikami ako objem,
ktorý sa vzťahuje na veľkosť dát pre spracovanie a analýzu.
Na základe zostavenia zoznamu v súčasnosti dostupných Rýchlosť súvisí s tempom rastu dát a ich využitím. Rozma-
a využiteľných technológií sme zostavili zoznam siedmich nitosť znamená rozličné typy a formáty dát. Pravdivosť sa
technológií, ktoré sú podľa viacerých literárnych zdrojov ozna- týka presnosti výsledkov a analýzy údajov. Posledná vlastnosť
čené ako najprínosnejšie, resp. ich dopad na podnik je najväčší: predstavuje pridanú hodnotu a prínos, ktoré sú zabezpeče-
né spracovaním a analýzou údajov.
Veľké dáta (angl. Big Data)
Big Data ponúkajú široké možnosti pre zvyšovanie produkti-
Modelovanie a simulácia (angl. Modelling and Simulation) vity, rýchlejší rast podnikov. Strategický význam Big Data sa
v budúcnosti dostane ešte viac do popredia, k čomu dôjde
Internet vecí (angl. Internet of Things) v dôsledku IoT ako aj zrýchlenia a väčšieho množstva obje-
mov dát, ktoré sú prístupné a využiteľné. Svoje uplatnenie
Cloud (angl. Cloud) nájdu Big Data nielen v oblasti inovácií, ale môžu sa stať aj
konkurenčnou výhodou podniku.
Robotika (angl. Robotics)

34 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

inovácie

a obmedzení, čím sa dosiahne ich eliminá-
cia už na začiatku. Nedôjde tak k neefektív-
nej výrobe a produkcii nezhodných či ne-
kvalitných výrobkov.

Obr. 1 Schematické zobrazenie technológií Dosiahnutie cieľa udržateľnej výroby
si vyžaduje metódy a nástroje modelova-
nia, simulácie a predpovedania budúceho
správania sa výrobných procesov, vrátane
využívaných materiálov, zdrojov, systémov
a podnikov počas ich životného cyklu. Si-
mulácia teda predstavuje kľúčový nástroj,
ktorý vo veľkom pomáha porozumieť me-
chanizmu a fyzike strojov a prispieva tak
k zvýšeniu produktivity a šetreniu nákladov.
Po verifikácii simulačného modelu realizuje
analytik súbor simulačných experimentov.
Práve experimenty podporované počíta-
čom umožňujú podrobné preskúmanie
variantov správania sa systému v dlhšom
časovom horizonte za predpokladaných
podmienok. Poznatky získané uvedeným
spôsobom sa využívajú pre optimalizáciu
reálneho systému (Gregor, Medvecký, 2010).

V priemyselnej výrobe disponuje množstvo firiem obrovským Simulácia predstavuje osvedčený nástroj pre analýzu dy-
počtom senzorov na výrobných zariadeniach. Analýzou dát namických systémov. Simulácie pomáhajú pri identifikácii
z týchto senzorov je možné predvídať havárie a predchádzať najvhodnejšej riadiacej stratégie, čo vedie k optimalizácii vý-
im lepším naplánovaním servisných zásahov (prediktívny konu analyzovaného výrobného systému.
maintanance). Podobne sa dá postupovať pri servise akých-
koľvek zariadení.

Modelovanie a simulácia Obr. 2 Základné princípy počítačovej simulácie
Simulačné modelovanie a analýza predstavujú proces vytvára- Zdroj: Gregor, Medvecký, 2010
nia a experimentovania s automatizovanými matematickými
modelmi fyzického systému. Metódy simulácie a modelo- Internet of Things
vania sú založené na využití abstrakcie alebo modelu, ktorý Z pohľadu technológie je možné Internet of Things definovať
by sa mal správať podobne ako reálny systém. Modelovanie ako možnosť komunikácie a interakcie medzi strojmi, objekt-
vývoja objektov v podniku (napríklad produktov, procesov mi, prostredím alebo infraštruktúrou. Predstavuje pojem, ktorý
a výrobných zdrojov) si musí poradiť so širokým rozsahom spája ľudí, procesy, dáta a veci. Toto je možné prostredníctvom
širokospektrálnych dát a úrovňou detailov. Tieto dáta pochá- zberu množstva dát, ktoré sú ďalej spracovávané a umožňujú
dzajú z rozličných zdrojov, napríklad zo sledovania systémov, riadiť dané objekty.
plánovania výroby či hodnotenia výkonu nástrojov. Modelo-
vanie a simulácie vo výraznej miere prispievajú k zefektív-
neniu rozhodovacieho procesu. Prostredníctvom nich sa
môže realizovať virtuálna výroba a virtuálny podnik. Pod-
niky často nemôžu testovať rozličné podmienky, alternatívy a
dôsledky činností, a preto je simulácia atraktívna metóda pre
porozumenie uvedeným aspektom, pretože práve tá umož-
ňuje pochopiť dopad rôznych vstupov, čo vedie k lep-
šiemu predvídaniu následkov a dôsledkov reálneho systému.
Pri vývoji produktu simulácie zabezpečia identifikáciu bariér

1/2017 35

inovácie

IoT je možné využiť v oblas- Obr. 4 Internet of Everything
tiach riadenia a komunikácie
ako: machine-to-machine v ktorom pôsobia. Pohony potom následne vplývajú na
komunikácia, machine-to- toto prostredie a môžu ho meniť. Senzory zachytávajú me-
infrastructure komunikácia, chanické, optické, magnetické alebo tepelné signály, ktoré
Telehealth – monitorova- sa následne spracovávajú. Embedded processing sú zod-
nie, monitorovanie dopravy, Obr. 3 Základná rovnica IoT povedné za spojenie senzorov a pohonov s rádiovým vysie-
sledovanie tovaru na ces- (Zdroj: Fell, 2014) lačom a prijímačom. Využívajú sa v podobe microcontrollers.
tách, traffic management, Pripojenie inteligentných objektov môže mať podobu
diaľkové ovládanie a kontrola, kontrola a sledovanie životného rôznych sieťových topológií a nie sú obmedzené počtom
prostredia, automatizácia priemyselných aj domácich budov ani typom použitých komunikačných technológií. Základ-
(inteligentné domy) a možnosť sledovania množstva rôznych nou podmienkou fungovania IoT je Internet. Priaznivú bu-
aplikácií, miest ale aj zvierat a ďalších objektov. IoT využíva pro- dúcnosť pre IoT potvrdzuje stúpajúce množstvo ľudí, ktorí
striedky ako senzory, cloud, konektivitu, mikroprocesory a iné využívajú Internet. Je to oblasť, ktorá zmenila celú spoloč-
prvky, ktoré umožňujú plnenie jeho úloh. nosť a je v podstate nemožné predpokladať, že by sa prestal
v spoločnosti využívať. Práve naopak, bude stále pevnejšou
V podnikoch a celkovo v priemysle je väčšinou využívaný širší súčasťou ľudského života. Toto tvrdenie potvrdzujú aj štatis-
pojem, a to Internet of Everything. Tento pojem spája tri tiky zobrazené na obrázku (Obr. 5).
základné oblasti a to Internet of Things, Internet of People a
Internet of Services:

Internet of Services – súvisí s využívaním cloud-u, jeho
súčasťou sú napr. databázy, administratívne nástroje, ser-
very, pamäťová kapacita. Ich využitie je napr. pri dodáva-
teľských službách.

Internet of People – ľudia sú medzi sebou poprepájaní,
jednou z možností prepojenia a komunikácie sú sociálne
siete (Facebook, Twitter atď.). Ľudia sú stále riadiacou a
kontrolnou jednotkou procesov. Ľudia majú jednu zo zá-
kladných úloh v IoE.

Architektúru IoT tvoria tri základné stavebné kamene a to:
senzory a pohony, embedded processing, pripojenie a cloud.
Senzory slúžia na sledovanie a zistenie stavu prostredia,

Obr. 5 Počet užívateľov Internetu vo svete k mesiacu júl 2016
Zdroj: Internet live stats, 2016

36 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

inovácie

Cloud Štýl Wikipédie a inovácie založené na výrobe – každá oso-
Technológia cloud je pevne spätá s IoT - je jednou z jeho ba, inštitút alebo podnik môže zdieľať svoje skúsenosti,
základných zložiek. V súčasnosti je potrebné riešiť problémy znalosti a výrobné zdroje. V tom istom okamihu môže iný
a úzke miesta z oblasti informatizácie a výroby. Jednou z mož- podnik tieto informácie použiť pri svojich procesoch.
ností je riešenie pomocou súborov technológií, pre ktoré sa
využíva spojenie cloud manufacturing. Obsahuje viaceré Robotika
technológie ako cloud, IoT, technológie orientované na služ- Robotika súvisí s inteligentným výrobným systémom. Inteli-
by a iné výkonné technológie. Cloud manufacturing, ďalej gentný výrobný systém je socio-technický systém s auto-
ako CMfg, je nová výrobná paradigma funkčnosťou založená nómnou schopnosťou. Vďaka tejto schopnosti dokáže identi-
na sieťach. Tento systém sa skladá najmä z výrobných zdrojov, fikovať zmeny v systéme a impulzy okolia, ich príčiny a získané
schopností a aplikácie výrobného cyklu. CMfg má päť základ- poznatky využiť na reakciu, učenie sa, prispôsobovanie sa všet-
ných charakteristík, ktoré vypovedajú o podmienkach a mož- kým zmenám okolitého prostredia spôsobom podobným, ako
nostiach fungovania systému: by reagoval človek. Výhodou inteligentných výrobných systé-
mov je schopnosť rekonfigurability. Je to schopnosť rýchlo,
Poskytovanie služieb na vyžiadanie pre celý životný cyk- nákladovo efektívne reagovať na trhové a výrobkové zmeny.
lus výroby – poskytovateľ poskytne IT zdroje (ako server, Súčasťou inteligentných výrobných systémov sa stali priemy-
úložisko, siete a softvér) vo forme služby prostredníctvom selné roboty – manipulačné roboty a priemyselné roboty.
Internetu alebo iných podporných systémov (IaaS, PaaS, Manipulačné roboty sa používajú v rôznych priemyselných
SaaS) pre výrobný proces podniku. odvetviach. Ich podoba je najčastejšie zariadenie s „chápadla-
mi“, pomocou ktorých sa vykonávajú stanovené opakované
Podporované virtuálne organizácie – poskytované služby pohyby. Priemyselné roboty sú definované podľa ISO 8373
sú prispôsobiteľné presným požiadavkám. Cloud môže ako automaticky kontrolované, preprogramovateľné, viacúče-
reagovať okamžite a v prípade potreby je možné využitie lové manipulačné roboty, ktorú majú buď pevné, alebo mo-
virtuálnej reality. Systém je kompatibilný a má schopnos- bilné použitie. Rolu robotiky pre nasledovné roky potvrdzujú
ti pracovať s takýmito prostriedkami. Pomocou nich je aj prognózy Medzinárodnej federácie robotiky (International
možné jednoduchšie riešenie problémov, modelovanie. Federation of Robotics – IFR), ktoré predpovedajú pre rok 2019
využitie viac ako 2,5 milióna priemyselných robotov (viď Obr.6).
Inteligentné vnímanie výrobných zdrojov – systém doká-
že snímať, zaznamenávať stav a zmeny výrobných zdro- 3D tlač
jov. Prostredníctvom inteligentných senzorov, čiarových Rapid Prototyping slúži na automatizovanú výrobu fyzických
kódov atď. Toto využitie je najmä v oblasti logistiky. modelov pomocou tzv. pridávacích výrobných technológií.
Prvé techniky pre Rapid Prototyping sa začali využívať koncom
Znalosti inteligentnej výroby – znalosti sú pre systém 80. rokov najmä na výrobu modelov a prototypov súčiastok.
kľúčové. CMfg zhromažďuje všetky výrobné služby V súčasnosti sa používajú pre široké spektrum aplikácií a využí-
s vhodnými znalosťami. Zozbierané znalosti sa využívajú vajú sa aj na výrobu finálnych súčiastok v menších množstvách.
v každej fáze výrobného procesu.

Obr. 6 Celosvetové využitie priemyselných robotov

1/2017 37

inovácie

Technológie Rapid Prototyping využívajú virtuálne modely ký rozdiel. VR je úplne pohlcujúca a vnára užívateľa do izolova-
vytvorené pomocou systémov počítačom podporovaného nej reality, zatiaľ čo rozšírená realita je len čiastočne pohlcujúca.
navrhovania CAD, transformujú ich do virtuálnych tenkých Vo svete rozšírenej reality sa užívateľ môže rozhliadať pomocou
horizontálnych častí a potom vytvárajú po sebe idúce vrs- umelých objektov rozšírených vrstiev. V rozšírenej realite pou-
tvy až do ukončenia výroby modelu. Využívaním prídavnej žíva počítačový algoritmus senzory a markery, aby spozoroval
technológie výrobný stroj načítava dáta z CAD systému a aktuálnu pozíciu fyzických objektov a určil polohu tých simu-
následne vytvára vrstvy z kvapaliny, prášku alebo tenkého lovaných. Po tom, ako technológia vykreslí obrázok, objaví sa
voskového materiálu, a takto tvorí model z množiny priere- cez kameru. VR používa podobné markery a matematické al-
zov. Tieto vrstvy, ktoré zodpovedajú virtuálnym prierezom goritmy, ale prostredie je kompletne simulované.
CAD modelu, sa automaticky spájajú do finálnej podoby.
Základnou výhodou technológií Rapid Prototyping je ich Využitie rozšírenej reality v podnikovom prostredí umožňuje
schopnosť vytvoriť takmer akýkoľvek tvar alebo geometric- školenie zamestnancov a vytvára tak dokonalý, interaktívny
ký útvar. zážitok s viac zmyslami, čo je oveľa účinnejšie ako typické pred-
nášky alebo jednoduché čítanie návodu. Buď podľa pokynov
Technológie Rapid Prototyping sa využívajú v oblasti rýchlej vý- na obrazovke, alebo pomocou vrstvenej grafiky si môžu uží-
roby prototypov, rýchlej výroby nástrojov a rýchlej výroby finál- vatelia zobraziť zložité procesy alebo dané výzvy a poučenie
nych výrobkov. Aj napriek svojim výhodám majú tieto zariade- o určitej úlohe krok za krokom. Za použitia týchto metód AR
nia určité obmedzenia, ktorých vylepšením a odstránením sa ponúka možnosť zväčšiť hĺbku tréningového procesu, zatiaľ čo
využiteľnosť týchto progresívnych technológií ešte podstatne ho v rovnakom čase zrýchľuje. Rozšírená realita tiež sľubuje lep-
zvýši. šie znalosti v oblasti opráv, kde aj neskúsení ľudia môžu opraviť
zložité stroje. Preukázaním každej súčiastky stroja a poukáza-
Virtuálna a rozšírená realita ním presne na to, čo je potrebné urobiť pre prístup a násled-
Základom virtuálnej reality je snaha o čo najvernejšie zobra- nú opravu, môžu presahy AR ilustrovať krok za krokom proces
zenie priestorových modelov a scén, manipulácia s nimi, tvor- opravy prakticky čohokoľvek. Na pracovisku má AR sľubné
ba reálneho sveta, jeho určitej časti so všetkými svojimi záko- praktické využitie, ako napríklad možnosť pre inžiniera vidieť
nitosťami a pravidlami, pohyb v trojrozmernom priestore, a to prekrytie jednotlivých strojov s opravnými informáciami alebo
všetko v reálnom čase. Pritom sú využívané základné postupy senzorovými meraniami, ako napríklad teplota.
z oblasti počítačovej grafiky. Virtuálna realita je vlastne posun
od jednoduchej (dvojrozmernej) interakcie človeka so stro- Použitá literatúra
jom, do polohy, keď táto interakcia prebieha v trojrozmernom
prostredí. Trojrozmerná reprezentácia tejto interakcie môže 1. GREGOR, M., MEDVECKÝ, Š. 2010. Digital factory - theory and prac-
drasticky zmeniť spôsob práce s počítačom ako aj produkti- tice. In Engineering the future. Rijeka: Sciyo, 2010. 355-376 s. ISBN 978-
vitu a potešenie z nej. Tieto metódy bývajú umocňované po- 953-307-210-4.
mocou použitia špeciálnych periférií, ktoré zaisťujú obrazovú, 2. FELL, M. 2014. Roadmap for The Emerging Internet of Things.
hmatovú, zvukovú a polohovú interakciu. [cit. 16.4.2017] < http://sweden.nlembassy.org/binaries/content/
assets/postenweb/z/zweden/netherlands-embassy-in-stockholm/
Vlastnosti virtuálnej reality iot_roadmap_final_draft_0309145.pdf>
3. IFR –World Robotics Industrial robots 2016 [cit. 21.4.2017] <https://
Všetky deje sa uskutočňujú v reálnom čase, pokiaľ možno s ifr.org/ifr-press-releases/news/world-robotics-report-2016>
okamžitou odozvou na akciu užívateľa.
Ing. Jozef Herčko
Virtuálny svet a objekty v ňom umiestnené majú trojrozmer- CEIT, a.s.
ný charakter, alebo aspoň vytvárajú jeho dojem. Adresa: Univerzitná 8661/6A

Užívateľovi je umožnené vstupovať do virtuálneho sveta a 010 08 Žilina
pohybovať sa v ňom po rozličných dráhach (chodí, lieta, ská- Slovenská republika
če, rýchlo sa presúva na vopred definované miesto). E-mail: [email protected]

Virtuálny svet nie je statický. S jeho časťami môže užívateľ Bc. Miriama Micháliková, Bc. Veronika Holásková,
manipulovať. Taktiež virtuálne telesá sa pohybujú po ani- Bc. Juraj Chano
mačných krivkách, ovplyvňujú užívateľa a aj seba navzájom. Fakulta riadenia a informatiky
Žilinská univerzita v Žiline
Virtuálna aj rozšírená realita poskytuje zážitok cez 3D audio Adresa: Univerzitná 8215/1
a video s vysokým rozlíšením, ale existuje medzi nimi jeden veľ-
010 26 Žilina

38 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

inzercia

OBJEDNÁVKA ProIN
PREDPLATNÉHO ČASOPISU
Vydávané dvakrát ročne CEIT, a. s., Ročník 18.
Tipy na zaujímavé knihy 1/2017, nepredajné
ISSN 1339-2271
Moderní ekonomie Registračné číslo MK SR: EV 3524/09
Jednoduše o všem, co byste měli vědět IČO 44946676
Lipovská Hana
Vydavateľ:
Kniha je moderným sprievodcom svetom vedy, ktorá ovplyvňuje náš každodenný život. Táto netradične poňatá učebnica je plná zaujímavých príkladov CEIT, a. s.
sprevádzajúcich pútavý výklad, pracuje s ukážkami z dennej tlače, obsahuje úlohy formou hier, krížoviek, osemsmeroviek. Jej cieľom nie je len predať Univerzitná 8661/6A, 010 08 Žilina
základné ekonomické znalosti, chce predovšetkým naučiť študentov a ďalších záujemcov o ekonómii myslieť samostatne, kriticky – a ekonomicky.
16,7×24 cm, 256 stran | 978-80-271-0120-7 | Katalogové číslo: 32005 Adresa redakcie:
časopis ProIN
Bohatství národů Univerzitná 8661/6A, 010 08 Žilina
Pojednání o podstatě a původu
Smith Adam Redakcia:
PhDr. Martina Bandorová,
Kniha Pojedanie o podstate a pôvode bohatstva národov, pre ktorú sa vžil skrátený názov Bohatstvo národov, je považovaná za prvý systematický a konzistentný výklad tel.: +421 911 806 866
ekonómie v histórii ľudstva. Nepochybne sa stala trvalým klenotom svetovej ekonomickej literatúry a je zaslúžene nazývaná bibliou ekonómie. Frekvencia citácií a odkazov [email protected]
v novo publikovaných článkoch, štúdiách, monografiách, učebniciach a encyklopédiách 240 rokov po prvom vydaní tohto diela je výnimočná. Z tohto dôvodu intelektu-
álneho zdroja nečerpajú len ekonómovia a historici, ale tiež filozofovia, etici, sociológovia, právnici a zástupcovia ďalších profesií. Myšlienková hĺbka a originalita sú kľúčom Redakčná rada:
k trvalému, neutíchajúcemu záujmu širokého okruhu čitateľov. Tieto skutočnosti radia Bohatstvo národov do kategórie večných kníh. Ing. Boris Duľa
14,8×21 cm, 904 stran | 978-80-86389-60-8 | Katalogové číslo: 4870 Ing. Tomáš Gregor
Ing. Ján Kavec, PhD.
Knihy si môžete objednať na 0911 806 866 Ing. Andrej Štefánik
Ing. Jozef Herčko
Ing. Milan Botka, PhD.

Vedecká rada:
prof. Ing. Štefan Medvecký, PhD. - predseda
prof. Ing. Miloš Čambál, CSc.
prof. Ing. Milan Dado, PhD.
doc. Ing. Milan Edl, PhD.
prof. Ing. Milan Gregor, PhD.
Ing. Peter Magvaši, CSc.
prof. Józef Matuszek Ph.D., D.Sc. Eng.
prof. RNDr. Pavol Šajgalík, DrSc.
doc. Ing. Michal Zábovský, PhD.

Korektúra a jazyková úprava:
PhDr. Martina Bandorová

Dátum vydania:
1. 6. 2017

Grafická úprava:
Tomáš Kopřiva

Tlač:
KRUPA print BIZ, s.r.o., Žilina

ProIN je vedecký časopis orientovaný na priemyselné
inžinierstvo a venuje sa všetkým industriálnym
odvetviam. Je zameraný na oblasť produktivity, inovácií,
nových technológií a konkurencieschopnosti.

Nevyžiadané rukopisy a fotografie sa nevracajú.
Príspevky externých autorov nie sú honorované.

Redakcia nezodpovedá za pravdivosť údajov
dodaných mimoredakčnými prispievateľmi.

Redakcia nezodpovedá za obsah inzercie.

Kopírovanie, publikovanie alebo rozširovanie
ktorejkoľvek časti časopisu podlieha spoplatneniu
podľa interného sadzobníka redakcie.

Redakcia si vyhradzuje právo krátenia a upravovania
jednotlivých príspevkov externých autorov.

1/2017 39

40 PRODUCTIVITY AND INNOVATION

1/2017 41