Operátor + rozšírená realita = „rozšírený“ operátor (kognitívna interakcia)
Rozšírená realita (RR) je technológia obohacujúca skutočné prostredie prevádzky inteligentného operátora o digitálne informácie a médiá (zvuk, video, grafika, dáta GPS atď.), ktoré sa prekrývajú v reálnom čase v jeho oblasti. Na zobrazenie RR sa využívajú najmä náhlavné súpravy, smartfóny, tablety alebo priestorové RR projektory. Preto možno RR považovať za kľúčovú technológiu umožňujúcu zlepšiť prenos informácií z digitálneho do fyzického sveta inteligentného operátora nerušivým spôsobom.
Technológia RR môže ponúknuť významné výhody (napríklad rýchlejší čas cyklov, spoľahlivosť, zníženú poruchovosť a sledovateľnosť) na podporu inteligentného operátora v reálnom čase počas ručných operácií tým, že sa stane digitálnym asistenčným systémom na zníženie ľudských chýb a tiež závislosti od tlačených pracovných pokynov, obrazoviek počítačov a pamäti operátora, ktoré musí najskôr interpretovať kvalifikovaný pracovník. RR napríklad umožňuje realizovať digitálne systémy poka-yoke pre funkcie náročné na prácu (úlohy) s cieľom znížiť chybovosť, nutnosť prepracovania a nadbytočnú kontrolu tým, že ponúka intuitívne informácie a kombinuje inteligenciu a flexibilitu operátora so systémami na ochranu pred chybami na zvýšenie efektívnosti ručných pracovných krokov, pričom sa zlepšuje kvalita práce.
Okrem toho môže technológia RR vytvoriť nové rozhranie človek – stroj do výrobných IT aplikácií a aktív, ktoré inteligentnému operátorovi zobrazí spätnú väzbu o inteligentných výrobných procesoch a strojoch v reálnom čase s cieľom zlepšiť rozhodovanie [7]. To možno implementovať na úrovni stroja pomocou tradičných riadiacich systémov (PLC), systémov SCADA, ale aj nových technológií internetu vecí (IoT) na monitorovanie stavu technických prostriedkov. RR možno implementovať aj v aplikáciách strednej úrovne, ako sú výrobné rozhodovacie systémy (MES), nové simulácie výrobných liniek, kontrola kvality založená na veľkých údajoch, a na vyšších úrovniach, ako sú systémy na plánovanie podnikových zdrojov (ERP).
Na úrovni stroja môže RR zásadným spôsobom zmeniť výkon údržby a opravy zariadení pomocou „diagnostickej inteligencie“ odvodenej z údajov snímačov, získavaných v reálnom čase o výkone stroja alebo dielu. Na prevádzkovej a podnikovej úrovni RR umožňuje výrobným manažérom prezerať výrobné kľúčové ukazovatele výkonu (KPI) a vnútrovýrobný prehľad o pracovných staniciach a výrobných linkách v reálnom čase na monitorovanie, identifikáciu, analýzu, diagnostiku a riešenie problémov a nedostatkov (napr. upozorňovanie na odchýlky).
Okrem toho technológia RR fungujúca ako „čítačka značiek“ môže tiež vytvárať nové interakcie medzi človekom a produktom, ktoré umožňujú QR kódy, GPS, OCR, čiarové kódy, technológie RFID a NFC, vďaka čomu môže inteligentný operátor získavať aktuálne a historické informácie o produkte, monitorovať a konfigurovať údaje a nastavenia o ňom. V súčasnosti je jedným z príkladov tohto typu Operátora 4.0 systém Satisfactory, definovaný ako „rozšírený ekosystém na zvýšenie spokojnosti a pracovných skúseností v prostredí inteligentných tovární“ [8].
Operátor + virtuálna realita = „virtuálny“ operátor (kognitívna interakcia)
Virtuálna realita (VR) je interaktívna multimediálna a počítačom simulovaná realita, ktorá dokáže digitálne replikovať vývojové, montážne alebo výrobné prostredie a umožňuje operátorovi interakciu s akoukoľvek skutočnosťou (napr. návrh, ručný nástroj, produkt, obrábací stroj, robot, výrobná linka, továreň) bez akéhokoľvek rizika a so spätnou väzbou v reálnom čase.
Technológia VR môže poskytnúť kombináciu interaktívnej virtuálnej reality a pokročilých simulácií realistických scenárov pre optimalizované rozhodovanie a školenie inteligentného operátora. Napríklad vo fáze návrhu produktu a inžinieringu premení VR plány na 3D virtuálne modely, v ktorých možno všetky typy pravidiel, pokynov a metodológií dizajnu digitálne spájať s predchádzajúcimi návrhovými a inžinierskymi rozhodnutiami a kontrolovať ich vplyv v rámci životného cyklus produktu (napr. návrh na vyrobiteľnosť, vyhotovenie z hľadiska montáže, použiteľnosti, udržateľnosti, demontáže, opravy – opätovné použitie – recyklovateľnosť atď.). Vo fáze montáže produktu možno CAD modely dielov, ručných nástrojov a zostáv premeniť na interaktívne virtuálne simulácie (montážne sekvencie) na školenie operátorov v zložitých montážnych úlohách. A vo fáze výroby produktu VR uvádza do života „virtuálnu továreň“ ako integrovaný simulačný model hlavných podsystémov továrne s cieľom vyhodnotiť rôzne usporiadanie továrne (usporiadanie strojov, zariadení a zásob pre hladký tok práce, materiálu a hotových výrobkov), konfiguráciu výrobných liniek (sekvencie výrobných procesov), bilanciu výroby (automatizácia vs. mechanizácia) a harmonogram výroby (plánovanie prác a záťaže) s cieľom optimalizovať hlavný plán výroby pomocou analýz what-if, systémov na podporu rozhodovania a metód odhadu.
Na trhu je dostupných niekoľko komerčných softvérových nástrojov na virtuálny návrh produktov, počítačom podporovaný návrh (CAD) a počítačom podporovaný inžiniering (CAE). Dostupné sú aj VR systémy na dynamickú reprezentáciu ľudí. Medzi príklady softvéru podporujúceho koncepciu Operátor 4.0 sú napr. systém VISTRA, „virtuálny simulačný a školiaci systém, ktorý sa používa na školenie operátorov a testovanie procesov manuálnej montáže“ [9] a systém VFF, „holistický, rozšíriteľný, škálovateľný a štandardný rámec virtuálnej továrne a integrované simulačné prostredie, ktoré zohľadňuje továreň ako celok a poskytuje manažérom výroby pokročilé funkcie plánovania, podpory rozhodovania a overovania“ [10].
Operátor + nositeľné zariadenie = zdravý operátor (fyzická a kognitívna interakcia)
Nositeľné zariadenia sú určené na meranie cvičebnej aktivity, stresu, srdcovej frekvencie a ďalších metrík súvisiacich so zdravím, ako aj polohy GPS a iných osobných údajov (napr. biometrie). S nástupom komerčne dostupných riešení, ako sú Apple Watch, Fit-bit a Android wear, mnoho ľudí na celom svete už využíva ich výhody. Vojenské aplikácie idú o krok ďalej a využívajú analýzu údajov o biologických údajoch na predpovedanie potenciálne problematických situácií skôr, ako sa objavia, napríklad u bojových potápačov špeciálnych síl počas misií. V súčasnosti sa už robia prvé kroky k tomu, aby sa tieto technológie posunuli na ďalšiu úroveň s potenciálom sledovať komplexnú povahu ľudského mozgu počas rôznych činností. Aj keď to môže trvať desaťročia, kým budú takéto riešenia viditeľné aj v priemyselných prevádzkach, naznačuje to potenciál, ktorý môžu ponúknuť.
Nositeľné zariadenia (snímače biologických údajov) môžu viesť k pozitívnej zmene prostredníctvom zlepšenej produktivity, duševnej pohody a proaktívnych bezpečnostných opatrení u zamestnancov. Možné sú rôzne úrovne aplikácie, napr. na individuálnej aj kolektívnej úrovni, pričom systémové hranice pre kolektívnu úroveň sú flexibilné.
Inteligentný operátor môže napríklad použiť „osobnú analýzu“ na plánovanie a časové rozvrhovanie svojich pracovných zmien, prestávok na odpočinok a nadčasov na základe metrík súvisiacich so zdravím, môže monitorovať svoju fyzickú a kognitívnu záťaž (mentálnu úsilie) počas pracovnej zmeny a nastaviť upozornenia a varovania, aby zvládol správnu úroveň pracovného nasadenia a stresu. Použitie pokročilej analýzy údajov o biologických údajoch umožní využitie podvedomých kognitívnych stavov s cieľom varovať samotného pracovníka a/alebo iných pred hroziacim nebezpečenstvom a/alebo potenciálnym poškodením. Aktuálnym príkladom tohto typu Operátora 4.0 je použitie inteligentných hodiniek na zvýšenie informovanosti o biometrii, takže inteligentný operátor môže robiť lepšie rozhodnutia, pokiaľ ide o vlastnú správu starostlivosti o zdravie pri práci.
Literatúra
[1] Breque, M. – De Nul, L. – Petridis, A.: Industry 5.0: towards a sustainable, human-centric and resilient European industry. European Commission, Directorate-General for Research and Innovation, Luxembourg 2021
[2] Xu, X. – Lu, Y. – Vogel-Heuser, B. – Wang, L.: Industry 4.0 and Industry 5.0 – Inception, conception and perception. In: Journal of Manufacturing Systems, 2021, č. 61, s. 530 – 535.
[3] Yang, J. – Liu, T. – Liu, Y. – Morgan, F.: Review of Human-Machine interaction towards Industry 5.0: Human-Centric Smart Manufacturing. In: Proceedings of the ASME 2022, International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, August 14-17, 2022, St. Louis, Missouri.
[4] HMI – The Future Mainstream of Industry4.0. Market Prospect. [online]. Publikované 21. 6. 2022. Dostupné na: https://www.market-prospects.com/articles/hmi-the-future-mainstream-of-industry-4-0.
[5] Liu, S.: 3 key considerations for the next generation of HMI. Texas Instruments. [online]. Publikované 1. 6. 2022.
[6] Romero, D. – Wuest, T. – Stahre, J. – Noran, O.: Towards an Operator 4.0 Typology: A Human-Centric Perspective on the Fourth Industrial Revolution Technologies. [online]. In: CIE46 Proceedings 2016.
[7] Gorecky, D. – Schmitt, M. – Loskyll, M. – Zühlke, D.: Human-Machine-Interaction in the Industry 4.0 Era. In: 12th IEEE International Conference on Industrial Informatics, 2014, pp. 289 – 294.
[8] Satisfactory (A collaborative and augmented-enabled ecosystem for increasing SATISfaction and working experience in smart FACTORY environments). [online].
[9] VISTRA (Virtual Simulation and Training of Assembly and Service Processes in Digital Factories). [online].
[10] VFF (Holistic, extensible, scalable and standard Virtual Factory Framework). [online].
-tog-
