Masová customizace se nevyvíjí tak rychle, jak jsme původně předpokládali, říká ředitel českého centra RICAIP zaměřeného na výzkum v oblasti Průmyslu 4.0 Tilman Becker

Před deseti lety byly zformulovány vize čtvrté průmyslové revoluce, též známé jako Průmysl 4.0. Dnes už je jasné, že masová customizace se nevyvíjí až tak rychle a je třeba pracovat na zvýšení kvality produkce s důrazem na nulovou zmetkovost, a to nejen kvůli klimatickým změnám. Vznikají nové pracovní pozice, zvyšuje se mobilita robotů, a umělá inteligence dokonce dokáže rekvalifikovat zaměstnance. Dosavadní výsledky a dlouhodobé výhledy přibližuje německý vědec z oboru umělé inteligence a ředitel českého RICAIP centra zaměřeného na výzkum v oblasti Průmyslu 4.0 Tilman Becker.

V lednu minulého roku jste nastoupil do čela Výzkumného a inovačního centra pro pokročilou průmyslovou výrobu ­RICAIP při Českém institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT v Praze (CIIRC ČVUT), jež se otevřelo v září 2019. Jde o inovativní a strategický projekt v otázce nejen česko‑německé spolupráce. Jak se cítíte téměř po dvou letech na pozici ředitele?

Velmi jistě. Je to významný projekt, jak jste zmínila. Máme rozběhnuto hodně aktivit, budujeme testbedy a máme velké plány do budoucna. I když se takto v začátcích může zdát, že progres není nijak významný, k dnešnímu dni jsme odvedli velký kus práce. Dokonce jsme schopní jisté výsledky i předvést, jako tomu bylo během srpnové návštěvy německého prezidenta Franka‑Waltera Steinmeiera. Během necelé hodiny strávené v testbedu pro Průmysl 4.0 v CIIRC ČVUT v Praze jsme mu dokázali odprezentovat několik experimentů.

Které konkrétně?

Hned několik robotů včetně těch, kteří umí spolupracovat s člověkem. V testbedech v Brně a Praze máme řadu výrobních linek a strojů, autonomní roboty a další zařízení. Testujeme výrobní technologie včetně obrábění na velkých strojích, jež kombinují 3D tisk s frézováním. To umožňuje vyrábět automaticky značně různorodé součástky.

RICAIP dostalo od Evropské komise podporu ve výši téměř 50 milionů eur, tedy 1,2 miliardy korun. Je to dostatečná částka pro výzkum v tak progresivním oboru?

Ano a ne. Určitě stačí pro rozjezd. Jde o investici, u níž se předpokládá návratnost v podobě následné udržitelnosti výzkumného centra RICAIP. To samozřejmě již nebude financováno z této částky, ale prostřednictvím dalších nových projektů. Proto se aktivně snažíme pracovat s veřejnými financemi a také spolupracovat s průmyslem a pro financování specifických úloh získávat peníze od konkrétních partnerů.

Jedním z cílů projektu je propojit testbedy sdružené v RICAIP s ostatními výzkumnými pracovišti a posunout je na světovou úroveň. Kdo je podle vás v oboru robotiky a kybernetiky naprostou špičkou?

Neexistuje absolutní lídr v tomto oboru. V každé zemi se pracuje v konkrétním segmentu a jednotlivé výsledky jsou ohromující. Za zmínku stojí například Nizozemsko. Je to relativně malý stát, ale je velmi aktivní v otázkách Průmyslu 4.0. V Evropě spolupracujeme s řadou partnerů z různých zemí. Mezi ně patří samozřejmě Německo, také Francie, Španělsko či Dánsko a jsme stále otevření další spolupráci.

Jak je na tom konkrétně Česko?

Česko je jednou z východních zemí, které dělají největší pokroky. Samozřejmě jedním z důvodů je i vzdělávací systém v oboru, jenž je na nejvyšší úrovni. A také historicky je tato země hodně spjatá s průmyslovou výrobou. To vidíte i na příkladu firmy Škoda Auto, která je produktově občas úspěšnější než mateřský Volkswagen. Tuzemská vláda je velmi otevřená v otázkách investování do pokročilých technologií, což zajišťuje dobrou pozici Česka na poli výzkumu Průmyslu 4.0. Finanční vklad je důležitý, jelikož jde o prostředky, které jsou zároveň dlouhodobou investicí, a ta se nakonec vyplatí. A díky tomu, že jsou odborné znalosti situovány uvnitř státu, Česko může řídit vývoj v oboru spíše, než kdyby šlo o cizí investice, zahraniční továrny nebo výzkum, který se zpracovává v jiných zemích.

Český ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček je přesvědčen, že RICAIP poskytne významnou podporu malým a středním firmám. Jakých oborů se to primárně tyká?

V RICAIP se už od začátku soustřeďujeme hlavně na výrobní a zpracovatelský průmysl. Zajímá nás výroba a montáž nebo třeba kombinace různých technologií, jako například obrábění, robotická manipulace a aditivní výroba. V některých oblastech se ale překrýváme například i s oblastí zdravotnictví, výzkumem pro stavebnictví nebo chemickým a farmaceutickým průmyslem.

Jak dlouhá je cesta od počátku výzkumu k aplikaci konkrétních výsledků ve výrobě?

Skutečně záleží na komplexnosti projektu. Na krocích, které se mají podniknout. A také zda konkrétní zařízení už se fyzicky nachází v podniku, nebo je třeba poskládat zcela novou výrobní linku. Pokud je stroj už na místě a jde o vytvoření softwarového řešení, může to trvat jen několik týdnů. Ale pokud je třeba postavit novou výrobní linku, zabere takový projekt několik let.

Oslovujete firmy s výsledky svého výzkumu, nebo se setkáváte se zájmem z jejich strany?

Naštěstí jde o oboustranný proces. Jedním z našich úkolů je poskytovat výsledky naší práce a výzkumů a také rozpoznat potřeby průmyslu společně s průmyslem. RICAIP je propojen s mnoha iniciativami, například s digitálními inovačními centry nebo s Národním centrem Průmyslu 4.0. A právě skrze podobné platformy aktivně komunikujeme s průmyslem o tom, co potřebuje a co my zrovna vyvíjíme a zkoumáme. Ale pochopitelně jsou tu firmy konzervativnější, které se drží vzadu, a také firmy, které jsou hodně inovativní a samy nás aktivně kontaktují.

Můžete uvést konkrétní společnosti?

V Česku jde o skutečně velké hráče. Například těsně spolupracujeme se Škodou Auto. Důležitými partnery jsou Siemens nebo T‑Mobile, kteří také poskytují technologie. Společnost Lego v Česku vyrábí a řeší i další komplexní úlohy jako balení a přepravu. Jsme ale otevření i spolupráci s menšími podniky a také podporujeme spin‑off firmy, tedy takové, které byly založeny studenty, spolupracovníky a výzkumníky. Jde například o TRIX Connections, Pocket Virtuality nebo Factorio Solutions.

Co brzdí pokrok v menších firmách?

Občas jsou malé a střední podniky uvězněny ve svém úspěchu, kdy něco vyrábějí desítky let, mají know‑how, ale zapomínají si všímat, že se trh může měnit. Současný produkt nemusí být úspěšný v budoucnu a ony se potřebují přizpůsobit vývoji trhu, a to nejlépe brzo a kreativně. A podle mě je tím nejtěžším úkolem stanovit si vizi toho, jak produkty a služby mohou v budoucnu vypadat.

Které obory se za takových deset let neobejdou bez vysokého stupně automatizace?

Určitě to jsou a nadále budou obory využívající čistou automatizaci, v níž roboty plní masovou produkci a slouží k eliminaci těžké práce, nebo jde například o nebezpečné prostředí. A také obory, jež se věnují masové produkci, ovšem nabízí rozmanitost, kterou koncový zákazník vyžaduje v podobě individualizovaného produktu. Takové firmy komplexní robotické systémy potřebují a také je už dnes hojně používají. Obecně jde o jakoukoliv oblast, kde se využití masové customizace prolíná s trhem, který z toho může mít užitek.

Například?

Perfektním příkladem je automobilový průmysl. I když předem víte, jaký model chcete koupit, dejme tomu Škodu Octavia, máte milion možností, z nichž si můžete vybrat: různé barvy, vybavení, motory, převodovky a podobně. Ale dokonce i taková škála možností nemusí v budoucnu stačit a může být právě s využitím robotů mnohem více individualizovaná.

Základní vize digitalizace a komplexní automatizace výroby se objevily před deseti lety a získaly označení čtvrtá průmyslová revoluce či Průmysl 4.0, jak se je daří naplňovat?

Nejde o jev, který se objevil ze dne na den a vše změnil. Je ale oprávněné vývoj takto nazývat vzhledem k tomu, jak rychle probíhá. Během posledních několika let jsme pozorovali výrazné změny při výstavbě nových výrobních linek, ale také tam, kde docházelo hlavně ke zdokonalování existujících strojů nebo integraci starších strojů do současných procesů. Investice ve výrobě totiž mají smysl pouze v případě, pokud výrobní stroj bude používán roky, v některých případech desetiletí. Není cílem vyhodit starší stroj a zainvestovat znovu bez návratnosti. Také jsme vyřešili řadu počátečních výzev v otázkách propojení strojů a sbírání dostupných dat, jež už dnes můžeme analyzovat a mít z nich další užitek.

Došlo za ta léta ke změně klíčových vizí, a jak je ovlivňuje dosavadní vývoj?

Ano. Tady bych zmínil počáteční vizi kompletní customizace. Je sice stále oprávněná, ale daleko náročněji se dosahuje a neimplementuje se tak rychle, jak se očekávalo. A také ne každá oblast z ní může těžit a možná ani není tak důležitá, jak se původně předpokládalo. Ano, je skvělé mít možnost si navrhnout zcela individuální tenisky a dívat se, jak vám to robot v obchodě zkompletuje, ale určitě to není to, co trh skutečně potřebuje.

Ještě něco?

Po těch deseti letech je též velmi důležité téma klimatických změn, a zda můžeme dosáhnout energeticky úspornější výroby. S tím může pomoct právě digitalizace. Během následujících let se budeme například potýkat s cílem zvýšení kvality produkce včetně snahy o dosažení nulové chybovosti výroby, což povede ke snížení plýtvání zdroji. Věříme, že se to podaří i díky implementaci metodologie vyvinuté v rámci Průmyslu 4.0.

Jaký objev za uplynulou dekádu považujete za naprosto průlomový?

Nejvíce průlomové objevy se týkají strojového učení, jedné z klíčových technologií v rámci Průmyslu 4.0. Rozpoznávání objektů v reálném čase ve videu je něčím, čeho se v dnešní době dosahuje velmi snadno. Co se týká robotiky, ta se vyvíjí v oblasti mobility, tedy pohybu strojů, nebo autonomního řízení. Obě oblasti celkem dobře spolupracují. Také už více rozumíme tomu, jak vzít veškerá digitální data, která jsou čím dál víc dostupná, a integrovat je na úrovni celé továrny. RICAIP to posouvá o stupeň dál na úroveň integrace mezi továrnami. Už nejde jen o referenční teoretické modely, ale reálné implementace ve velkých firmách, které například provádí Siemens se svým produktem MindSphere.

Dokážete pojmenovat nejčastější potíže při zavádění digitalizace ve firmách?

Jedním z největších problémů je modernizace stávajících výrobních strojů. Ta může spočívat v jejich dovybavení digitálními technologiemi a komponenty, třeba dodatečnými senzory, které umožní lepší automatickou kontrolu jejich fungování a tím se zapojí do celkové digitalizace daného procesu výroby. Pak také správná identifikace oblasti, kde je digitalizace nejvíce nápomocná a výnosná, kde má ve fungování firmy největší smysl. V neposlední řadě je tu téma bezpečnosti a ochrany dat – hodně důležité, ale občas se zanedbává.

Jaké jsou nejčastější otázky ve vaší komunitě spojené s kyberbezpečností?

V mnoha směrech naprosto stejné jako v jiných sférách. Nevidím velký rozdíl v nakládání s daty v prostředí výroby a například pojišťovny. Mít firewall po celé továrně je velmi důležité, ale opět velmi podobné jako mít zajištěný firewall třeba ve vydavatelství. My ale žijeme v reálném světě a dopad fyzické bezpečnosti se zase naprosto odlišuje. Když počítač v bance přestane fungovat, je to nepříjemné pro klienty, ale ne nutně to hned někomu ublíží. Pokud však robot udělá něco neobvyklého a najednou se začne pohybovat jinak, hrozí zranění lidí ve výrobě, a to už je problém. Fyzická bezpečnost a její propojení s kyberbezpečností je náročný úkol.

Během srpnové návštěvy německého prezidenta Franka‑Waltera Steinmeiera v testbedu pro Průmysl 4.0 v CIIRC ČVUT v Praze výzkumníci prezentovali několik experimentů.

Foto: Roman Sejkot, CIIRC ČVUT

Před nástupem do RICAIP jste téměř 25 let působil v Německém výzkumném centru umělé inteligence (DFKI). Byla nová pozice jakýmsi logickým krokem vaší kariéry?

Ne nutně. Celý projekt začal ještě v roce 2016, kdy začala první rámcová spolupráce, iniciovaná německým profesorem a výzkumníkem v oboru umělé inteligence Wolfgangem Wahlsterem a také zakladatelem a vědeckým ředitelem CIIRC ČVUT v Praze profesorem Vladimírem Maříkem. Tenkrát byla za přítomnosti německé kancléřky Angely Merkelové podepsána dohoda o vědecké spolupráci, čímž projekt fakticky odstartoval. Byl jsem jeho součástí od úplného počátku, proto se může zdát, že v mém případě šlo o logický krok. Ale vzhledem k tomu, že jsem tenkrát pracoval pro DFKI déle než 20 let, neměl jsem odchod úplně v plánu. Jsem ale moc rád, že jsem se na pozici ředitele přihlásil a nakonec ji i obsadil.

Jaké to bylo opustit DFKI po takové době?

Dává vám to úplně novou perspektivu pohledu na vaši předešlou práci. Celý život jsem se věnoval výzkumu a dnes, i když se snažím držet krok, je poněkud obtížnější se do bádání zapojovat, jelikož řeším mnoho manažerských úkolů. S DFKI ale stále velice intenzivně spolupracuji, není to tak, že bych odešel úplně. Dnes mám na starosti velmi specifický úkol, jelikož vedení RICAIP centra obnáší práci rovnou pro čtyři instituce, které jsou partnery a projekt podporují. Kromě DFKI a CIIRC ČVUT jde též o Středoevropský technologický institut Vysokého učení technického v Brně (CEITEC VUT) a německé Centrum pro mechatroniku a automatizační techniku ZeMA.

Jak vzpomínáte na spolupráci s jedním z otců čtvrté průmyslové revoluce Wolfgangem Wahlsterem, co jste se od něj naučil?

Určitě držet krok s tím, co se děje ve světě. A jednou z hlavních věcí, kterou jsem se naučil, je vždy udělat krok navíc, aby bylo vše perfektní. A také to, že i na těch nejvyšších pozicích jsou jen lidé, kteří tvrdě pracují, proto je úroveň v profesi dosažitelná pro každého. Vždy jde o kombinaci talentu a tvrdé práce.

Využití kyberneticko‑fyzikálních systémů má jisté výhody, ale zároveň stejně jako v případě předešlých průmyslových revolucí vytlačuje dosavadní zaměstnance, kteří budou muset hledat nové uplatnění. Mají šanci na rekvalifikaci v oboru?

Rozhodně ano! Jedním ze specifik současných asistenčních technologií je to, že komunikují s člověkem, a to na různých úrovních, včetně výukových systémů. Před pěti lety jsme s jedním partnerem v DFKI vyvinuli systém, který pomáhal studentům a brigádníkům s nulovou znalostí montážních postupů sestavovat elektrické motory. Šlo o 200 variací tohoto motoru, ale díky obrázkům, videím, mluvené interakci včetně důrazu na bezpečnostní opatření vše fungovalo skvěle. Hodně dosavadních pracovních pozic se může změnit i uvnitř firmy, ale zaměstnance je možné rekvalifikovat.

Ale pořád se bavíme o jednom zaměstnanci na místě, kde jich předtím mohlo být deset…

Ano, část vize Průmyslu 4.0 je zaměřena na produktivitu výroby. A část lidí se uvolní, aby mohli dělat jinou práci, a my musíme najít úlohy, které by mohli plnit. Ze zkušenosti z předešlých průmyslových revolucí se můžeme naučit, jak se s tím správně vypořádat. Je důležité postupně si uvědomovat přicházející změny, řešit je na celospolečenské úrovni a seznamovat politiky s výhledy.

V Německu k podobným změnám dochází o něco dříve, jaké jsou zkušenosti?

Najít zaměstnance je větší výzvou než řešit problém lidí, kteří ztrácejí práci. V současné době člověk s různou úrovní kvalifikace nemá problém najít v Německu uplatnění. Také se stále otevírají nové pozice. Kvalifikace samotná totiž může být hodně podpořená technologií. Vzdělávací systémy, které jsem zmiňoval, poskytují zkušenosti a prohlubují dovednosti. V případě určitých strojů není ani třeba studovat roky, stačí absolvovat dvoutýdenní kurz, kde se ve spolupráci se strojem člověk naučí vše potřebné. Podobné to bude i v Česku.

Jaká nová povolání by mohla vzniknout v návaznosti na dopady Průmyslu 4.0?

Některé profese jsou postavené na již existujících. Tolik se ale proměnily, že najednou vyžadují nové pojmenování. Například práce s daty, datoví analytici. Jde o nový název zaměstnání, které už má svou historii. Jsou to lidé, kteří pracují ve statistice, věnují se ekonomické teorii, matematice. Další nové profese budou vznikat podobným způsobem. Důležitá je také proměna práce zaměstnanců v továrnách díky zcela novým nástrojům. Od těžké manuální práce se přesouvá k dohlížení a kontrole robotů a systémů. Otevírá se cesta k větší kreativitě a objevování nových postupů, jak pracovat rychleji a levněji.

V těchto dnech v rámci rezidenčního programu Goethe‑Institutu probíhá v RICAIP centru seznamování několika evropských umělců s umělou inteligencí a strojovým učením. Jak vypadá dialog mezi uměním a umělou inteligencí?

Z dosavadní interakce musím říct, že jde o velkou propast mezi obory, kterou se snažíme zmenšit. Je důležité mluvit o tom, čeho už bylo dosaženo, jaké jsou záměry a výstupy v oblasti robotiky a umělé inteligence. Lidé mají občas až naprosto nerealistická očekávání, co je možné. Také probíhá mnoho diskusí o nebezpečí těchto technologií, což ale vítáme. Existují obavy, že by roboti mohli jakkoliv převzít kontrolu nad světem. Tyto diskuse jsou zajímavé, nejde však o nebezpečí, kterému bychom čelili v následujících desetiletích.

Konkrétně technologie umělé inteligence jsou komponentními technologiemi, nabízejí jednotlivé nástroje pro využití v mnoha oblastech, kde metody strojového učení mohou řešit řadu konkrétních úloh. Pokud je k dispozici velké množství dat, je možné trénovat systémy se skutečně ohromujícími výsledky. Co ale chybí, je samozřejmě tvůrčí úhel. I když máte k dispozici velkou paletu olejových barev, ještě to neznamená, že vznikne obraz. Stále potřebujete lidskou kreativitu, aby se našly nové přístupy a vznikly nové nápady. Od toho jsou tu třeba umělci. Není to otázkou nahrazení nikoho ničím. Technologie jsou mocným nástrojem, ale je hlavně na lidech najít oblast, kde tyto nástroje vytvoří nové výsledky.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Automatizace a digitalizace.