Kolačići na web-stranici SKF-a

SKF na svojim web-mjestima koristi kolačiće zbog bolje prilagodbe željenim postavkama korisnika kao što su odabir zemlje i jezika.

Prihvaćate li SKF-ove kolačiće?

Izvješće o budućem razvoju: Nove tehnologije i tvornice budućnosti

2015 veljača 04, 09:00 CEST

AUTOR: Profesor Peter J Dobson OBE, The Queen’s College, Oxford and Warwick Manufacturing Group, Sveučilište Warwick.

U protekla dva desetljeća došlo je do dramatičnih promjena u proizvodnim pogonima. Danima i godinama bučnih, prljavih tvornica u kojima su se koristili zastarjeli alati i radni postupci sada se bave povijesne knjige. Čak i u slučaju tehničke proizvodnje velikih kapaciteta radna su mjesta upadljivo čišća i bolje organizirana. Te su promjene u velikoj mjeri potaknute povećanjem efikasnosti, kvalitetnijim materijalima i metodama rezanja troškova.

Nameće se sljedeće pitanje: Kako će nove tehnologije i pomaci u tradicionalnoj tehnologiji izmijeniti budući oblik i organizaciju tvornica?  Širokom upotrebom informacijske i komunikacijske tehnologije (ICT), čime je ostvaren spoj tehnologija i aplikacija, stavovi prema proizvodnji već se mijenjaju, što podrazumijeva i način stvaranja te obuke budućih kadrova.

Nove tehnologije:

Posvemašnji rast važnosti i profinjenosti ICT-a ne može proći nezapaženo. Postupci se mogu nadzirati i kontrolirati. Mogu se pratiti ulazni i izlazni parametri proizvodnog postupka, a podaci koristiti za povećanje efikasnosti.  Moguće je neprekidno pratiti stanje strojeva koji se koriste u tvornicama, što ima i imat će velik utjecaj na rezanje troškova održavanja i kraće zastoje u radu. Time bi se između ostaloga trebala smanjiti i mogućnost ljudske pogreške (Dhillon 2014).

Promijenio se i sam postupak konstruiranja te se uvelike smanjio broj zaposlenika u tom segmentu kao i odstupanja u pripadajućoj infrastrukturi. To može dovesti do povećanja broja timova ili tvrtki koji su usko specijalizirani i rade iz svog doma za veći broj proizvodnih jedinica. U tehničkom rječniku češće će se pojavljivati reference na konstrukciju. Ta riječ postat će dijelom većeg broja tehničkih ogranaka što će imati velik učinak na sve razine obrazovanja.

Od novih tehnologija, biotehnologija je napredovala zahvaljujući novim pomacima u sistemskoj i sintetičkoj biologiji, a slijedi je nanotehnologija sa svojim primjenama na područjima materijala, medicine, energije i ostalog. Sada je moguće predvidjeti potrebu za novom vrstom tvornica u kojima bi se mogle stvarati i modificirati ljudske stanice.

Biotehnologija u tvorničkoj je proizvodnji na mnoge načine u različitim omjerima i primjenama već počela ostavljati svoj trag. Već postoje veliki projekti kroz koje se biološki usjevi pretvaraju u neprehrambene proizvode i energiju, ali i manje no izuzetno visokotehnološke tvornice u kojima se proizvode čisti enzimi, proteini i biomolekule za medicinske i ostale namjene. Te će se aktivnosti i nadalje razvijati bez obzira na skepsu javnosti prema genetskim modifikacijama. Tim je aktivnostima zajednička sve veća važnost interdisciplinarnih aktivnosti i sve veća potražnja za kemijskim i procesnim tehničarima.

Jedan su očekivani smjer razvoja "tvornice matičnih stanica", a kasnije možda i "tvornice zamjenskih organa". Međutim, tek treba utvrditi njihov poslovni model i način na koji će biti organizirane i izgrađene. Svijet biotehnologije podložan je onečišćenju neželjenim sojevima mikroba, virusa i gljivica. Zato je od presudne važnosti održavanje reda i čistoće te većinu biotehnoloških tvornica karakteriziraju i karakterizirat će vrlo čisti, sterilni uvjeti rada i pažljiv tretman otpada.

Takve će tvornice činiti ono što se čini i u mnogim drugim kemijskim procesima; nastojat će iskoristiti "otpad", uključujući toplinsku energiju i ugljikov dioksid za poticanje drugih procesa u tvornici. Takav pristup iskorištavanju otpada i toplinskog potencijala postaje dijelom općeg stava procesnih inženjera. Dobar primjer za to upotreba je energije dobivene iz otpadne topline, protoka fluida ili vibracija za proizvodnju električne energije potrebne osjetnicima koji su sada primijenjeni dublje u tvornički pogon čime se često uklanja potreba za kabliranjem pa se koristi bežična telemetrija. 

Nanotehnologija ima potencijal značajnog poboljšanja i promjene materijala kroz postupni pristup, ali i za potpuno pretvorbeno djelovanje na poljima kao što su niskoenergetsko osvjetljenje, novi načini za pohranu i pretvorbu energije i razvoj nanomedicine. Postoji potreba za značajnim povećanjem veličine da bi se nanočestice i ostale nanostrukture mogle masovno proizvoditi u kontroliranim uvjetima i zatim uklopiti u materijale i proizvode. Tek smo na početku tog "putovanja". Već smo svjesni potencijalnih opasnosti nehotičnog ispuštanja nanočestica u okoliš ili na radnom mjestu zbog čega se njihova upotreba mora strogo kontrolirati i što će dovesti do novih korisnih načina kontrole otpada iz budućih tvornica. Nadalje, moramo se pozabaviti ekonomijom uvođenja novih nanokompozitnih materijala čak i ako ciljamo samo na postupna poboljšanja. U većini branši troškovi su presudan čimbenik, a tržište odlučuje mogu li mala poboljšanja radnih karakteristika opravdati povećanje troškova proizvodnje. U budućnosti će biti moguće obaviti značajno precizniju analizu vijeka trajanja proizvoda. To postaje očigledno na području kompozitnih materijala kod kojih je vrlo teško izdvojiti originalne sirovine za reciklažu. Kako resursi budu postajali sve oskudniji tako može doći do osmišljavanja novih ideja za reciklažu.

Sektori u kojima će biti potrebni nove tvorničke ideje:

Vjerojatno će uskoro doći do radikalnih promjena u farmaceutskom sektoru. Zadržat će se mnogi tradicionalni načini pripreme novih lijekova i da bi se zadržala kvaliteta i smanjili troškovi postupci će postati automatizirani uz upotrebu brojnijih instrumenata. Uvođenje nanotehnologije za sintezu novih načina isporuke i dijagnoze lijekova posljedično će dovesti do velikih promjena u proizvodnji. To može ići postupno, produljenjem vijeka postojećih formula ili isporukom lijeka u obliku nanočestica ili nanokapsula. To je naročito primjenjivo na lijekove koji se inhaliraju. Sve takve nanočestice imaju prilično sofisticiran površinski sloj za "prepoznavanje" zahvaljujući kojemu mogu pronaći odgovarajuće odredište u tijelu. Tvornički postupak koji će omogućiti takvu reprodukciju i zadovoljiti zakonsku regulativu predstavljat će izazov.

Energetski sektor zahtijevat će nove proizvodne metode. Nanočestice i brojni vidovi biotehnologije imat će ključnu važnost za nove načine pohrane i proizvodnje energije. Napredak u izradi novih baterija snažno se oslanja na razvoj novih materijala za pohranu i otpuštanje nabijenih iona. To zahtijeva objedinjavanje novih materijala na bazi ugljika koji se mogu konstruirati tako da imaju ogromnu unutarnju površinu. Primjena takvih baterija nije ograničena na hibridna i električna vozila već se može koristiti za pohranu energije, osobito za obnovljive izvore energije kao što su vjetar i sunce. Povećat će se zahtjevi i za sofisticiranijim katalitičkim nanočesticama. Postoji veliki potencijal za izradu katalizatora i reaktora koji mogu pomoći u pretvorbi "dodatnog električnog kapaciteta" u plin, bilo elektrolizom u vodik ili fotoelektrolizom vode, uz mogućnost proizvodnje metana iz ugljikovog dioksida i vode. Za pretvorbu plina u tekućinu bit će potrebni katalizatori i novi specijalizirani reaktori jer, sviđalo se to nama ili ne, ugljikovodici su vrlo efikasni za prijenos energije.



U industriji autoprijevoznika i automobila pokazuje se potreba za upotrebom novih materijala i manjom masom uz zadržavanje snage i cjelokupnosti. Već postoje naznake prelaska s čelika na aluminij i to bi se moglo nastaviti. Uloga kompozitnih materijala koji zamjenjuju čelik naročito je zahtjevna zbog prethodno spomenutog problema reciklaže. Iskorištavanje energije koja je trenutno otpadna toplina u automobilskim i građevinskim sektorima rezultirat će novim vrstama toplinskih pumpi i drugih energetskih pretvarača.

Obuka:

Očito je da postoji vrlo stvarna i hitna potreba za obukom kadrova za tvornice budućnosti. Postoje brojne europske inicijative kao što je "Manufuture", a suprotnu situaciju u SAD-u i Japanu lijepo su saželi Mavrikios i ostali (2013). Globalni trendovi iz tog područja prikupljeni su i analizirani u članku Secunda i ostalih (2013). Time su prepoznate društvene potrebe za očuvanjem ograničenih izvora uzimajući u obzir klimatske promjene i potrebnu za smanjenjem siromaštva. Prepoznati su i programi Manufuture te IMS2020 koji zajednički provode Europa, Japan, Koreja, SAD i Švicarska, a koji se bave tim problemima, ali i pitanjima standardizacije, inovacija te ostalih važnih vidova razvoja kompetencija i obrazovanja.

Primjerice, u Velikoj Britaniji obuka se obavlja na nekoliko razina. Radi se na povećavanju kapaciteta za ranu fazu obuke u sklopu naukovanja. Osim toga, utemeljuju se novi specijalizirani tehnološki fakulteti i katedre na nekim visokim školama. Na višoj, postdiplomskoj razini, postoji nekoliko specijaliziranih centara za doktorante. Potrebe koje trenutno postoje u Velikoj Britaniji i drugdje vjerojatno su povezane s nedostatkom iskustva i nedostatnom ponudom tečaja za cjeloživotno stručno usavršavanje. To je nešto na čemu treba poraditi.

EPSRC je nedavno predstavio izrazito usmjerenu inicijativu s ciljem poboljšanja obuke i prijenosa znanja na području proizvodnje te je uspostavio 16 novih centara za inovativnu proizvodnju. Taj poticaj istraživanju i razvoju u ranim fazama tehnoloških razina spremnosti 1-3 pridonosi novim inicijativama organizacije Innovate UK Catapult koje pokrivaju više TRL razine. Trenutno ih ima 7 diljem države uz 140 mil. £ ulaganja tijekom 6 godina.

Dodatni vid, koji trenutno nije obuhvaćen, pitanje je zadržavanja operativnosti naših tvornica u budućnosti. Tijekom godina usvojeni su određeni oblici praćenja stanja ili preventivnog održavanja, osobito u zrakoplovnoj i industriji motornih vozila. Kako proizvodni procesi budu postajali sve raznovrsniji i automatiziraniji, pokazat će se povećana potreba za izbjegavanjem kvarova osobito onih uzrokovanih ljudskom pogreškom. Ta je pitanja u nedavnom izvješću dobro opisao Dhillon (2014).

Koji će budući regionalni i nacionalni propisi pomoći tvornicama budućnosti?

Postoji široka opća suglasnost obzirom na to pitanje te se čini da postoji zajednički razvojni put.

Europska komisija izdala je dokument koji naručila od udruge EFFRA (European Factories of the Future research Association):  "Factories of the Future" (Tvornice budućnosti) u kojemu je detaljno izložen program Horizon 2020. Taj dokument vrlo široko obuhvaća tehničke, društvene i organizacijske vidove.

Vlada Velike Britanije izdala je dokument u sklopu projekta predviđanja budućnosti proizvodnje (Foresight Future of manufacturing project): Tvornice budućnosti (Ridgeway i ostali (2013). U tom se dokumentu preporučuje sljedeće:
  • Veće objedinjavanje opskrbnih lanaca
  • Tješnja suradnja između industrije i sveučilišta u Velikoj Britaniji
  • Usmjeravanje na organizacijske i tehničke inovacije
  • Prikaz "sistemskog objedinjavanja"
  • Ustroj prilagodljivih tvornica i postupaka
  • Prihvatljiva zakonska regulativa za nove tvornice osobito na području bioloških i medicinskih znanosti
  • Vizija Velike Britanije kojom se promiču inovacije i potiče umrežavanje talenata
  • Svijest da mora doći do kulturoloških promjena.

Postoje snažni dokazi da regionalni propisi za pokretanje tvornica budućnosti dobivaju zamah. Primjerice, u kemijskoj proizvodnji tvornice Bayer Technology Services u Njemačkoj uz potporu europskih fondova primjenjuje se ideja modularnog pristupa “plug and play”. Velika kemijska tvornica BASF u Ludwigshafenu već predstavlja primjer potpuno objedinjene proizvodnje uz minimalnu količinu otpadnih materijala ili energije

Jasno je da je na djelu misija stvaranja budućih tvornica što nas stavlja pred uzbudljiv izazov njihove primjene.

Reference:
Mavrikios D, Papakostas N, Mourtzis, D i Chryssolouris G. (2013). O industrijskom učenju i obuci za tvornice budućnosti: Konceptualni, cognitivni i tehnološki okviri. J.Intell. Manuf. 24, 473.

Dhillon BS. (2014). Ljudske pogreške u održavanju: Istraživačka studija za tvornice budućnosti. Nauka i tehnika materija. 65, 012031.

Ridgway K, Clegg CW, Williams DJ. (2013). The Factory of the Future. ISBN-13:987-0-9927172-0-9

Secundo G, Passiante G, Romano A and Moliterni P (2013) Razvoj sljedeće generacije tehničara za inteligentnu i održivu proizvodnju: Studija slučaja.  Međunarodni zbornik tehničkog obrazovanja 29, 248.

[KRAJ]

Peter Dobson, biografija

Peter je vodeći stručnjak za proizvodnju, napredne materijale i nanotehnologiju. Trenutno je glavni suradnik u proizvodnoj grupi Sveučilišta Warwick, član je nekoliko EPSRC odbora te obnaša dužnosti savjetnika više industrijskih tvrtki. Od 2002. do 2013. bio je voditelj znanstvenog odjela Begbroke Science Park sveučilišta Oxford te je u tom razdoblju osnovao nekoliko tvrtki. Peter je 2013. primio OBE priznanje za usluge na polju znanosti i tehnologije, a iste se godine umirovio sa sveučilišta Oxford gdje je bio strateški savjetnik za nanotehnologiju istraživačkih vijeća u Velikoj Britaniji (2009-2013).

P J Dobson, BSc, MA (Oxon), PhD, C Phys, F Inst P, član udruženja ACS, FRCS.

SKF logo