Automatizace v lodním průmyslu: dopad a ekonomická efektivita

Automatizace v lodním průmyslu zásadně mění způsob, jakým se lodě navrhují, vyrábějí a udržují – od CNC strojů přes svařovací roboty až po digitální dvojčata a Průmysl 4.0. Pokud jste loděnice nebo dodavatelská firma a chcete vědět, jaké ekonomické dopady má tato změna a jaké odborné pracovníky vyžaduje, tento článek vám poskytne přehled jak o technologiích, tak o ekonomických dopadech.

Jak se lodní stavitelství vyvinulo od řemesla k automatizaci?

Stejně jako v celé výrobě napříč všemi průmyslovými odvětvími přinesla automatizace i v lodním stavitelství zásadní změny. Lodě se dnes tak navrhují, vyrábějí a udržují jinak. Digitální systémy, umělá inteligence a roboti přitom přebírají stále více úkolů v každé fázi práce.

Právě v německém lodním průmyslu slouží automatizace k posílení postavení podniků v mezinárodní konkurenci. Tato změna s sebou nese ekonomické i sociální dopady a již nyní naznačuje důležité trendy pro budoucnost.

Lodní stavitelství bylo a je řemeslně orientovaným odvětvím. Z tohoto důvodu v minulosti na loděnicích převládaly především ruční výrobní procesy. Všechny lodě byly odlišné, součásti obrovské a stavba se často odehrávala pod širým nebem. Proto ani první stroje neměly ve výrobě nutně mnoho prostoru k uplatnění. To znamená, že řezání ocelových plechů, svařování jednotlivých sekcí i celá vnitřní výbava byly prováděny lidmi. Stroje, pokud se vůbec používaly, byly ovládány ručně.

Jak digitalizace změnila konstrukci lodí?

Pak však přišla digitalizace, která s sebou přinesla počátek automatizace. Jednotlivé lodě a konstrukce se do té doby kreslily výhradně na papíře. Nyní je mohli konstruktéři a inženýři modelovat digitálně. Díky tomu bylo možné je v počítači lépe testovat a plánovat a jejich výkresy vytvářet mnohem přesněji.

Jakou roli hrají CNC stroje v moderním lodním stavitelství?

Poté se začaly používat CNC stroje. Zkratka CNC znamená „Computerized Numerical Control“. Tyto stroje byly schopny provádět přesné řezání plechů. Mohly také pracovat v automatizovaných svařovacích linkách. Tím začal proces, v jehož rámci byla čistá ruční práce doplňována a částečně nahrazována novými postupy.

V současné době prochází lodní stavitelství v Německu i nadále prudkými změnami. Změna je přitom v tuto chvíli jedinou konstantou v podnicích. Objevují se nové digitální výrobní systémy, roboty, systémy řízení založené na umělé inteligenci a podobné technologie, které se nyní prosazují všude.

Kde se dnes v lodním průmyslu používají roboti?

Široké uplatnění nacházejí roboti v různých svařovacích postupech, při plamenovém a laserovém řezání, při nanášení nátěrů a při přesné montáži dílů. Zde se osvědčují, protože mohou lidi částečně uchránit před těmito nebezpečnými pracemi a často je dokážou provádět mnohem přesněji. To platí nejen v konkrétním okamžiku, ale i při práci trvající hodiny či celé dny. Tam, kde lidé podléhají únavě a dělají chyby, dokáže svařovací robot i po dvanácti hodinách vytvářet přesné svary.

Jaké výhody přinášejí svařovací roboty námořním lodím a výletním lodím?

Právě na námořních plavidlech a velkých výletních lodích se roboti se svými rameny skvěle uplatňují. Vytvářejí přesné a vysoce kvalitní svary. Především však mohou tyto úkony libovolně opakovat a přitom si zachovávat stejnou úroveň přesnosti a kvality.

Co jsou digitální dvojčata a jak je využívá umělá inteligence?

Digitální dvojčata jsou obrazy či modely skutečných lodí, které existují v počítači. Tyto modely se podobají skutečné lodi, kterou znázorňují, a slouží k plánování konstrukce, údržby, modernizací a provozu.

Umělá inteligence nyní dokáže s těmito modely pracovat. K tomu například simuluje chování proudění, aby našla lepší tvary trupu či vrtule. Umělá inteligence dokáže také vypočítat spotřebu energie a určit zatížení materiálu. Díky tomu lze digitální dvojčata plánovat s větší přesností. Namísto toho, aby například kritické oblasti byly vyztuženy nedostatečně a nekritické oblasti příliš, mohou inženýři naplánovat výztuhy přesně tam, kde jsou během životnosti lodi skutečně potřebné.

Jak Průmysl 4.0 propojuje jednotlivé výrobní kroky v loděnici?

Princip Průmyslu 4.0 se prosazuje i v loděnicích. Jednotlivé výrobní kroky a úkoly jsou zde zcela propojeny. To sahá od plánování přes nákup materiálu až po finální montáž a vybavení. Díky této propojenosti se z těchto mnoha jednotlivých kroků stává jediný souvislý proces.

Propojení všech kroků umožňuje odhalit zdroje chyb a především předejít úzkým místům již od samého počátku, resp. je naplánovat tak, aby neměly negativní dopad na celý proces. Chyby, které se pak skutečně vyskytnou, lze přímo v reálném čase odhalit a okamžitě napravit. Jednotlivé úkony v příslušných fázích přitom probíhají souběžně, takže se navzájem podporují a nebrzdí.

Například když segmenty dorazí z prefabrikace, odborníci společně nainstalují zařízení a rozvody ještě předtím, než se přístupy uzavřou nebo zkomplikují sestavením trupu. Plánování celého procesu jako jednoho celku tak umožňuje přímo propojit různé týmy pro různé práce, které pak na místě vzájemně spolupracují.

Jaké ekonomické dopady má automatizace v lodním průmyslu?

Automatizace v německém lodním průmyslu je technologickým faktorem, který s sebou přináší i značné ekonomické dopady. Ty sahají od vyšší nákladové efektivity přes vyšší produktivitu až po konkurenční výhody, dodavatelský řetězec a různé programy podpory.

Jaké výhody přináší automatizace z hlediska nákladové efektivity a produktivity?

Automatizace je jedním z nejdůležitějších faktorů z hlediska zvyšování produktivity a tím pádem i nákladové efektivity. Dříve zaměstnanci v loděnicích prováděli mnoho pracovních kroků ručně. Šlo o činnosti od plazmového řezání jednotlivých ocelových plechů až po svařování různých sekcí. Dnes tyto úkoly přebírají roboty, stejně jako digitální řídicí systémy a stroje s CNC řízením. Výhody, které z toho vyplývají, pak vedou k úsporám nákladů a vyšší produktivitě. Jedná se o:

• Vyšší přesnost a nižší míra chybovosti
• Rychlejší dodací lhůty a efektivnější výroba
• Vylepšené využití materiálu
• Stálá kvalita při nižších jednotkových nákladech
• Lepší plánovatelnost a zajištění kvality
• Flexibilita i při složitých procesech

Loděnice, které provozují tato automatizovaná zařízení, k tomu potřebují kvalifikovaný personál, který tyto systémy programuje, monitoruje a udržuje. Právě tato kombinace klasického řemesla a znalostí v oblasti digitálního řízení je na trhu práce často nedostatkovým zbožím a lze ji cíleně doplnit prostřednictvím specializovaných agentur pro dočasné zaměstnání.

Proč opakovatelnost zvyšuje kvalitu výroby?

Automatizované procesy mají mnoho výhod, ale jedna z nejdůležitějších bývá často přehlížena. Díky automatizaci a přesnému řízení je lze opakovat libovolně často. Zatímco člověk při každém opakování neustále dělá nové, drobné odchylky, robot tento proces opakuje s milimetrovou přesností znovu a znovu.

Roboti, například při svařování, postupují podle předem stanoveného plánu. Pokud se objeví chyby, lze plán upravit. To se opakuje, dokud není plán zdokonalen, a poté roboti při každém cyklu postupují podle těchto pokynů. Probíhá to bez únavy a nezávisle na vnějších podmínkách.

Výsledkem je výrazně vyšší kvalita. Svařovací švy tak již téměř nevyžadují dodatečné úpravy a množství zmetků při výrobě dílů je výrazně nižší. V praxi lze počet vad snížit až o 70 %, což se samozřejmě projevuje i na výrobních nákladech.

Jak automatizace zkracuje dobu realizace velkých projektů?

Jakmile jsou výrobní systémy digitálně propojeny, mohou provádět různé pracovní kroky souběžně. Díky tomu zvládnou stejnou práci za mnohem kratší dobu. Zatímco dříve trvalo dokončení lodních sekcí týdny, nyní se tato doba zkrátila na dny.

To se vyplatí zejména velkým loděnicím. Zde probíhá výroba, která se vzhledem k rozsahu projektů a počtu zakázek podobá sériové výrobě. To platí například především u trajektů a vojenských lodí. Souběžné provádění prací přitom přináší úspory času, které se rychle sčítají.

Kromě toho automatizace umožňuje mnohem lepší využití kapacit zařízení, která byla sama o sobě drahá. Roboti mohou bez problémů pracovat nepřetržitě, aniž by tím byla ohrožena kvalita.

Poznámka: Odborníky, kteří programují, monitorují a provádějí údržbu automatizovaných výrobních systémů, lze z hlediska právní jistoty zprostředkovat prostřednictvím poskytování pracovníků podle zákona o poskytování pracovníků (AÜG). Více se o tom dočtete v našem článku o Zákon o dočasném zaměstnávání (AÜG). Jak spolu souvisí digitalizace a další vzdělávání, se dočtete v našem článku na téma Digitalizace a další vzdělávání v lodním průmyslu.

Závěr

Díky automatizaci se německé lodní stavitelství proměnilo z čistě řemeslného odvětví v vysoce propojený, digitálně řízený průmysl. CNC stroje, svařovací roboty, digitální dvojčata a propojení v rámci Průmyslu 4.0 měřitelně zvyšují přesnost, kvalitu a produktivitu – a to při současném zkrácení výrobních časů a zvýšení nákladové efektivity. Pro loděnice to zároveň znamená rostoucí poptávku po kvalifikovaných pracovnících, kteří spojují klasické řemeslo s kompetencemi v oblasti digitálního řízení.

ČASTO KLADENÉ DOTAZY

Jak se lodní stavitelství vyvinulo od řemesla k automatizaci?

Dříve převládaly ruční výrobní procesy, dokud digitální konstrukční modely a později CNC stroje nedoplnily a částečně nenahradily čistě ruční práci.

Jakou roli hrají CNC stroje v lodním průmyslu?

Zkratka CNC znamená „Computerized Numerical Control“ a umožňuje přesné řezání plechů i provoz automatizovaných svařovacích linek.

Kde se dnes roboti v lodním průmyslu nejčastěji používají?

Především při svařování, plamenovém a laserovém řezání, lakování a přesné montáži dílů, zejména u námořních lodí a velkých výletních lodí.

Co je to digitální dvojče v lodním stavitelství?

Digitální dvojče je počítačový model skutečné lodi, který se využívá k plánování, údržbě, modernizacím a simulacím s využitím umělé inteligence.

Co znamená Průmysl 4.0 pro loděnice?

Průmysl 4.0 propojuje všechny výrobní kroky od plánování až po finální montáž do jednoho souvislého procesu, díky čemuž lze včas odhalit zdroje chyb a úzká místa.

O kolik automatizace snižuje míru chybovosti v lodním průmyslu?

V praxi lze díky automatizovaným procesům s vysokou opakovatelností snížit počet chyb až o 70 %, což také výrazně snižuje výrobní náklady.

Jak automatizace ovlivňuje dobu realizace velkých projektů?

Digitálně propojené výrobní systémy mohou provádět jednotlivé pracovní kroky souběžně, čímž se doba potřebná k dokončení lodních sekcí zkrátí z týdnů na dny.

Jaké odborníky potřebují automatizované loděnice?

Je poptávka po odbornících, kteří spojují klasické řemeslo s digitálními znalostmi v oblasti řízení, například v oblasti programování, monitorování a údržby CNC strojů a robotiky.