Przemysł 5.0: Kolejny krok w rozwoju produkcji przemysłowej?

Przemysł 5.0 stanowi kolejny etap rewolucji przemysłowej. Z założenia ma on być ulepszeniem Przemysłu 4.0, ponieważ w większym stopniu koncentruje się na człowieku, zrównoważonym rozwoju i stabilności. Czy wizja tej zmiany w produkcji przemysłowej jest jednak realna?

Czym jest Przemysł 5.0?

W kwietniu 2021 roku minęło 10 lat od wprowadzenia terminu „Przemysł 4.0”, a wraz z nim koncepcji inteligentnej, cyfrowej i połączonej produkcji przemysłowej. Najważniejszymi tematami ostatniej dekady, dotyczącymi wymogów, narzędzi i możliwości cyfrowej transformacji przemysłu, były Big Data, analityka danych i automatyzacja.

Wraz z pojawieniem się “Przemysłu 5.0” przyszła kolej na kolejny krok. Jeszcze przed okrągłą rocznicą powstania Przemysłu 4.0 nowy termin był już w obiegu, a pierwsze artykuły na ten temat pojawiły się w 2016 r., kiedy proces transformacji do wersji 4.0 Inteligentnego Przemysłu był jeszcze w pełnym rozkwicie.

Zmiana paradygmatu

Według Komisji Europejskiej Przemysł 5.0 uzupełnia istniejący paradygmat Przemysłu 4.0 poprzez podkreślenie znaczenia badań i innowacji. W raporcie „Industry 5.0 – Towards a sustainable, human-centric and resilient European Industry” zwrócono uwagę na ten aspekt, ponieważ nowy termin nie oznacza bynajmniej ciągłości czasowej. Nie jest też alternatywą dla obecnego status quo przemysłu, ale raczej wyznacza nowy kierunek postępu technologicznego.

Z tego względu kluczową kwestią jest to, w jaki sposób technologie mogą być w przyszłości ściślej powiązane ze społeczeństwem i środowiskiem. Według Komisji Europejskiej obecny rozwój Przemysłu 4.0 w coraz większym stopniu odchodzi od pierwotnych założeń równości społecznej i zrównoważonego rozwoju, a bardziej dąży do cyfryzacji i sztucznej inteligencji (AI) w celu zwiększenia wydajności i elastyczności produkcji.

Przedstawione powyżej zjawisko zmiany paradygmatu można sprowadzić do przeciwstawienia centryczności technologii i centryczności człowieka.

Jest to wynikiem wybiegania w przyszłość i sposobem na określenie, w jaki sposób przemysł europejski będzie współistniał z nowymi trendami i potrzebami społecznymi.

Industry 5.0 – Towards a sustainable, human-centric and resilient European Industry

Dlaczego potrzebna jest reorganizacja Przemysłu 4.0

Wszystkie koncepcje związane z Przemysłem 4.0 i rozwojem inteligentnych fabryk zostały opracowane z myślą o zwiększeniu wydajności procesów. Systemy cyberfizyczne (ang. cyber-physical systems, CPS), sztuczna inteligencja, Big Data, łączność i przemysłowy Internet rzeczy umożliwiają automatyzację i optymalizację we wszystkich obszarach łańcucha wartości.

Właśnie dlatego zarówno pojęcie Przemysłu 4.0, jak i związane z nim innowacje są obecnie szeroko rozpowszechnione. Bez względu na rozmiar przedsiębiorstwa, zwiększona wydajność oznacza większe obroty. Koszty inwestycji oraz brak wykwalifikowanych pracowników w wielu sektorach i firmach nadal utrudniają szersze zastosowanie technologii Przemysłu 4.0, co nie zmienia istniejącego potencjału i już osiągniętych sukcesów.

Z drugiej strony pojawia się kwestia wpływu tej transformacji na ludzi – jakie miejsce zajmują ludzie w przemyśle, w którym spora część zadań jest zautomatyzowana i wykonywana przez maszyny?

Konsekwencją tego będzie konieczność likwidacji wielu miejsc pracy. Według prognozy Boston Consulting Group z 2017 r. w samych Niemczech do 2025 r. może dojść do likwidacji prawie 8 milionów miejsc pracy. Odsetek wykwalifikowanych pracowników w tej grupie wynosi ponad 60%, a więc eliminowane są nie tylko prace niewymagające wysokich kwalifikacji. Badanie przewiduje likwidację około 1,3 miliona miejsc pracy w przemyśle wytwórczym.

Mając to na uwadze, Przemysł 5.0 charakteryzuje się podejściem bardziej skoncentrowanym na człowieku, dzięki czemu cyfrowa transformacja przemysłu jest ściślej powiązana z rozwojem społecznym.

Główne elementy Przemysłu 5.0

Koncepcja Przemysłu 5.0, omówiona szczegółowo przez Komisję Europejską we wspomnianym raporcie, nie jest jednak punktem zwrotnym. Widać to wyraźnie, gdy przyjrzymy się jej podstawowym założeniom. Można wyróżnić trzy zasadnicze elementy: wspomniane wcześniej ukierunkowanie na człowieka, bardziej zrównoważony rozwój i większa odporność. Nowy sposób podejścia nie różni się zatem zbytnio od założeń, które były – i nadal są – ważne w kontekście Przemysłu 4.0.

Przemysł 5.0 spotyka Społeczeństwo 5.0

Przedstawiona przez Komisję Europejską koncepcja nowego przemysłu jest ściśle związana z ideą nowego społeczeństwa. Eksperci powołują się w swoim raporcie na koncepcję Społeczeństwa 5.0 zainicjowanej w Japonii.

Celem tej koncepcji jest stworzenie równowagi między rozwojem gospodarczym a rozwiązywaniem ważnych problemów społecznych i ekologicznych. Technologie, które odgrywają tu istotną rolę, to właśnie te, które do tej pory pod hasłem Przemysł 4.0 dotyczyły przede wszystkim sektora gospodarczego.

Społeczeństwo 5.0 to społeczeństwo, w którym zaawansowane technologie informatyczne, Internet Rzeczy, roboty, sztuczna inteligencja i rzeczywistość rozszerzona są aktywnie wykorzystywane w życiu codziennym, przemyśle, opiece zdrowotnej i innych sferach działalności, przy czym nie chodzi tu głównie o korzyści ekonomiczne, ale o dobro i wygodę każdego obywatela.

Industry 5.0 – Towards a sustainable, human-centric and resilient European Industry

Przewiduje się, że Internet rzeczy, roboty, sztuczna inteligencja, rzeczywistość rozszerzona i inne podobne technologie w przyszłości jeszcze bardziej poprawią jakość codziennego życia. Przemysł 5.0 wykorzystuje połączenie przemysłu, ekologii i społeczeństwa za pomocą technologii i na tej podstawie opracowuje podstawowe zasady.

Kluczowy element nr 1: zorientowanie na człowieka

Najważniejszą różnicą między Przemysłem 4.0 a Przemysłem 5.0 jest relacja między ludźmi a maszynami w procesie produkcji. Odchodzi się tu od kwestii tego, co można osiągnąć przy pomocy technologii, która nadal jest czynnikiem decydującym o rozwoju Przemysłu 4.0.

Zastępstwo zamiast współpracy

Problem ten dotyczy między innymi opisanego powyżej dylematu, czyli zawodów, które stają się przestarzałe ze względu na zaawansowaną automatyzację i cyfryzację:

• Często stosowanym podejściem do rozwiązania tego problemu jest dostosowanie umiejętności pracowników do wymagań stale rozwijającej się technologii. Dokształcanie i szkolenia mają zapewnić niezbędną wiedzę i umiejętności.
• Przemysł 5.0 przyjmuje jednak inne podejście i koncentruje się bardziej na wykorzystaniu technologii jako elementu uzupełniającego ludzką pracę.
• W procesach produkcyjnych istotną rolę odgrywają także inne obszary społeczne, takie jak bezpieczeństwo pracy, ergonomiczne warunki pracy, zróżnicowane i stymulujące poznawczo zajęcia.

Projekt Factory2Fit, finansowany w ramach programu badań i innowacji Horizon 2020, jest przykładem jednego ze sposobów wdrożenia takich zmian.

Środowisko pracy i technologie dostosowane do potrzeb człowieka

Celem projektu było znalezienie rozwiązań umożliwiających tworzenie elastycznych środowisk pracy, w których pracownicy produkcyjni o różnych umiejętnościach i zainteresowaniach byliby motywowani do wykonywania swojej pracy. Ponadto pracownicy mieli większy wpływ na projektowanie procesów produkcyjnych:

• W projekcie tym stworzono wirtualną fabrykę, w której różne pomysły mogły być testowane i rozwijane wspólnie z pracownikami.
• Stworzono tak zwaną „Tablicę informacji zwrotnej dla pracowników”, na której zamieszczano opinie o wydajności i samopoczuciu.

Z przeprowadzonych badań wynika, że wsparcie pracowników może mieć pozytywny wpływ – zarówno na wydajność, jak i na ich samopoczucie.

Nowy podział ról w produkcji

Jeszcze innym podejściem zorientowanym na człowieka, którego celem jest poprawa współpracy ludzi i maszyn, jest koncepcja Operator 4.0, opracowana w 2016 roku. Jej założeniem jest zwiększanie umiejętności pracowników z wykorzystaniem środków technologicznych, a nie zastępowanie ich robotami.

Na tej podstawie powstała typologia obejmujące osiem rodzajów „operatorów”, którzy w przyszłości mogą odegrać istotną rolę w produkcji przemysłowej:

• „Super silny operator”, który za pomocą egzoszkieletu może na przykład zwiększyć swoją siłę fizyczną;
• „Operator rozszerzonej rzeczywistości”, który wykorzystuje urządzenia rzeczywistości rozszerzonej;
• „Wirtualny operator”, który w pracy wykorzystuje rzeczywistość wirtualną;
• „Zdrowy operator”, który wykorzystuje urządzenia ubieralne do monitorowania swojej kondycji fizycznej;
• „Inteligentny operator”, który współpracuje z inteligentnym asystentem osobistym;
• „Operator współpracujący”, który ma do pomocy robota współpracującego;
• „Operator społeczny”, którego praca skupia się na sieciach społecznościowych; oraz
• „Operator analityczny”, który odpowiedzialny jest za analizę Big Data.

Zastosowanie takich założeń może pomóc w znalezieniu nowych ról dla pracowników w procesie produkcyjnym. W większości przypadków można wykorzystać istniejące warunki techniczne, np. urządzenia rzeczywistości rozszerzonej do analizy problemów.

Technologie zorientowane na człowieka

W publikacji Komisji Europejskiej zaproponowano również założenie „technologii, które dostosowują się do ludzi” stanowiące podstawę do znalezienia rozwiązań problemu deficytu wykwalifikowanych pracowników. W rzeczywistości podejście to wykracza nawet poza te założenia i koncentruje się na umiejętnościach, które są niezbędne w Przemyśle 5.0.

Nie ogranicza się to tylko do pracowników wykwalifikowanych, ale obejmuje także ogólne umiejętności informatyczne. Takie podejście jest uzasadnione z kilku powodów:

• Postęp technologiczny i jego tempo stawia przed pracownikami przemysłu wymóg ciągłego aktualizowania i poszerzania swojej wiedzy i umiejętności. Stanowi to dodatkowe wyzwanie, zwłaszcza w kontekście starzejącego się społeczeństwa.
• Z badań wynika, że wśród młodych ludzi panuje również duża niepewność, czy ich kompetencje cyfrowe są wystarczające w stosunku do wymagań dzisiejszego i przyszłego rynku pracy.

Rozwiązaniem w obu przypadkach mogą być bardziej intuicyjne, łatwe w użyciu technologie. Mając to na uwadze, w kilku projektach UE w ramach programu Horizon 2020 poszukiwano sposobów połączenia rozwoju technologii z odpowiednimi szkoleniami. W ten sposób można lepiej dopasować umiejętności do technologii.

W Przemyśle 5.0 nadal będzie jednak istniała potrzeba dalszego kształcenia. Tak więc firmy powinny skupić się na promowaniu wśród swoich pracowników wyjątkowo ważnych umiejętności cyfrowych.

World Manufacturing Forum (tłum. Światowe Forum Produkcji) opracowało zestawienie najważniejszych umiejętności:

1. „Umiejętności cyfrowe” to podstawowa umiejętność pracy z systemami, technologiami, aplikacjami i narzędziami cyfrowymi oraz ich zrozumienie.
2. „Sztuczna inteligencja i analiza danych” dotyczy wykorzystania sztucznej inteligencji i analityki danych oraz krytycznej interpretacji wyników.
3. „Kreatywne rozwiązywanie problemów” to umiejętność wykorzystania dużych ilości danych i różnorodnych technologii do znajdowania kreatywnych rozwiązań.
4. „Przedsiębiorcze myślenie” – ponieważ Przemysł 4.0 już teraz oferuje daleko idące możliwości dla nowych modeli biznesowych, zmysł przedsiębiorczości jest istotnym elementem długoterminowej konkurencyjności.
5. „Bezpieczna i wydajna praca fizyczna i umysłowa” – radzenie sobie z nowymi technologiami wymaga dobrych warunków fizycznych i psychicznych.
6. „Międzykulturowy, interdyscyplinarny, integracyjny i zorientowany na różnorodność sposób myślenia”, dzięki któremu środowiska pracy stają się coraz bardziej zróżnicowane.
7. „Bezpieczeństwo cybernetyczne, prywatność i dbałość o dane” – większe ilości danych oznaczają większy ślad cyfrowy, który wymaga odpowiedzialnego traktowania.
8. „Radzenie sobie z rosnącą złożonością” – z wykonywaniem zadań w inteligentnym przemyśle wiążą się różnorodne wymagania. Niezbędna jest więc umiejętność radzenia sobie z coraz bardziej złożonymi warunkami pracy.
9. „Zdolności komunikacyjne” – umiejętności te, oprócz komunikacji ze współpracownikami, partnerami biznesowymi itp. w coraz większym stopniu obejmują wymianę z systemami IT i AI na różnych platformach i z wykorzystaniem różnych technologii.
10. „Umiejętność transformacji”, która oznacza otwartość na ciągłe zmiany, wynikające z postępu technologicznego i transferu wiedzy z innych dziedzin.

W opublikowanym przez Komisję Europejską dokumencie zwrócono uwagę, że w rzeczywistości tylko cztery z tych umiejętności to umiejętności cyfrowe – pozostałe to umiejętności miękkie, takie jak kreatywność, otwartość i elastyczność.

Bezpieczne środowisko pracy

Współpraca ludzi i maszyn skoncentrowana na człowieku ma jeszcze jeden ważny „skutek uboczny”: przyczyni się do zwiększenia bezpieczeństwa środowiska pracy. Związane jest to z faktem, że branża produkcyjna wciąż należy do zawodów o najwyższym wskaźniku wypadkowości.

Roboty mogą wykonywać szczególnie uciążliwe i powtarzalne zadania, które wiążą się z dużym wysiłkiem fizycznym. Wpływa to korzystnie zarówno na zdrowie pracowników, jak i zmniejszenie liczby wypadków. Dzięki temu można w dużym stopniu zapobiegać wypadkom przy pracy, do których dochodzi z powodu nadmiernego wysiłku fizycznego lub dolegliwości zdrowotnych.

Kwestia zrównoważonego rozwoju stała się ważną częścią Przemysłu 4.0, na przykład ze względu na potencjał zautomatyzowanych procesów w zakresie zmniejszania zużycia energii i kontroli wykorzystania zasobów. W kontekście Przemysłu 5.0 obszar ten nadal nabiera znaczenia.

Kluczowy element nr 2: zrównoważony rozwój

Większa efektywność energetyczna, mniejsze emisje

Aby osiągnąć ten cel, produkcja przemysłowa w UE podlega coraz dalej idącym regulacjom prawnym. „Zielony Ład” jest przecież odpowiedzią UE na to, że wiele sektorów przemysłowych wymaga dużych nakładów energii i wciąż emituje zbyt wiele gazów cieplarnianych:

• Pod względem zużycia energii sektor przemysłowy plasuje się za sektorem transportowym, a nawet przed gospodarstwami domowymi.
• Jedynie rolnictwo i sektor energetyczny wytwarzają więcej gazów cieplarnianych niż procesy przemysłowe.

Unia Europejska opracowała bardziej rygorystyczne przepisy, które zaczną obowiązywać już od 2030 r. Ich celem jest uczynienie przemysłu bardziej przyjaznym dla środowiska oraz osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla najpóźniej do 2050 r. Choć postępy w ograniczaniu zużycia energii są ogromne, nadal pozostaje wiele do zrobienia. Od 2005 r. obserwuje się spowolnienie tempa poprawy efektywności energetycznej w przemyśle.

Poprawa sytuacji będzie jednak zależała nie tylko od zastosowania nowoczesnych technologii czy optymalizacji z wykorzystaniem danych. Jest to w rzeczywistości kwestia polityki energetycznej.

Ulepszona gospodarka cyrkulacyjna

Zadaniem Przemysłu 5.0 jest także znalezienie rozwiązań w zakresie zużycia zasobów. Przede wszystkim chodzi tu o gospodarkę cyrkulacyjną. Regulacje prawne UE już wyznaczyły kierunek zmian w tym zakresie i mają za zadanie zwiększenie jakości i odsetka surowców wtórnych (tj. towarów z recyklingu).

Same rozwiązania technologiczne nie wystarczą, aby to osiągnąć. Optymalizacja cyklu recyklingu wiąże się między innymi z tym, że projektowanie materiałów i produktów musi być w większym stopniu ukierunkowane na efektywny recykling.

Kluczowy element nr 3: odporność

Trzecim kluczowym elementem jest zwiększona odporność łańcuchów dostaw. Pandemia COVID-19 uświadomiła nam, jak bardzo globalne łańcuchy dostaw są podatne na zakłócenia. W odpowiedzi Komisja Europejska utworzyła doradczy „Instrument na rzecz odbudowy i zwiększania odporności”.

Służy on wspieraniu państw członkowskich UE w przeprowadzaniu reform i inwestowaniu w ekologiczne, cyfrowe i społecznie odpowiedzialne rozwiązania.

Sama branża przemysłowa również dysponuje wieloma narzędziami, które pozwalają reagować na zakłócenia, a nawet je przewidywać. Za pomocą Big Data i zaawansowanych metod analizy danych można oceniać potencjalne zagrożenia w czasie rzeczywistym. Dodatkowo konserwacja predykcyjna w inteligentnych fabrykach również wspiera utrzymanie łańcuchów dostaw.

Jak rewolucyjny jest Przemysł 5.0?

Zespół ekspertów złożony z członków Wydziału Ekonomii Westfälische Wilhelms-Universität (WWU) Münster oraz Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen w Niemczech zajął się tą kwestią w praktycznym komentarzu do raportu Komisji Europejskiej. Zresztą już sama nazwa Przemysł 5.0 zapowiada kolejny krok w rozwoju przemysłu.

Wspólna płaszczyzna

Gdy przyjrzymy się bliżej, okazuje się, że między Przemysłem 4.0 a Przemysłem 5.0 istnieje przewaga podobieństw nad różnicami. Weźmy na przykład wymagania technologiczne. W przeciwieństwie do poprzednich rewolucji przemysłowych obecnemu przejściu do nowego etapu nie towarzyszą już rewolucyjne zmiany.

Technologie, które stanowią podstawę Przemysłu 5.0, są już dostępne i nadal będą odgrywać główną rolę: Internet rzeczy, sztuczna inteligencja czy procesy produkcji addytywnej wciąż mają decydujące znaczenie, a sieć 5G od dawna jest częścią trwającego rozwoju.

Wygląda na to, że technologie Przemysłu 4.0 w równym stopniu wpływają na gospodarkę, środowisko i społeczeństwo. Ponieważ w przemyśle coraz ważniejsze stają się orientacja na człowieka oraz zrównoważony rozwój i odporność, trwające inicjatywy cyfryzacji zapowiadają się na jeszcze bardziej udane.

Przemysł 5.0 – Komisja Europejska na tropie kolejnej rewolucji przemysłowej?

Podstawowe elementy Przemysłu 4.0 i Przemysłu 5.0 częściowo się pokrywają. Oba koncentrują się na zrównoważonym rozwoju i rozwiązaniach zwiększających odporność łańcuchów dostaw. W raporcie zaznaczono to poprzez odniesienie do zakończonych lub trwających projektów badawczych dotyczących większego ukierunkowania przemysłu na człowieka.

Droga jest celem

Podczas gdy Przemysł 4.0 przedstawia obecny stan ewolucji przemysłu, Przemysł 5.0 nadal wskazuje na przyszłość. Zajmuje się aktualnymi problemami i próbuje znaleźć możliwe rozwiązania.

Z tego punktu widzenia Przemysł 5.0 jest obecnie raczej celem, na który można – a przede wszystkim należy – ukierunkować bieżący rozwój.