Stojíme na rozcestí. Buď půjdeme moderní cestou a roboti budou běžnou součástí výroby, nebo se stanou exotickými komponenty. Pak se Česko bohužel zařadí na úroveň laciných montoven, říká Zdeněk Hanzálek, vedoucí oddělení průmyslové informatiky z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC), který je součástí Českého vysokého učení technického v Praze.
Co momentálně řeší firmy v oblasti digitalizace?
Řekl bych, že digitalizaci jako takovou, protože nemají data v počítačovém formátu. Ve firmách dlouhá léta pracují lidé, kteří mají všechna data od plánování výroby po objednávky v hlavě. Pak odejdou a systém přestane fungovat, protože chybí tento konkrétní člověk, který si svoji funkci třeba ani neuvědomoval, dělal ji nezištně a jeho postup není nikde zanesený. Navíc jde o hromady dat, která se složitě zadávají do počítače. Digitalizaci proto musí firmy řešit už z hlediska automatického získávání dat a jejich konverze. S tím se setkáváme velice často. Aby data byla ve správném formátu a byla ve firmě vůbec přítomná. Větší podniky jsou na tom lépe, menší to dělaly nejdříve formou tužka a papír, pak Excel, ale ani tam řadu informací nemají. Myslím, že většímu rozběhu brání právě celková digitalizace.
A je to tak u malých a středních firem, nebo i u těch větších?
Máme řadu strojírenských firem do 200 zaměstnanců, kde se s těmito problémy potýkáme pořád. Technicko‑hospodářských pozic je v těchto firmách ještě relativně málo. Těžko se shání IT pracovníci. Chybí lidé, kteří by udržovali data v odpovídajícím stavu. To je velmi žádaný kvalifikační segment a je pravda, že strojírenský průmysl není tak atraktivní jako velké IT společnosti. Myslím, že neexistuje jednoduché řešení a bude to dlouhotrvající problém.
Zabýváte se optimalizací výroby. Co se za poslední roky změnilo?
Spějeme k tomu, že odpadá masová výroba a do popředí se dostává zakázková. Hodně věcí se tak mění. Když se jeden výrobek vyráběl dva roky, zvládli optimalizaci lidé. Nyní se změní dvakrát třikrát za den. Navíc ubyly technicko‑hospodářské pozice, jako jsou různí plánovači a technologové. Často je ve firmách jen management a pracovní síla. Takže se velice rychle stane, že je výroba neefektivní, protože je špatně připravená a zatížená zbytečnou prací.
Co se v této oblasti nejvíce řeší?
Ve výrobě se perou dva požadavky – termíny a množství možných přestaveb výrobních linek. Úlohou optimalizace je najít nejlepší plán, který uspokojí všechny požadavky nebo řekne, že uspokojit nejdou. To je úloha rozvrhování, kdy hledáme správné pořadí úkolů. Když máme ve fabrice deset tisíc operací za týden, nikdo nedokáže v Excelu přesouvat čísla, ale optimální plán vám dokáže vytvořit algoritmus, který je schroupe.
Jak jsou důležití roboti?
V budoucnu budete mít buď výrobu, která bude hodně hi‑tech a roboti v ní budou mít své místo, nebo se obejdete bez nich – pak je ale nebezpečí, že se od nás firmy odstěhují na východ, kde seženou levnější pracovní sílu. Takže nám nezbývá nic jiného než dělat hi‑tech výrobu. A podniky to vědí. Místo člověka budou muset nasadit robota, protože zastane fyzicky náročnou nebo špinavou práci. U rozpálených pecí už by dávno neměli stát lidé. Opakující se výrobu také zvládne lépe robot.
Platí to i pro menší firmy?
Když si robota pořídí malá firma, úplně spokojená s ním není, protože jí chybí někdo, kdo se o něj dokáže adekvátně postarat. Někdy bývá problém, že ve firmě nevzniká tolik opakovatelné práce. Pokud jste menší podnik se dvěma roboty, nejste také tak atraktivní zákazník pro jejich dodavatele, třeba i z hlediska údržby. A i pro vás je provoz dražší. Což nesouvisí jen s fabrikou, ale i se zemí. Čím více je robotů v zemi, tím více je tam i integrátorských firem, dodavatelů a podobně. Takže jsme na takovém rozcestí, kdy se buď chytíme hi‑tech včetně robotiky, která se ještě víc rozjede, nebo bude spíš exotickým komponentem.
Myslela jsem, že toto rozcestí už jsme překonali a jsme na cestě pokroku.
Podle různých výzkumů si Česko vede v počtu robotů relativně dobře. Když si ale vezmete průměrnou fabriku v Česku, není to tak. Ve firmě, která má kolem 200 zaměstnanců, všichni o robotizaci mluví, sem tam někdo něco zavede a zkusí, ale žádný velký úspěch jsem zatím nezaznamenal. Nesetkal jsem se v poslední době s tím, že bych slyšel, že si malý podnik pořídil deset robotů a je s nimi spokojený. Možná se ke mně informace nedostaly, ale spíš bych řekl, že jsme pořád v takovém přechodu. Je pravděpodobnější, že si velká automobilka koupí novou linku osazenou roboty, což navýší celkový počet robotů v Česku, ale nevím, jestli se to dá považovat za úspěch naší cesty k robotizaci.
A myslíte si, že pro firmy je robot nezbytností, nebo se bez něj zatím obejdou? Protože pořídit si robota přece není záruka úspěchu.
Myslím si, že vzhledem k rostoucím platům a tomu, že cena robota se výrazně snižuje, je robot spolehlivější. Viděla jste třeba úbytek pracovní síly při covidu. Myslím si, že bez nich to nepůjde. Ve firmách bude muset být nějaký podíl robotů a větší úroveň automatizace a robotizace, aby byly konkurenceschopné.
Můžete shrnout benefity i pro menší firmy?
Zlehčení práce a úleva od složitých úkolů. Pro zaměstnavatele je robot determinističtejší, některý pracovník dělá práci deset minut, jiný 20, robot pořád stejně. Robot neonemocní, nemusíte ho přemlouvat, aby pracoval přes noc. Když bude robotů v okolí dost, usnadní se dodávky a údržba. Jeho nasazení pak bude výhodnější. Společně s tím se pak samozřejmě očekává růst kvality a úspora peněz.
Takže nyní bude robotizace směřovat k menším firmám?
Určitě. Máme klasické oblasti, kde se roboti nasazují, například svařovací linky ve velkých fabrikách nebo roboty, které přenášejí něco z místa na místo. Teď jde o to najít další oblasti, kde se dají lidé robotem kvalitně nahradit. Nepůjde to všude, ale rutinnější operace, které jsou shodné ve více firmách, budou schůdnější k řešení i pro dodavatelské firmy. Budou schopny nasazovat celá řešení rychle a s velkou spolehlivostí.
Co čeká velké firmy, které už mají roboty, digitalizují nebo optimalizují?
Ve výrobě se teď velmi často používá digitální dvojče, které simuluje výrobu ve 3D. Když se nasazuje výrobní linka, dlouhou dobu se dohadují ředitelé, půl roku se betonuje a zbývá týden na programování. Což představuje obrovský stres právě na konci procesu a integrátorské firmy nemají peníze na to, aby si roboty rozchodily u sebe a rok je ladily. Velká výhoda je, že se proces může simulovat.
Digitální dvojče ale není zas taková novinka.
Dříve nefungovalo tak dobře. Prosazovalo se online programování, kdy se všechno dělalo na místě, dnes se víc a víc využívá offline způsob simulace. Dělá se energeticky efektivní výroba – když robot pracuje velmi rychle, má velkou spotřebu energie, když velmi pomalu, tak také. Takže je potřeba optimálně zvolit, jak rychle by se měl pohybovat, což má vliv na následující operace a vstup do kolizních zón. Je řada věcí, které programátor na místě ani nedokáže dost dobře udělat, protože je to moc složité, existuje mnoho kombinací a alternativ. Takto máte víc času a můžete využít algoritmy, které vám zaručí větší efektivitu. Třeba s ohledem na energii.
Působíte zároveň jako pedagog, jak vidíte téma digitalizace a vzdělání? Dokážeme v současném vzdělávacím systému využít příležitostí, které přinášejí roboti?
Myslím si, že se musí restaurovat vztah společnosti k řemeslům a technice. Prestižní povolání dosud bylo sedět u počítače a obsluha stroje se bere skoro jako špinavá práce. Podle mě to není dobře uchopené. Což souvisí i s atraktivitou. Učiliště už nemusí být odkládací prostor pro ty, kteří se nedostanou na gymnázium, ale může mít prestiž. A začít by se mělo už od základní školy, neřešit pracovní výchovu prezentací v PowerPointu, aby se děti náhodou neřízly v dílně. Na manuální práci se díváme svrchu. Vnímám zde i chybu podniků, že svůj obor nezvládly dostatečně popularizovat.
Není ve vašem oboru problém, že školní systém neumožňuje studentovi udělat chybu?
To je právě to, s čím nejsem spokojený. Ve školách se zaměřujeme na frontální výuku. Určitě je tam i podíl projektově vedených předmětů, ale myslím, že je velmi malý. Život technika je takový, že pozoruje problém, zjistí, co funguje špatně, věc opraví, otestuje a uvede do provozu. To se ve škole moc neděje. Někomu frontální výuka vyhovuje, naučí se, co napsal Vrchlický, a dostane jedničku. V praktickém životě to ale fakt nepotřebuje. Programátorovi se práce tvoří pod rukama, je založená na tom, že může udělat chybu, zkoušet. Školy takto založené moc nejsou. Buď je to perfektní, nebo špatné.
Když jsme u vzdělání, podařilo se vám získat projekt Roboprox financovaný z výzvy Špičkový výzkum v operačním programu J. A. Komenský. Můžete mi o něm říct více?
V projektu bude po dobu pěti let zapojeno asi 180 výzkumníků ze šesti součástí ČVUT v Praze, VUT v Brně, VŠB‑TUO v Ostravě a ZČU v Plzni, kteří budou pracovat na tématech z oblasti robotiky a pokročilé průmyslové výroby. Máme velmi ambiciózní plány a chceme pomoci české a evropské ekonomice přejít na flexibilní, ekologickou a konkurenceschopnou výrobu. Matematické modelování, přístupy řízené daty, simulace, optimalizační algoritmy a formální metody získávají v průmyslu širokou oblibu. Chybí však vhodné inženýrské nástroje, a to jednoduše proto, že neexistují vhodné základní koncepty, propojitelné modely a vysoce výkonné algoritmy. To otevírá pro náš projekt jasnou příležitost pro výzkum, vývoj a zavádění inovativních výzkumných postupů do průmyslu.
Pokud chce firma v konkurenci uspět, musí zvyšovat efektivitu, zejména s ohledem na úroveň automatizace, použité materiály, autonomii či flexibilitu robotů, výrobní plány a nestálé ceny energií. Je třeba řešit složité vícerozměrné optimalizační úlohy s mnoha protichůdnými cíli a komplexními omezeními. Například zákazníci stále vyžadují menší velikosti dávek, a proto musí výrobní linky usilovat o vysokou propustnost s rychlou automatizovanou rekonfigurací.
Pro realizaci projektu jsme vybrali naše nejlepší výzkumné pracovníky, kteří mají ověřitelné výsledky, dobře vybavené zařízení a klíčové kompetence v oblasti robotiky, automatického řízení, materiálového inženýrství a průmyslové informatiky.
Zabýváte se také autonomními vozy, jaký je aktuální stav?
Někteří lidé mají pocit, že by se mělo skočit přímo do robotizovaných aut, která vás odvezou na letiště a zpátky pojedou bez řidiče. To je myslím hudba budoucnosti. I když už se objevují první, zatím nereprezentativní případy. Co ale je reprezentativní, jsou autonomní systémy, které vyplňují místa, kdy je řidič nespolehlivý nebo kdy by mohl reagovat špatně. Určitě za nás v blízké budoucnosti mohou popojíždět auta na dálnici v zácpě, aniž bychom drželi volant. Prototypy, které ve spolupráci s různými firmami vytváříme, často souvisí s odhadováním situace, jež se děje kolem auta, například poničená silnice, písčitá vozovka, kde by rychlá jízda mohla způsobit smyk vozu. Takže pomocí lidarů, radarů, kamer a různých senzorů vyhodnocujeme situaci kolem auta.
Zajímavý vývoj probíhá například v rozvinutých systémech parkování, kdy přijedete do parkovacího domu, předáte vůz a on sám zaparkuje.
Na jakém projektu momentálně pracujete?
S firmou TÜV SUD provádíme výzkum na letišti v Česku, které je určené pro testování aut. Na silnici s dobrým vodorovným značením ověřujeme náš řídicí systém Automated Lane‑Keeping System (ALKS), který vůz udržuje v pruzích a zároveň drží odstup od auta, které je před ním – adaptivní tempomat. Momentálně testujeme dva manévry. Jeden je cut‑in manévr, kdy mezi námi řízené a předchozí vozidlo vjede jiné. Adaptivní tempomat se pak musí vyrovnat s tím, že vzdálenost se skokově změnila, a musí zpomalit, aby si udržel řidičem zvolenou vzdálenost a rychlost. Druhou je cut‑out manévr. Představte si, že za sebou jedou dvě auta a před nimi najednou zastaví vůz, který systém v druhém autě nevidí. První auto uhne a druhé má před sebou v tu chvíli stojící překážku. Testujeme i za různých povětrnostních podmínek. V rámci Evropské unie už existuje první postup, jak se má systém ALKS certifikovat.
Stáhněte si přílohu v PDF
Jaké další funkce by se mohly rozšířit na českých silnicích?
Třeba jízda v zácpě. Mnoho nehod vzniká tak, že se v koloně zapovídáme, mrkneme do mobilu, ztratíme pozornost a nestihneme včas zabrzdit. Myslím, že asistovaná jízda je relativně blízko, zvlášť tam, kde tomu odpovídá infrastruktura – předem definovaná dálnice, kdy je v mapách dobře zpracován její profil, dálnice má svodidla a auto se má ve vnímání okolí čeho chytit. To jsou věci, které se dají dobře automatizovat.
Je reálné, že někdy projede autonomní auto Prahou?
Pokud myslíte zcela bez řidiče, nedokážu to přesně říct, protože existuje mnoho faktorů. Je třeba počítat i s asertivitou řidiče. Když před ním zastaví dodávka vykládající zboží a je vedle ní plná čára, předjede bezpečně dodávku i za cenu porušení pravidel, ale nevznikne za ním kolona. Autonomní auto nemá naprogramováno, že může přejet plnou čáru, takže zůstane stát a ostatní auta na něj budou troubit. Pokud je ve voze řidič, převezme řízení a situace je vyřešená. Proto myslím, že o autě bez řidiče se bavíme hodně futuristicky. To, co bude přicházet v následujících pěti letech, budou hlavně pokročilé asistenční systémy, které mohou řidičům zachránit život, nebo výrazně omezí riziko havárie. A to za stále složitějších povětrnostních podmínek.
Článek byl publikován ve speciální příloze HN Strojírenství.
