Ipar 4.0 megoldások kialakításának feltételrendszere Abonyi János* és Miszlivetz Ferenc** egyetemi tanár, Pannon Egyetem*,** kutató, Felsőbbfokú Tanulmányok Intézete* megbízott igazgató, Felsőbbfokú Tanulmányok Intézete**
Kivonat A küszöbön álló negyedik ipari forradalom a hálózatokba rendezett kiber-fizikai rendszerek elterjedését jelenti. Az intelligens technológiáknak és új gazdaságszervezési elveknek köszönhetően az emberi beavatkozást nem igénylő gyártócellák szervezeteket is áthidaló működtetésével egyedi termékek változó igényekhez igazodó hatékony előállítása valósulhat meg. A magyar gazdaság számára a legfontosabb kérdés, hogy vállalkozásaink miként részesülhetnek e forradalmian új szemléletmód előnyeiből, illetve miként kezelhetők a munkaerőpiac elkerülhetetlen átalakulásának társadalmi következményei. A tanulmány a napokban megjelent Hálózatok metszéspontjain – A negyedik ipari forradalom társadalmi kihívásai címet viselő kötetünk alapján tekinti át, hogy az Ipar 4.0 megoldások kialakítása kapcsán mit tartunk a legégetőbb feladatoknak. 1. Ipar 4.0 – a negyedik ipari forradalom Ahogy az 1. ábra mutatja, ipari forradalomról akkor beszélhetünk, amikor egy új technológiai megoldásnak köszönhetően a termelő rendszerek hatékonysága jelentősen megnövekszik. „Természetesen” minden ilyen áttörés kizárólag a rendszerek komplexitásának növelésével érhető el, azaz e rendszerek tervezése és üzemeltetése egyre inkább tudás és erőforrás-igényessé válik.
Ipar 4.0 Ipar 3.0 Ipar 2.0 Ipar 1.0 Szövőgép, víz és gőz energia
1784
Első futószalagok, tömegtermelés elektromos áram használatával
1870
Az első programozható vezérlők (PLC) Az elektronika és az IT használata a további automatizálásban. 1969
Kiber-fizikai rendszerek alapján a valódi tárgyak összekötése adatfeldolgozókkal / virtuális tárgyak és folyamatok információs hálózatokon keresztül Napjaink
1. ábra Ipari forradalmak és a termelő rendszerek komplexitása (Forrás: Heng, 2014)
Az Ipar 4.0 címszót elsősorban Európában, különösen Németországban használják a gyártóipar fejlettségére vonatkozóan. Ez a fejlettségi szint a gyártórendszereknek és az őket támogató informatikai eszközöknek egy rendkívül erős eszköztár köré rendeződtek. Ez az új eszköztár, különösen, ha egységes keretben kezeljük, ténylegesen forradalmasítani fogja a teljes gazdaságot. A negyedik ipari forradalom tehát annak köszönhető, hogy olyan technológiai elemek és módszerek alkalmazása válik lehetővé, melyekkel még komplexebb rendszerek, azaz teljes ellátási láncok hálózata működtethető összehangoltan és automatizált módon. A fejlődésnek ez a szintje előreláthatóan a következő évtizedben bontakozik ki. Fontos kiemelni, hogy tudatos „forradalmasításról” beszélhetünk, azaz az elvárt eredmények specifikációi és a célok eléréséhez szükséges tevékenységek már jól kidolgozottak. Németországban a nemzeti szintű fejlesztési stratégiában a stratégia megvalósítását ajánlásokban rögzítették. (A kapcsolódó „Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0” dokumentum kiadását az Oktatási és Kutatási Minisztérium támogatta.) Fontos megjegyezni, hogy egy gazdasági szervezet és egy ország számára a hatékonyság és a versenyképesség növelésén túl a fenntartható fejlődés globális kihívásai is ösztönzői ezeknek a „forradalmasításoknak”. A megújuló energiaforrások, a fenntarthatóságot biztosító energia és nyersanyaghasználat megvalósítása és a demográfiai változások mind-mind olyan problémák, amelyek megoldásában az Ipar 4.0 eszköztára és szemléletmódja segítséget nyújthat. A megoldások alapja, hogy autonóm, elosztott intelligenciával rendelkező, egymással szoros kapcsolatban lévő okos gyárakat alakítunk ki, és ezen okos elemek komplex rendszerét az elemek részletes és összekapcsolt modelljeinek alkalmazásával átfogó célok alapján optimálhatjuk. E koncepció megvalósítása tehát nem csupán az „okos” elemek hálózatba foglalását igényli, hanem azoknak egy „kibernetikai térben” való összehangolását is szükségessé teszi. Ez modell alapú optimálással, valamint a szimulációs eszközök alkalmazására épülő fejlesztéssel valósítható meg.
Adatok internete
A dolgok internete Okos mobilitás
Okos épületek
Okos villamoshálózat
Okos otthonok Okos gyárak
Okos logisztika
Szolgáltatások internete
Szociális hálózat Üzleti hálózat
Emberek internete
2. ábra Az Ipar 4.0 kialakítását lehetővé tevő kiber-fizikai rendszerek rendszere (Forrás: Deloitte, 2014)
A koncepció szerint a kiber-fizikai-termelő-rendszerek (CPPS cyber-physical-prodiction systems) nem csupán a termelőeszközöket foglalják intelligens hálózatokba, hanem a teljes ellátási láncot, ide értve a kapcsolódó energiaellátó rendszereket, logisztikai folyamatokat, épületmenedzsment rendszereket integrálják. Az okos termelőeszközök kihasználtságukra, állapotukra –pl. karbantartási- és erőforrásigényünkre– vonatkozó információt osztanak meg egymással, és az önmagukat érintő kérdésekben autonóm módon döntenek. A koordináció a megosztott információkkal szimulációs és optimalizációs eszközök intenzív alkalmazásával, ideális esetben szintén teljesen autonóm módon, összehangolja a folyamatokat a hatékonyság növelése, az erőforrások csökkentése, a kapacitások kihasználása, az átfutási idők csökkentése és a minőség javítása érdekében. 2. Az ipar 4.0 technológiai feltételei Az áttörő fejlődés nem csupán a későbbiekben részletesen vizsgált integráltságnak, a kiber-fizikai megoldásoknak (lesz) köszönhető. Szükséges a kibernetikai és a fizikai réteg elemei közötti kommunikáció fejlesztése is. E kommunikáció kulcsa az RFID technológia1 elterjesztése, és alkalmazási lehetőségeinek fejlesztése és minden eszköz hálózati kommunikációjának biztosítása. Vevők
Hálózat
Az RFID chip megszervezi a kiszállítást a vevőhöz.
Az okos gyárban minden komponens egymáshoz kapcsolt az internet segítségével.
Időzítés Csomagolás
A gépek és a munkadarabok tudják mi a gyártási sorrendjük. Fennakadás esetén alternatívát keresnek.
A kész termék a csomagolás módját maga határozza meg.
Forma
A gép megválasztása A termék egyedi komponensei a termelési folyamatban maguk találják meg az útjukat.
Design A termék megjelenése egyedileg programozható, Változtatások akár a gyártási folyamat közben is elvégezhető.
A nyersanyag mondja meg a megmunkáló eszköznek, hogy milyen formára kell alakítani, miként kell feldolgozni.
3. ábra RFID technika alkalmazásának módjai a termelő rendszerek hatékonyságnövelésében (Forrás: Heng, 2014)
Az RFID (Radio Frequency IDentification) automatikus azonosításhoz és adatközléshez használt technológia, melynek lényege adatok tárolása és továbbítása RFID címkék és eszközök segítségével. Az RFIDcímke egy apró tárgy, amely rögzíthető vagy beépíthető az azonosítani kívánt objektumba. Az objektum lehet tárgy, például egy árucikk, vagy alkatrész, illetve élőlény, így akár ember is. (Forrás: Wikipédia) 1
A központi elemeken és az intelligens infrastrukturális, mobilitást biztosító, logisztikai feladatokat ellátó elemeken és az ezek összekapcsolásához szükséges kapcsolódó felületek fejlesztésén kívül elengedhetetlen, a termelő rendszerek magjának, a termelés folyamatának, valamint az értéknövelési folyamat koncepciójának exponenciális fejlesztése/fejlődése. A 3D nyomtatás, a szenzortechnológia, a mesterséges intelligencia, a robotika, a drónok és a nanotechnológia csupán pár példa ezekre az exponenciálisan fejlődő technológiákra. Ezek közül sok 20-30 éve egyáltalán nem létezett, ipari hasznosításuk a költségcsökkentés és a miniatürizálás kapcsán vált elérhetővé. 3. Az Ipar 4.0 rendszerek kialakításának négy fejlesztési iránya A svájci gazdaság fejlesztése kapcsán Deloitte szakemberei összefoglalták, hogy mik azok a fejlesztési irányok melyek az Ipar 4.0 szintű fejlettség eléréséhez szükségesek (Deloitte, 2014). Ahogy az 4. ábra mutatja, az okos termelő rendszerek vertikális hálózatosodása, az ellátási láncok horizontális integrálódása, a részletekbe menő megalapozott mérnöki tervezettség, és az exponenciálisan fejlődő technológiák intenzív alkalmazása egyaránt szükséges a sikerhez. Ebben az alfejezetben a svájci gazdaság szereplői számára megfogalmazott fejlesztési irányokat tekintjük át. 1 Okos termelőrendszerek vertikális hálózata
4
2
Exponenciális technológiákon alapuló gyorsítás
Új generációs globális értékláncok hálózatának horizontális integrációja
3 A teljes értékláncot átfogó mérnöki tevékenység
4. ábra Az Ipar 4.0 fejlettségi szint kialakításának lépései (Forrás: Deloitte, 2014)
4. Okos termelőrendszerek vertikális hálózatosodása Az első fejlődési irány alapja a kiber-fizikai termelő rendszerek (CPPS) elterjedése, mely a termelő egységek integrálásával teszi lehetővé, hogy a termelés vásárló-orientált és egyedi legyen. A rendszer kialakítása az információk teljes integrálását követeli meg. A termelés során keletkező adatok rugalmasságot követő integrálása az okos-szenzor technológiák további fejlesztését követeli meg. Olyan módszerek kidolgozása szükséges, amelyekkel az autonóm gyártórendszerek figyelemmel kísérése és a termék életút követése kivitelezhető. A CPPS-eknek nem csupán a termelési folyamatra kell összpontosítaniuk, hanem a teljes ellátó rendszer menedzsmentjére, beleértve a karbantartást is (5. ábra). Mindez megköveteli, hogy a komplex hálózat minden eleme a működése során keletkező adatokat rögzítse, archiválja és megfelelő módon elérhetővé tegye. Ezeknek az adatoknak a gyártási folyamat minden összetevőjére ki kell terjednie, azaz a termelésre, a termékre, az operátorokra, a minőség változására, a leállásokra, és nem utolsó sorban az erőforrásokkal való gazdálkodásra (Bechtold, 2014). Ez utóbbi azért különösen fontos, mert a fejlesztés elsődleges szempontja az erőforrásokkal való hatékony gazdálkodás, azaz az anyag, az energia és emberi erőforrások hatékony, teljes körű menedzsmentje. Fontos szempont, hogy mindez egységes keretben a teljes ellátási láncra kiterjed, azaz a termelésre, a raktározásra és a karbantartásra.
5. ábra Ellátási láncok alapvető struktúrája (Forrás: Bechtold, 2014)
Nem szabad megfeledkeznünk azokról a technológiai elemekről sem, melyek fejlődése ez elemi folyamatok forradalmasítását teszi lehetővé. Ezek fejlesztési irányai elsődlegesen az egyediséget, a flexibilitást és a hatékonyság növelését támogatják. Ilyen exponenciálisan fejlődő elem például a 3D nyomtatás, amely már csaknem minden anyagi minőség (műagyag, fémek, kerámia, szövetek) esetén is elérhető. A legfontosabb elvárás, hogy az elemi gyártócelláknak „okosnak” kell lenniük (6. ábra), azaz megfelelő szenzorok alkalmazásával az eszközöknek információval kell rendelkezniük a nyersanyagok minőségi és mennyiségi jellemzőiről, a környezeti körülményekről, és a termék elvárt tulajdonságairól (Bechtold, 2014). Mindez azt feltételezi, hogy a gyártóegységnek integráltnak kell lennie, azaz a kiberfizikai rendszerhez megfelelő kommunikációs protokollon keresztül, a lehető legrugalmasabb módon kell kapcsolódnia annak érdekében, hogy a megfelelő adatokhoz információk folyamatos cseréje biztosított legyen.
Az okos egységnek intelligensnek kell lennie, azaz az egység autonóm módon szervezi a saját munkáját, úgy, hogy döntéseiben korábbi tapasztalataira is támaszkodik, azaz az egység tanul. E tanulási képességnek is köszönhetően az egység reszponzív, azaz a termékekbe és a nyersanyagokba beépített jelzések alapján határozza meg a termék-előállítás szükséges feladatait, sorrendjét és gondoskodik a szükséges erőforrások igényléséről.
Kapcso
Tudat
osság
ltságAz okos termékek olyan gép-gép kommunikációs eszközökkel rendelkeznek, melyek lehetővé teszik a többi kiber-fizikai rendszerrel való interakciót és adatcserét
Az okos termékek, olyan szenzortechnológiával ellátottak, melyek információkat adnak a használat körülményeiről
Intellig
Adapti vitás Az okos termékek olyan irányítórendszerrel ellátottak, mely lehetővé teszi a külső és belső utasításokat követő autonóm adaptációt
encia Az okos termékek olyan számítási kapacitással rendelkeznek, mely lehetővé teszi, hogy autonóm módon döntsenek és tanuljanak
6. ábra Az okos gyártócella tulajdonsága (Forrás: Bechtold, 2014)
Kiber
5. Az integráltság és az együttműködés előnyei Az információs rendszerek integráltsága, az adatok és információk rendelkezésre állása, a magasabb automatizáltsági szint és az egységek közti kooperációnak köszönhetően a hatékonyság növelésére nyílik lehetőség (7. ábra). Az alábbiakban ezeket az előnyöket ismertetjük. Tények forrása
IT-globalizáció
Kollaboráció
Produktivitás
Fizikai
Kooperáció
Automatizálás
Hardver Szoftver
7. ábra Kiber-fizikai rendszerek integráltságának kooperációt biztosító előnyei (Forrás: Schuh, 2014)
Az előző fejezetben ismertetett életciklus szerinti integráltságnak a tervezési és a termelési folyamatok kapcsán is meg kell valósulnia (Schuh, 2014). Ezért pozitív hatásainak meg kell jelennie a termék tervezési folyamat felgyorsításában, az ellátási lánc teljes modelljének és optimális komplexitásának kialakításában, valamint az elemek eredetileg tervezettnél is hatékonyabb működtetésében (8. ábra) Egységköltség
Egységköltség
Ipar 4.0 Ipar 4.0
Napjaink
Mennyiség
Mérnöki tevékenység haszna
Napjaink
Mennyiség Termelési tevékenység haszna
Kibernetikai modell
Rövidebb termékfejlesztési folyamat
A tervezettnél jobb teljesítmény
Determinisztikus modell
Virtuális mérnöki tevékenység a teljes ellátási láncon
Forradalmian rövid ellátási láncok
8. ábra A kooperáció és az integráltság négy előnye (Forrás: Schuh, 2014)
Fejlesztési idő lerövidítése A fejlesztési idő a gyors prototípusfejlesztési eszközök és a terméktervezésre kialakított multidiszciplináris csoportok munkáját támogató Scrum módszertan elterjedésével rövidíthető le jelentős mértékben. E fejlesztéseket elsősorban a termék-ötlettől az SOP-ig (start of production) eltelt idő segítségével minősítik (Schuh, 2014). A teljes ellátási lánc „virtualizálása” Szimulációs eszközök alkalmazásával a munkafolyamatokkal kapcsolatos problémák és szűk keresztmetszetek közvetlenül feltárhatók, a folyamatokkal kapcsolatos teljesítmények megbecsülhetők, a fejlesztési lehetőségek azonosíthatók. A szimulációs eszközök lehetővé teszik, hogy a folyamatokat a termékekkel összhangban fejlesszük. Ezt a technikát Virtual Tryout-nak nevezzük. Természetesen ez a megközelítésmód megköveteli, hogy a döntéshozók bízzanak a szimulációs eszközökben, illetve ebben a virtuális környezetben is képesek legyenek a fejlesztési lehetőségek azonosítására. E megközelítésmód alkalmazásával kapcsolatos kulcsmutató a szimulációs vizsgálat elkészítésének és kiértékelésének ideje, amely természetesen jóval kisebb, mint a valós technikák esetén (Schuh, 2014).
Döntésképesség
Profit Ipar 4.0
100% Napjaink
Szimulációk száma
I
9. ábra A fejlesztési idő lerövidítésének és a szimulációs technikák alkalmazásának előnye (Forrás: Schuh, 2014)
Egységköltség
Taylor-1
Produktivitás
Ipar 4.0 Elméleti maximum t=0
időben
Napjainkban
Taylorizmus Idő 10. ábra Az ellátási láncok optimális komplexitása és a tervezettnél jobb teljesítmény (Forrás: Schuh, 2014)
Forradalmian rövid ellátási láncok: A mennyiségi és gazdaságossági szempontok mellet a legfontosabb sikertényező az egyedi gyártásra való képesség. A felhasználói igények speciális kielégítésének nagyon jó példája az autógyártás. A Ford Fusion vásárlói a konfiguráció során a Ford Fusion 15 millió termékváltozata közül választhatnak. Ennek a hatalmas termékválasztéknak köszönhetően a termelő és összeszerelő rendszerek működtetése rendkívül bonyolulttá válik. A termelő egységek általában egymástól elkülönült feladatokat látnak el, úgy, hogy az eltérő funkciók eltérő gépeken valósulnak meg. Az ilyen jellegű specializáció hatására a termelő rendszerek egyre komplexebbé válnak. A közeljövőben a komplexitásból fakadó problémák kezelése érdekében a funkciók összevonása szükséges, például a robotoknak célszerű lesz egyszerre több feladatot ellátniuk. Az összevont funkcióknak köszönhetően a termelő folyamatoknak le kell rövidülniük. A lerövidült technológiai folyamat kiegyenlítettebb, azaz az egyes elemeket közel azonos mértékben kihasználó gyártást (line-balancing) tesz lehetővé, azaz az egyes elemek kihasználásának javulnia kell (Schuh, 2014). Ezeknek az elvárásoknak a tükrében az Ipar 4.0 forradalom a korábbi, egyre specializáltabb termelőeszközök folyamatos áramlását hangsúlyozó Taylorista fejlődési iránnyal ellentétes hatású. Természetesen nem a teljes visszalépés a cél, a legfontosabb megtalálni a termelési folyamatban a munkaállomások és szereplők optimális számát és az együttesen megvalósítandó funkciók körét. Az autonóm termelő és összeszerelő egységek decentralizált működetése ezen elemek erős kooperációjával valósítható meg. Az elemek kialakítása és a koordináció és kooperációs folyamatok tervezése szintén a „virtuális gyár”, azaz a szimulációs eszközök alkalmazásával lehetséges. Az elvártnál jobban teljesíteni: Az önszervező, optimáló rendszerek alkalmazkodási képességüknek köszönhetően az eredeti tervezett termelékenységnél jobb érhető el. Ez a hatékonyságnövelés a tanulási görbe segítségével mérhető.
6. Ipar 4.0 megoldások kialakításának (társadalmi) feltételei Az ipar 4.0 koncepciójának fenntartható megvalósítása kizárólag megfelelő kormányzati támogatás esetén kivitelezhető. Az alábbiakban Bechtold (2014) tanulmánya alapján a legszükségesebb felülről-lefelé ható feladatokat foglaljuk össze (11. ábra). A személyes elkötelezettség és a változásra nyitottság szükségessége A szükséges átalakítások véghezvitele elkötelezett, a változásmenedzsment eszközeit jól alkalmazó vezetőket igényel, olyanokat, akik a gyors eredmények helyett a hosszabb távon fenntartható előre lépéseket részesítik előnyben. Fontos, hogy a változások „pilot” projektekkel kezdődjenek, amelyek a későbbi, átfogóbb jellegű fejlesztésekhez megfelelő mennyiségű tanulsággal, tapasztalattal szolgálnak. A középvezetők számára az ilyen jellegű projektekben a legfontosabb a munkaerő-gazdálkodás optimálásához, az alkalmazottak képzéséhez, és munkájuk átszervezéséhez kötődő, drasztikus mértékben változó feladataiknak való megfelelés. A folyamatok átalakítása csak felülről-lefelé lehetséges Az érdekelt felek/szervezetek közös céljainak megfogalmazásához, a rendkívül komplex, integrált IT infrastruktúra és üzleti modellek kialakításához megfelelő koordináltság szükséges. Ez a magas szintű összehangoltság csak ritkán alakítható ki alulról jövő kezdeményezésekkel.
Vízió
Változás Fenntarthatóság
Vezetés elkötelezettsége
A digitális átalakítás változásmenedzsmentje Szervezeti kultúra fejlesztés
Érdekelt felek mobilizálása
Digitális képesség fejlesztés
Szervezet és folyamat hangolása
11. ábra Ipar 4.0 kialakításához kötődő legfontosabb feladatok
Tanuló szervezet A legfontosabb üzenet, hogy a sikeres átmenethez a „tanuló szervezet” kialakítása szükséges: a vállalati kultúrának az új tanulására fogékonnyá és a tudásmegosztásra nyitottá kell válnia.
Új kompetenciák – új képzések Fontos megjegyezni, hogy az Ipar 4.0 megoldások elterjedésével új kompetenciák iránti igény is megjelenik. Nem csupán az IT területének alaposabb ismerete válik szükségessé, hanem a rendszermérnöki szemlélet iránti igény is előtérbe kerül. A K+F területen dolgozók számára különösen fontos, hogy e rendszermérnöki eszköztárat úgy alkalmazzák, hogy az előtérben a termék felhasználók számára nyújtott funkcionalitása álljon, azaz a fejlesztéseknek az elsődleges hajtóereje a felhasználó számára nyújtott „minőség” legyen. E kompetenciák iránti igény nem csak a belépő munkatársak kiválasztásakor kell, hogy hangsúlyt kapjon, hanem a belső tudásmenedzsment és képzési rendszer kialakításában is. Elképzelhető, hogy egyes szervezetek számára e kompetenciák kialakítása részmunkaidős képzési lehetőségeket biztosító új foglalkoztatási modellek bevezetését teszi szükségessé. Rugalmasság A termelési környezet sokkal dinamikusabbá válik. A piaci szereplők igényei és az általuk felvetett lehetőségek egyre gyorsabban jelennek meg, de gyorsabban is tűnnek el. Ezek megfelelő kezeléséhez a szervezeteknek agilis, vállalkozás jellegű karakterrel kell rendelkeznie. A szükséges rugalmasságot a moduláris és skálázható felépítésű szervezeti felépítéssel és hasonló gyártási folyamatok kialakításával lehet biztosítani, ami elsődlegesen hálózatba szervezett stratégiai partnerek bevonásával valósítható meg. Projektalapú, „lapos” szervezetek A flexibilis munkakörnyezet kialakítására a projektalapú szervezet a legcélszerűbb megoldás. Ezekben a szervezetekben célszerű minimalizálni a hierarchiaszintek számát, olyan döntési környezetet biztosítva mely agilisabb vezetést tesz lehetővé. „Határok nélküli” szervezetek A hierarchikus, egymástól erőteljesen lehatárolt szervezetekben nehézkes a kommunikáció. Az integráltság és az információáramlás, illetve a projektalapú működés elősegítése érdekében cél, hogy a szervezeti határokat a felelősségi körök pontos definiálása mellett eltöröljük, pontosabban rugalmassá, átjárhatóvá tegyük (12. ábra).
Decentralizáció
Modularizáció
A kiegyensúlyozott hálózatban a globálisan decentralizált erőforrások jobb hasznosítása A megoldások portfóliójának és az erőforrások piacának erősebb lokalizációja Kevesebb bizalom a méretgazdaságosságban
Az üzleti egységek vállalkozási karaktere A szervezetek szolgáltatás-orientáltsága
Agilis működési modelll Határtalanság
Rugalmasság
Külső erőforrások integrálása
Rugalmas foglalkoztatási modellek
Külső vállalkozások irányítása
Projekt-alapú szervezet
Megosztott erőforrások menedzsmentje
Lapos szervezetek
12. ábra Az agilis működést biztosító legfontosabb jellemzők (Forrás: Bechtold, 2014)
7. Ipar 4.0 stratégiák megvalósítása A stratégiák megvalósítása kapcsán az alábbi szempontokat érdemes szem előtt tartani (Bechtold, 2014) (13. ábra). • Célszerű felmérni, hogy az IT területen a szervezet milyen érettségi szinten van, és meg kell határozni a gyártási informatikai rendszer erősségeit és fejlesztendő területeit. • Egy SWOT elemzés kapcsán célszerű felmérni, hogy milyen veszélyeket és lehetőségeket tartogat az Ipar 4.0 forradalom a szervezet, a vevők és a beszállítók számára, illetve, hogy milyen átalakulások várhatók. • Célszerű egy olyan fejlesztési stratégiát alkotni, mely az érintett felek felé való kommunikációjával top-down jellegű fejlesztési programok megvalósításának támogatására alkalmas. • A fejlesztési területek rangsorolása szükséges, ugyanis az Ipar 4.0 rendszerek fejlesztése komplex tevékenység, hiszen a koncepció jellegéből adódóan minden változtatás minden üzleti és technikai részfolyamatra kihat. • ’Útiterv’ (roadmap) készítése segítheti az átalakítási folyamatot, összehangolva az érintett felek tevékenységét. • A változtatások végrehajtását és a bevezettet technológiákat meg kell erősíteni, az elért eredményeket fenn kell tartani.
Digitális érettség vizsgálata
Implementáció és a változtatások fenntartása
Lehetőségek és veszélyek azonosítása
Ipar 4.0 stratégiai térkép
Ipar 4.0 vízió és teendők
Az átalakítás területeinek priorizálása
13. ábra Stratégiai fejlesztések megvalósításának javasolt lépései (Forrás: Bechtold, 2014)
A társadalom igényei döntő mértékben hatnak a technológiák fejlődésére, használatára. A társadalom, a kutatás és a technológiai szféra dinamikus kölcsönhatásban van. A kormányzat feladata, hogy e kapcsolatrendszert felismerve és elemezve olyan mechanizmusokat dolgozzon ki, amelyek a gazdaság, a tudomány, azaz az emberek életminőségének fejlesztését szolgálják. A fentiek tükrében nem véletlen, hogy a német kormány az Ipar 4.0 kezdeményezés mellé állt, annak megvalósulását átfogó stratégiai programokkal támogatja, koordinálja. Fontos kiemelni, hogy Németországnak nem elsődleges célja a gyártási tevékenység növelése, inkább multinacionális vállalatain keresztül a határon átívelő hatások hatékonyabb kihasználása, a
rendkívüli jó képzési rendszer erősségére való építés alapján a mérnöki szolgáltatások fejlesztése, és ehhez kapcsolódóan a dinamikus kis- és középvállalkozások további erősítése szerepel az elsődleges, a versenyképesség növelését célzó célok között. Felismerték, hogy egy vállalkozás, régió és ország-specifikus sajátosságai a fejlődés kerékkötői. Ezek felszámolása érdekében fontos koordinációs feladat a megfelelő szabványosítási, szabályozási és jogi keretek kidolgozása, és az integrációhoz szükséges infrastruktúra fejlesztése egész Németországban, illetve Európában. Magyarország, már csak gazdasági súlyánál fogva sem lehet meghatározója az Ipar 4.0 megoldások fejlődésének. Ugyanakkor számunkra különösen fontos, hogy a globális technikaitechnológiai fejlődési folyamatokat gondosan értékeljük és ez alapján, az előző fejezethez kapcsolódó módon, kidolgozzuk nemzeti, illetve regionális stratégiánkat. A megoldásszállító kisvállalkozások sikerének kulcsa „csupán” a kreativitás, az innovatív hajlam és tanulási képesség. E jellemzők kialakítása az oktatási rendszerünk alapos reformját igényli. A nagy gyártórendszereink hatékonyságnövelésének lehetősége szintén előttünk áll, a jelentős mértékben német tulajdonosi kör feltehetőleg önmaga is érdekelt akár a beszállítói láncának ilyen irányú fejlesztésében. Fontos megemlíteni, hogy az Ipar 4.0 megközelítés nem csupán a nemzetközi, globális piacon való hatékony működést támogathatja, hanem a kis régiók integrálását, a regionális gazdaságok élénkítését. (pl. regionális integrált energiaellátó rendszerek létrehozását, okos városok és gyárak integrálását, a közlekedési és logisztikai rendszerek összehangolt fejlesztését.) 8. Az Ipar 4.0 társadalomtudományi aspektusai Az Ipar 4.0 forradalom társadalmi hatásának vizsgálata kapcsán fontos, hogy felismerjük, hogy a gépekhez való viszonyunk alapjában megváltozott. Míg korábban a gépekre, mint munkánk támogató, megkönnyítő eszközeire tekintettünk, most szembesülnünk kell azzal, hogy maguk a gépek váltak munkaerővé, olyanná, amely csaknem teljesen autonóm módon látja el a feladatát. Azaz, a gépek nem támogatják az ember munkáját, hanem akár feleslegessé tehetik az embert, mint munkaerőt. Mindezek hatására a humántőke és a gazdasági tőke teljes mértékben helyettesíthetővé vált. Az egyre szorosabbá váló kapcsolat a technológiai, gazdasági, társadalmi és természeti rendszerek között azok változási/fejlődési képessége közti különbségből fakadóan egyre jelentősebb feszültséget eredményez. Az egyes országok gyártási költségindexeit elemezve láthatjuk, hogy a legjelentősebb költségelem a munkaerő költsége, mely a versenyképesség elsődleges meghatározója. Jelenleg a világban átlagosan 66 robot jut 10 ezer emberi munkásra. Az erősen automatizált japán autóiparban 1520 robot jut 10 ezer emberre. A fejlett országok cégei a munkaerőköltségek 65 százalékát meg tudják spórolni, ha a gyártást fejlődő országokba szervezik ki, ahol alacsonyabbak a fizetések. Ha az embereket robotokra cserélik, akkor a költségek 90 százalékát takaríthatják meg. Az automatizáltság szintjének növelése nem csupán az integráltság biztosításából fakad, hanem gazdasági szempontok is szerepet játszhatnak. Az elemzések arra utalnak, hogy az Ipar 4.0 megoldásoknak köszönhetően jelentősen csökkenni fog a termelésben foglalkoztatottak száma. Ezt a felismerést már a média is egyre gyakrabban hangoztatatja. Becslések szerint egyes iparágakban a munkaerőköltség 90 százalékkal csökkenthető, ha az embereket gépekkel helyettesítik. Ez a hajtóerő egyre jelentősebb lesz és a technikai fejlődésnek és az előzőekben ismertetett trendeknek
köszönhetően az USA-ban a dolgozók 47, az Egyesült Királyságban a 35 százaléka veszítheti el az állását 20 éven belül. A Merryl Lynch befektetési hitelintézet kapcsolódó tanulmánya szerint már elkezdődött a negyedik ipari forradalom, a robotok és a mesterséges intelligencia fejlődése exponenciális, gyakorlatilag minden ipari szektorban és a hétköznapokban is megjelentek. A gépek terjedése azért aggasztó, mert elsősorban az alacsony fizetésű munkahelyekről, a kétkezi munkakörökből és a szolgáltató szektorból fogják kiszorítani az embereket. Fontos megjegyeznünk, hogy e fejlődés nem csupán a kétkezi munkásokat érinti. A mesterséges intelligenciák fejlődésével a gépek olyan tudásigényes feladatokat is képesek lesznek átvenni, mint az orvosok és a nővérek munkája vagy a pénzügyi tanácsadás; 20 évre előre tekintve a pénzügyi szektorban 25 millió állás szűnhet meg az automatizált tanácsadó rendszereknek köszönhetően. Az emberek nagyjából fele-fele arányban optimisták és pesszimisták a gépek terjedése miatt, legalábbis ez derült ki az amerikai Pew közvélemény-kutató felméréséből. A megkérdezettek 48 százaléka szerint a robotok ki fogják szorítani a fizikai munkásokat, a mesterséges intelligencia pedig a szellemi munkásokat; hatalmas különbségek lesznek a jövedelmek közt, a társadalmi rend pedig fel fog borulni. 52 százalék viszont azt válaszolta, az emberi találékonyság felül fog kerekedni az új helyzeten, új iparágak és új munkahelyek jönnek majd létre az emberek számára. A helyzet hasonló ahhoz az átrendeződéshez, amit a média átstrukturálódása kapcsán tapasztalhattunk. A jelenséget, miszerint egyik technológia kiszorítja a másikat, kreatív rombolásnak hívják. Cél, hogy e drasztikus változásokat sikerüljön úgy levezényelni, hogy az a foglalkoztatásban rendkívüli problémákat ne eredményezzen. Az Ipar 4.0 kapcsán a kedvezőtlen hatások az európai gazdaság szempontjából nem kritikusak, ugyanis azok a sajnálatos demográfiai trendek hatását csillapítják. Fontos megjegyezni, hogy a változások új álláshelyeket is létrehoznak, növelve ezzel a képzett munkaerő iránti igényt, még nagyobb kihívást teremtve az oktatási rendszer minőségének és hatékonyságának kapcsán. 1960-ban, amikor a Nobel díjas közgazdász Milton Friedman a fejlődő ázsiai országok kormányaival a gazdaságuk fejlesztésével kapcsolatban konzultált, meglepve látta, hogy a buldózerek helyett a fölmunkákat emberek tömegei ásóval végzik (Ford, 2015). Érdeklődésére megtudta, hogy mindez tudatos: a foglalkoztatás növelését megcélzó „munkaprogram” hatására döntöttek úgy, hogy a gépesítés helyett kubikusokat foglalkoztatnak. Friedman anekdotává vált megjegyzése jól érzékelteti az Ipar 4.0 társadalomtudományi dilemmáját: „Ha a foglalkoztatás a cél, akkor miért nem adnak nekik kanalat?” Természetesen ez a dilemma nem új keletű. A mezőgazdaság és majd az ipar gépesítésének hatására teljesen megváltozott a munkaerőpiac összetétele. A mezőgazdaságban foglalkoztatottak aránya folyamatosan csökken, az iparban foglalkoztatottaké kezdetben nő, majd csökken, a harmadik (szolgáltató) szektorban foglalkoztatottak aránya pedig folyamatosan emelkedik (Polónyi, 2002). A mesterséges intelligencia fejlődése azonban már a szolgáltatási szektort jelentősen érintő szellemi munkát végzőkre is hatással van/lesz. Mindez olyan szempontból különösen érdekes, hogy már jelenleg is az USA-ban a felsőfokú végzettségűek 50 százaléka olyan munkakörben dolgozik, melynek betöltéséhez nem feltétlen szükséges felsőfokú végzettség. A fejlődés elsődleges mozgatórugója a termelékenység és a hatékonyság növelése. Fontos társadalmi kérdés, hogy e fejlődés eredményéből a munkaerő, azaz a társadalom széles rétege minként részesül. A növekvő termelékenység és a bérek közti szoros kapcsolat az 1970-es években kezdett el fellazulni. A ’70-es évekhez képest 2013-ban a betanított munkások teljesítménye 107 százalékkal nőtt, ugyanakkor reálkeresetük 13 százalékkal csökkent, miközben a lakhatás és az oktatás költségei ugrásszerűen emelkedtek. E folyamat a társadalmi
különbségek folyamatosan növekedéséhez is hozzájárul(t), pl. ma az USA-ban a háztartások 5 százaléka felelős a fogyasztás 40 százalékáért (Ford, 2015). Szintén érdekes kérdés, hogy a gazdaság növekedése miként hat a munkaerőpiacra. Az USA statisztikai hivatala szerint 1998-hoz képest tizenöt évvel később 3.5 ezermilliárd dollárral, azaz inflációval korrigálva csaknem 42 százalékkal nőtt a gazdaság (termelt javak értéke). Mindehhez 1998-ban 194 milliárd munkaóra társult. A 40 százalékos növekedés azt sejteti, hogy a munkaerőpiac is jelentősen fejlődött. Ez nincs így, tizenöt évvel később a megnövekedett termelési szinthez szintén „csak” 194 milliárd munkaórára volt szükség. Mennyivel is nőtt a gazdaság tehát 15 év alatt? Különösen érdekes a kérdés akkor, ha figyelembe vesszük, hogy a népesség mindeközben 40 millió fővel növekedett. Mi a növekedés célja? A foglalkoztatottság növelése? 2010. január 2-ai Washington Post szerint a 2000 év első évtizedében az USA-ban semmivel sem nőtt a munkahelyek száma (Ford, 2015) A jövő ez egyik, leginkább előtérbe kerülő potenciális megoldása a mindenki számára biztosított alapjövedelem. Természetesen ez sem új gondolat, Hayek 1970-es években írja, hogy a garantált bérminimum egyfajta biztonsági hálóként szolgálhatna és a változásokra jóval nyitottabb társadalmat eredményezne. Az elképzelés hátránya, hogy az egyéni felelősségvállalás jelentősége háttérbe szorul. Hayek gondolata nem teljesen idealista. Abból indul ki, hogy a társadalom az elmúlt évszázadokban a városiasodásnak is köszönhetően nagyot változott, és ezt a változást a kormányzatoknak is követniük kell. Az alapjövedelem nem áll szemben a piaci szemléletű megközelítéssel, „csupán” azt célozza, hogy mindenki a megfelelő biztonsági hálóval a háta mögött bocsáthassa a piacra munkaerejét, kreativitását, és legyenek olyan ösztönzők, melyek az aktív és passzív jövedelem megfelelő hangolásával pozitív társadalmi hatást eredményeznek. A következőkben tekintsük át, mik a javaslat pozitív hatásai: • A gyermekvállalási kedv javulna, a fejlett országok kedvezőtlen demográfiai trendjei megfordulhatnának. • Az iskolázottság, mint ösztönzött elem, a társadalom által elismert érték szerepelne a modellben, ugyanis produktív és kreatív munka nem csupán munkaviszonyban valósulhat meg, ma is számtalan példa van arra, hogy az emberek szabadidejükben végeznek a társadalom számára olyan hasznos tevékenységet (pl. Wikipédia, önkéntes munka) mely tudásigényes. • További motivációs tényező kell, hogy legyen a társadalmilag hasznos önkéntes munka, pl. a környezetvédelmi projektekben való részvétel támogatása. • Szintén érdekes felvetés, hogy az alapjövedelem a mobilitást is támogathatja, a munkájukhoz nem kötött emberek kevésbé fejlett, olcsóbb életvitelt lehetővé tevő vidékre költözhetnek, mely trend a térségfejlesztésben hasznos lehet. • Vásárlóerő megőrzése, a piaci kereslet szabályozott fenntartása, a társadalmi csapdák elkerülése egyfajta kooperációt igényel. Az oktatás szerepe A mesterséges intelligencia és az IPAR 4.0 megoldásoknak köszönhetően a munkakörök és a munkaerő képességei, készségei közti egyensúly felborulni látszik. Általános megközelítés, hogy a munkanélküliség problémájára a munkaerő oktatása átképzése a megoldás. E megközelítésmódot azonban fenntartással kell kezelni. Az USA-ban 20%, EU-ban 30% a túlképzett munkaerő aránya. Steven Brint a Universitry of California, Riverside szociológusa szerint a legtöbb munkahely rutinszerű feladatok megoldását várja el, nem szükséges alapos szakmai ismeret, a felügyeleti jellegű feladatok elsősorban megbízhatóságot és a munkabírást igényelnek (Ford, 2015).
Az USA-ban is általános az oktatók és a hallgatók hibáztatása azért mert nem a komolyabb kihívásokat jelentő műszaki területen intenzív a képzés. Ugyanakkor, fontos megjegyezni, hogy ezeken a területeken a harmadik országbeli, megfelelő képzettséggel rendelkező fiatalok sem találnak megfelelő munkát. Negatív forgatókönyv Bár úgy tűnhet, hogy a klímaváltozás hatása nem e kérdéskörhöz kapcsolódik, a legfontosabb negatív forgatókönyv szerint a mezőgazdaság korábbi átalakulásához hasonlóan a munkaerő intenzív gyártás is teljesen megszűnik, és a klímaváltozás miatt (is) növekvő élelmiszerárak és a csökkenő munkalehetőség jelentős társadalmi instabilitáshoz vezet. Pozitív hatások Egy-egy régió szempontjából a termelési folyamatok munkaerőtartalmának csökkenése pozitív hatással is járhat. Az USA-ban már el is indult egy re-indusztrializálódási folyamat, mely annak köszönhető, hogy az elsődlegesen az olcsó munkaerő miatt a fejlődő országokba kihelyezett termelési kapacitások visszatelepülnek, mivel a teljes automatizáltsági szint már versenyképes a növekvő bérigénnyel jellemezhető területeken magvalósuló technológiákkal – különösen, ha a szállítás költségét és a szállítási út lerövidülésével járó rugalmasság növekedéséből fakadó pozitív gazdasági hatást is értékeljük. Bár ez a típusú fejlesztés a foglalkoztatottság növelésére csak kis és közvetett hatással bír, a közvetlen, a beszállítói láncon keresztüli, regionális hatás rendkívül pozitív tud lenni. 9. Összefoglalás – teendőink Magyarországon Érdekes kérdés, hogy Magyarországot ez a trend miként érintheti. A kis hozzáadott értékű gyártási tevékenységet végző vállalataink ilyen szempontból ennek áldozatai is lehetnek, míg pozitív hatás esetleg az Európán túlról érkező befektetések területén várható. A munkaerő-intenzív gyártás jelentőségének erőteljes csökkenése a mezőgazdaság korábban lezajlott szerkezeti átalakuláshoz lesz hasonlatos, mely változás a foglalkoztatási és oktatási rendszerek gyors átalakítását igényli. Sikertelen válaszok rövidtávon egy-egy régió leszakadását eredményezhetik. A negatív hatások hosszabb távon a csökkenő munkalehetőségnek és a klímaváltozás miatt növekvő élelmiszeráraknak is köszönhetően jelentős globális társadalmi instabilitáshoz vezethetnek. Egy-két régió szempontjából a termelési és ellátási láncok munkaerőtartalmának csökkenése pozitív eredményekkel is járhat. Az elsődlegesen az olcsó munkaerő miatt a fejlődő országokba kihelyezett termelési kapacitások visszatelepülésének köszönhetően az USA-ban már el is indult egy újraiparosodási folyamat. A teljes mértékben automatizált technológiák már versenyképesek a folyamatosan növekvő bérigénnyel jellemezhető területeken megvalósuló alacsonyabb fejlettségű gyártórendszerekkel. Ezen kívül a szállítási út lerövidülése növeli a gazdasági mechanizmusok rugalmasságát. Természetesen ezek az új típusú technológiafejlesztések a foglalkoztatottság növelésére csak az egyre inkább összefonódó beszállítói láncokon keresztül tudnak jelentősebb pozitív hatást kifejteni.
A siker kulcsa, hogy a vállalatok, szervezetek egymáshoz igazított, és a helyi és globális ellátási láncok integrálását támogató fejlesztéseket hajtsanak végre. E folyamathoz a helyi gazdasági szereplők együttműködésén túl a kormányzat támogatása is szükséges. Ez a szerepvállalás elsődlegesen az intelligens gyártórendszerek üzemeltetéséhez és fejlesztéséhez szükséges ismeretek elsajátítását lehetővé tevő oktatási rendszerek kialakításában, a kapcsolódó K+F projektek támogatásában és összehangolásában, és a regionális fejlesztések (pl. okos városok, okos régiók) Ipar 4.0 koncepcióját is figyelembe vevő tervezésében és kivitelezésében kell, hogy megnyilvánuljon. A negyedik ipari forradalom a műszaki, társadalmi és gazdasági hálózatok metszéspontjain zajlik. A tanulmány alapjául szolgáló „Hálózatok metszéspontjain” címet viselő könyvünk ezekre a metszéspontokra fókuszálva vizsgálja a termelőrendszerek fejlődési irányait, e fejlődés társadalomtudományi vonatkozásait, és tesz javaslatot a szükségesnek vélt gazdaságélénkítési, kutatás-fejlesztési és oktatási programok tartalmára.
Köszönetnyilvánítás A tanulmány összeállítását a „Korszerű műszaki, informatikai és modellezési megoldásokra épülő döntéstámogató rendszer kifejlesztése elektronikai összeszerelő üzemek költség- és energiahatékony irányításához” VKSZ_14-1-2015-0190 projekt és a „Természettudományos kutatás és technológiafejlesztés folyamatbányászati és deep learning algoritmusokkal” OTKA 116674 pályázat támogatta.
Felhasznált irodalom Bechtold, J., Kern, A., Lauenstein, C., & Bernhofer, L. (2014): Industry 4.0 - The Capgemini Consulting View. Capgemnini Consulting, 31. Heng S. (2014): Industry 4.0 Upgrading of Germany’s industrial capabilities on the horizon, Deutsche Bank Research Deloitte. (2014): Challenges and solutions for the digital transformation and use of exponential technologies. Ford M. (2015). The rise of the robots: Thechnology and the Threat of Jobless Future, Basic Books, 352p Polónyi, I. (2002): Az oktatás gazdaságtana, Osiris kiadó, 425p Schuh, G., Potente, T., Wesch-Potente, C., Weber, A. R., & Prote, J.-P. (2014). Collaboration Mechanisms to Increase Productivity in the Context of Industrie 4.0. Procedia CIRP, 19(RoMaC), 51–56. http://doi.org/10.1016/j.procir.2014.05.016
