Tallinna Tehnikaülikoolis on erialane kompetents ja professionaalsed õppejõud – tagamaks koolituse kõrget taset, viivad kursuseid läbi oma ala spetsialistid nii TTÜst kui ka mujalt
Hans Michael Krause asjade internetist: inimene on tööstuses ikka kõige tähtsam
Tekst: Kaido Einama. Foto: Edmond Mäll
Tööstuskonverentsil Maunfuture 2017 esines Saksamaa tööstushiiglase Bosch Rexroth AG programmeeritavate loogiliste kontrollerite ning asjade interneti turgude ja tootehalduse juht Hans Michael Krause. Ta rääkis Mente et Manule maailma muutvast asjade interneti tulekust ning Tööstus 4.0-st, kuid rahustas ka kõiki valdkonnas töötavaid inimesi – nemad jäävad endiselt kõige tähtsamaks, uus tehnoloogia muudab vaid meie elu lihtsamaks.
Jah, asjade internet, tehisintellekt ja tehisreaalsus ei pea olema uus ja ülikeeruline tehnoloogia, mis meid tööstusest eemale peletab, vaid vastupidi – see peab olema nii lihtne kasutada, et ka need vanemas keskeas tehase liinitöölised, kes praegu teevad vaid kindlaid mehaanilisi liigutusi, saaksid tulevikus hakkama uute töövahenditega. Olgu need siis igal pool asuvad targad andurid, suhtlevad robotid, tehisintellekt või virtuaalprillid. Tehnika läheb keerulisemaks, selle kasutamine aga lihtsamaks, lubab Krause.
Argentiinast Saksamaa asjade internetti
Hans Michael Krause on diplomeeritud elektriinsener ning magistrikraadiga tööstuse juhtimise spetsialist, kes alustas oma karjääri Argentinas sõltumatu automaatikainsenerina. Alates 2007. aastast on ta töötanud Saksamaal Bosch Rexrothis, kõigepealt inseneri ja juhtivspetsialistina pakkimismasinate tootmisüksuses. Juulist 2017 vastutab ta Bosch Rexrothi programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC) automatiseerimise ja asjade interneti lahenduste eest.
Tallinna Tehnikaülikooli konverentsile võttis Krause kaasa oma põhiteema asjade internetist, kuid ka sellega tihedalt seotud Tööstus 4.0 temaatika, milles Bosch Rexroth on edukas praktiseerija oma rohkem kui 250 tehasega üle maailma – paljud neist töötavad juba Tööstus 4.0 põhimõtete järgi.
„Ei möödu päevagi, kui keegi ei räägiks ajalehtedes, ajakirjades või veebiportaalides jälle Tööstus 4.0-st,“ nendib Krause ja jätkab: „On ka põhjust – ühendatud tööstus ja asjade internet ongi igal pool tööstusse saabumas ja see on meie praegune kõige kiiremini muutuv maailm.“
Asjade internet on tulnud, et jääda
„Jah, asjade internet on ka tööstuses ammu kohal,“ lisab Krause, „Bosch Group on selle oma tehastes kasutusele võtnud ja pakub lahendusi ka teistele tööstusettevõtetele.“
Asjade internet ehk nutistu tuleb igale poole: autodesse, turvasüsteemidesse, koju ja muidugi ka tööstusse. Bosch Rexroth tegeleb tööstusvaldkonna komponentide ja seadmetega, mis on võrku ühendatud. Seda nii suures pildis kui ka otseste kogemuste põhjal nutistut täiustades.
Tööstuses nutistule ülemineku kogemust on Boschil rohkem kui 250 tehasest, kus rakendatakse asjade interneti lahendusi tootmises. Krausel on hea näide: üks üsna tavaline üle saja aasta vanune treipink, mille muide kunagi härra Bosch ise valmis tegi, ühendati internetti, lisades sellele vajalikud andurid. Seega saab ka väga vanu masinaid edukalt nutistuga ühendada. Antud juhul lisati õlitasemete ja temperatuuride mõõtjad ning andmed saadeti serverisse analüüsiks.
Kuid niisama lihtsalt see asjade internetti ühendamine ka ei käi, suurim probleem on praegu turvalisus. Kõik netti ühendatud asjad on väljast ligipääsetavad. Selleks, et seadmed oleks ka värskete turvaohtude vastu kaitstud, peavad need olema uuendatud. Asjade tarkvara (või siis seadmete) uuendamine üle interneti on üks põhiküsimustest, mis peab olema igal pool hästi lahendatud. Mõned seadmed ei saa tarkvarauuendusi kunagi ja tulevikus võib see tähendada, et nende turvalisus on liiga madal.
Tehisintellekt – moesõna, millega peab arvestama
Kui nüüd vaadata, kui palju andmeid sellest kõigest tekib, kui iga seade on võrku ühendatud, siis on selge, et seda kõike on vaja töödelda, et midagi kasulikku välja sõeluda. Andmemahud on suured ja ületavad kaugelt inimvõimeid, otsused tuleb aga teha kiiresti ja otsustamine on keeruline.
Siin tulebki appi tehisintellekt ehk AI. Kuid Krause sõnul ei hakka AI kindlasti (vähemalt esialgu) midagi inimesest sõltumatult juhtima ja muutma, vaid annab pigem inimesele soovitusi, mis sünnivad paljude töödeldud andmete põhjal. Lõpliku otsuse teeb operaator. Tulevikus aga võib teatud hetkest usaldada juhtimises ka tarku algoritme, kuid otsus, kui paljut me tahame tehisintellekti hoolde usaldada, tuleb kunagi teha jällegi inimestel endil.
Tehisintellekti siiski investeeritakse ja seda arendatakse igal pool, nii USAs, Euroopas kui mujal. Sellest pole pääsu. Moesõnana on ehk tehisintellekt praegu ületähtsustatud, aga see muutub aina olulisemaks.
Tööstus 4.0 – järgmine väga loogiline samm
Siit jõuamegi tööstuse järgmise olulise moesõnani, millest räägitakse juba kümmekond aastat – Tööstus 4.0, mille jaoks on andmete liikumine väga oluline. Kui tehisintellekt soovitab ja inimene otsustab, peavad töödeldud andmed saama vabalt liikuda kliendi juurest läbi projekteerimise, inseneride, tööpingi operaatorite ja logistika kuni valmistoote müügini. Kiire integratsioon ja paindlik tootmine vastavalt muutuvatele andmetele on sellise uue tööstuse aluseks.
Bosch kasutabki juba paljudes tehastes täies ulatuses Tööstus 4.0 põhimõtteid, paika on pandud ka põhielemendid, mille järgi Tööstus 4.0 arendatakse.
Näiteks peab andmevahetus kõigi komponentide vahel olema kiire, samuti andmevahetus kliendiga, kes saab tellida väikeseid partiisid ja erinevaid seadistusi võimalikult paindlikult.
Siit tulebki järgmine vajadus Tööstus 4.0 jaoks – võimalikult avatud ühised standardid, et kõik komponendid suudaks omavahel suhelda ja andmeid jagada üle ühise võrgu kuni kliendini välja.
Ka juba mainitud tehisintellekt ehk jagatud intelligentsus aitab siin kaasa, tuvastades toodete hetkeseisu, seadmete olukorra, otseajas tootmise olukorra ning pakkudes välja võimalused kogu tootmisprotsessi optimeerida.
Kuid lisaks on tööstuses olemas veel üks komponent – kõige tähtsam komponent oli ja on inimene, kes jääb ka tulevikus peategelaseks.
Inimesed on ja jäävad kõige tähtsamateks
Vaatamata automatiseerimisele, tehisintellektile ja üksteisega otse üle võrgu ühendatud masinatele ei jää inimese tähtsus sugugi väiksemaks, on Hans Michael Krause veendunud. Just inimese jaoks kogutakse ja üldistatakse tootmisest saadud infot, inimene võtab nutiprillidega vastu reaalajas saabuvaid teateid ja teenindavad mehaanikud saavad näiteks liitreaalsuse lahendustega leida keerukas süsteemis väga selgelt esitatud vea. Tootmisliinidel saavad aga inimesed mobiilsete seadmetega igal hetkel ülevaate tootmise olukorrast.
Lõplik otsustamine jääb ikka inimeste teha. Otsustamiseks vajalikke andmeid aga annab ette nutikas tootmine, koormamata inimesi suurenenud andmemahtudega, vaid tuues välja kõige olulisema. Keerulisemad ja raskemad tööd aga jäävad masinate hooleks.
Igal pool tööstuses pole olukord muidugi täpselt sama. Mõni asi nõuab rohkem inimesi kui teine. Krause toob näiteks, et servomootoreid tootes on Boschi tehastes rohkem inimesi vaja, kuna seal on mootori ehituse iseärasuste tõttu veel palju käsitööd, samas kiirendusanduri tootmine (neid leiab igast nutitelefonist) on pea täiesti automatiseeritud, kuna komponendid on standardsed ja nende kokkupanekuga saab hakkama ka robot.
Kuigi praegu tehaseliinidel ringi vaadates on näha, et seal töötavad vanemas keskeas naised – jah, see on nii Eestis kui Saksamaal ühtemoodi – pole Tööstus 4.0 tulekuga selline olukord siiski probleemiks. „Kes ütles, et uus tehnika peab olema keeruline?“ küsib Krause. „Vastupidi, kõik need uued vahendid peavad tegema töö hoopis lihtsamaks ning needsamad vanemas keskeas tehasetöölised õpivad kindlasti ka kõik uued vahendid ära. Ja need teevad nende elu kergemaks.“
Robotite jaoks on kasutajaliides
Tootmisprotsessis jäävad inimesed tähtsaks, kordab Krause veel üle. Kuid inimesi peavad abistama targad assistendid – masinad. Selleks võib olla tööjaam intelligentse tööjuhendiga (ActiveAssist APAS tööjaamas näiteks) või integreeritud lahendus (näiteks Nexo). See võib olla ka väike mobiilne robot, mis suhtleb otse operaatoritega. Inimese ja masina suhtluses aga on väga oluline kasutajaliides, mis peab töö veelgi lihtsamaks ja arusaadavamaks tegema, kuigi paindlikus tootmises on korduvaid rutiinseid ülesandeid vähem ja kõik muutub hoopis kiiremini. Kasutajaliidesed aitavad näidata väikeses ruumis (näiteks kitsal tootmistöökohal) liitreaalsuses või tehisreaalsuses (nt ActiveCockpit) või märgutuledega, mida vaja teha, samal ajal töö efektiivsust suurendades.
Tööstus 4.0 nõuab suuremat läbipaistvust, igaüks masinaoperaatorist tootmisjuhini peab aru saama, mida ta teeb ja millises tootmisprotsessis osaleb (selleks sobib näiteks lahendusena IT ShopfloorSolutions). Tarkvaralahendused aitavad samal ajal kokku hoida nii energiat kui ressursse.
Kiiresti võrku: Boschi lihtne lahendus Tööstus 4.0 jaoks
Hans Michael Krause lubab, et Bosch aitab valmislahendusega, kui keegi tahab nüüd Tööstus 4.0 lahendusi kasutusele võtta. Boschil on olemas kõik lahendused – väikseimast vajalikust võrku ühendatud andurist kuni kõik-ühes tootmislahenduseni.
„Me võime aidata traditsioonilisel tööstusettevõttel kiiresti viia oma tootmisliinid võrku,“ lubab Krause, „selleks on meil olemas kõigi jaoks kohandatavad workshop’id ja treeninguprogrammid, lisaks anname kaasa n-ö stardipaketid (PPM ja IoT Gateway), millega Tööstus 4.0 peale üle minna liigseid kulutusi tegemata. Uusi masinaid ostma ei pea, olemasolevad seadmed tuleb vaid uuendada Tööstus 4.0-le vastavaks.“
Boschi kogemus näitab, et ka väga kallid ja keerukad tööstusseadmed on lihtsalt võrku ühendatavad, nende andurid ühendatakse anduripilve ja edasi on kõik suuresti tarkvara küsimus.
Boschil on ka selline tarkvaralahendus olemas – koondnimega Bosch IoT Cloud. Pilveteenus aitab luua keskkonna, kuhu lisada piiramatult salvestus- ja arvutusmahtu, sisaldades ka elementaarseid ehitusplokke Tööstus 4.0 lahenduste loomiseks. Bosch pakub seda klientidele kui tarkvarateenust.
Seega pole hüppeks Tööstus 4.0 peale vaja teha muud, kui ühendada oma andurid võrku ja selle kaudu juba olemasoleva pilveteenusega, mis aitab tarkade andurite abil tarkasid võrku ühendatud masinaid juhtida.
Nokia ja Bosch näitasid Tööstus 4.0 lahendust üle 5G Tallinn Digital Summitil
Nokia ja Bosch teevad koostööd Tööstus 4.0 üleviimiseks uue põlvkonna 5G võrku, sest ka tööstuse vajadus kiire andmemahu ning väga väikese hilistumisega võrgu vastu kasvab ning lahenduseks saab olla vaid uue põlvkonna 5G võrk.
Tulevikutehastes on 5G olemas, sest senised traadita võrgud pole piisavad, et asjade interneti tohutut andmemahtu edastada. 10 korda kiiremat andmevahetust demonstreeris Bosch koos Nokiaga Tallinn Digital Summitil sel sügisel. Sellist kiiret ühendust võib vaja minna kasvõi näiteks liitreaalsuses töötaval seadmeoperaatoril, kelleni on ülikiirelt ja andmemahuka sfäärivideoga vaja üle kanda näiteks otsepilti mõnest masina kohast, kuhu inimene ligi ei pääse.
Mida Boschis on seni saavutatud?
Bosch on Tööstus 4.0 lahenduse eest saanud Hermes 2013 auhinna, kuna võttis kasutusele avatud lähtekoodiga tarkvaralahenduse nimega Open Core Engineering of Bosch Rexroth. VDA logistikaauhind 2014 ja Tööstus 4.0 auhind 2015 tulid aga multitootmisliini kasutuselevõtu eest Tööstus 4.0 võtmes.
Bosch osaleb Saksamaa Plattform Industrie 4.0 ühenduse töös, kus paljud tuntud tööstusettevõtted nõustavad üksteist ja leiavad ühiselt lahendusi. Plattform Industrie 4.0 tegeleb ka Saksa valitsuse Tööstus 4.0 strateegia elluviimisega.
Veelgi laiema kõlapinnaga ühendus on Industrial Internet Consortium (IIC), mis asub USAs. See proovib lahendada probleeme, mis puudutavad tööstustootmise, masinate, tehaste, asjade interneti ja teenuste laiemat koostööd. Bosch on sealgi tegev mitte ainult Tööstus 4.0 põhiteemade, vaid ka connected mobility, connected home’i ja connected energy ehk ühendatud mobiilsuse, ühendatud kodu ja ühendatud energiavõrgu lahendustega. Kuna oluline roll neis küsimustes on tarkvaral, siis 2014. aastast on selles ühenduses tegev ka Boschi tütarettevõte Bosch Software Innovations.
Kolm näidet, kuidas Tööstus 4.0 Boschi tehastes juba toimib
RFID logistikas on Boschi esimene pilootprojekt, kus RFID-tehnoloogia toetab logistikaprotsesse. Bosch lisas RFID-tehnoloogia oma tootmisse Homburgi tehases. RFID aitab integreerida ühisesse lahendusse ka kliendid, sest RFIDi elementidega saab tooteid jälgida ka väljaspool tehast ja luua detsentraliseeritud süsteemi läbi kogu toote eluea. Efektiivsus kasvas RFIDi kasutuselevõtuga 10%. Samas õnnestus ka laovarusid vähendada 30%.
Tööstus 4.0 lahendus kogu Homburgi tehases. Multitootmisliiniga Homburgis sai Bosch ka juba tööstusauhinna, selles tehases suudab Bosch toota enam kui 300 varianti hüdraulikaplokke rohkem kui 2000 komponendist. Iga variatsiooni tootmismahud kõiguvad oluliselt, kuid see paindlikus tootmises probleeme ei tekita. Pidevalt lisatakse ka uusi tooteversioone, samal ajal kui mõned vanad võetakse tootmisest maha. See nõuab paindlikke lahendusi ja multitootmisliine, kus üks liin suudab valmistada palju erinevaid tooteid. Selline tehas avati 2014. aastal ja vastab paljudele Tööstus 4.0 põhikriteeriumidele.
Üheksa autonoomset ja intelligentset tootmissõlme tunnevad iga detaili RFIDi märgistuse abiga ära ning hangivad tegevusplaani iga detaili ja toote kohta üle võrgu serverist. Töötajatele antakse tööjuhised nende ekraanidele töökohal koos kolmemõõtmeliste animatsioonidega, kuidas mingit operatsiooni täpselt teha: millised kruvid kuhu ja mis järjekorras käivad, millised tihendid ja muhvid tuleb paigaldada jne.
Tööstus 4.0 ABS/ESP seadmete tehases. ABS/ESP ehk autode pidurite blokeerumisvastane ja stabiilsuskontrolli süsteem nõuab täpsust ja töökindlust. Nende tootmistehas Blaichachis on ühendatud veel üheteistkümne erineva tehasega, mille kaudu on ühes võrgus rohkem kui 5000 masinat. Kõik tootmisliinid on ka mängulises võistluses, et motiveerida töötajaid. „Kui näiteks USA tehas on kogu aeg edetabeli tipus,“ kommenteerib Krause, „siis vahetavad sealsed töötajad kasulikke nippe, kuidas tootmist parandada. Selline tulemuste võrdlemine on tootlikkust parandanud juba ligi 25 protsenti.“
