Oblasti využití CPS jsou ve skutečnosti neomezené, kromě čistě průmyslových (ale spíše na budoucnost orientovaných) oblastí využití, jako jsou inteligentní zpracovatelská a výrobní prostředí v různých průmyslových odvětvích („chytré továrny“), se CPS již používají i v jiných oblastech. Patří mezi ně inteligentní energetické sítě („inteligentní sítě“), elektronické záznamy o zdraví, asistenční systémy odpovídající věku, ale také inteligentní systémy sledování provozu nebo automatické systémy včasného varování v rámci kontroly katastrof.
Následující příklady by vám měly ukázat ve světě již probíhající integraci CPS:
Průmysl 4.0 – Smart factory (česky „chytrá továrna“)
Představte si, že existuje výrobní prostředí, které se ovládá a řídí samostatně, ví, co dělat v závislosti na produktu a komponentech a také nezávisle zefektivňuje svoje procesy. To by bylo něco! Současně by se tomu říkalo „konečná úroveň Průmyslu 4.0“.
Ve skutečnosti se již některé společnosti snaží o integraci CPS do své průmyslové výroby. Zejména automobilový průmysl již v některých případech používá CPS k automatizaci pracovních kroků. Průmysl je však stále daleko od úplného propojení. Dosud ještě nebyly dostatečně prozkoumány všechny potřebné technologie.
Chytrá továrna je již velkým tématem v automobilovém průmyslu, jak můžete vidět na obrázku výše. Takže pokud si chcete v automobilovém průmyslu udělat jméno, již víte, s čím se budete v budoucnu muset vy nebo vaše společnost potýkat!
Příklad
Údržba strojů
Jednou z největších nákladových položek v průmyslových podnicích je údržba strojů. CPS již pomáhá v této oblasti průmyslovým společnostem šetřit náklady. Podívejte se na následující srovnání:
Údržba bez CPS
Zde se provádí buď reaktivní, nebo preventivní údržba.
Reaktivní údržba: Výroba jednoduše pokračuje, dokud stroj nepřestane fungovat. To má sice na začátku extrémně nízké náklady na údržbu, ale riskujete dlouhé prostoje a vysoké náklady na výměnu stroje.
Preventivní údržba: Bez ohledu na skutečné poruchy se údržba provádí v pravidelných intervalech, tj. vyměňují se součástky nebo celé stroje. Toto je poměrně bezpečné, ale dlouhodobě nákladné.
Údržba pomocí CPS
Stroje si mohou prostřednictvím svých senzorů samy určit, kdy proběhne údržba. Výsledkem je, že opotřebení mohou být detekovány velmi rychle a údržba může být prováděna daleko efektivněji.
Kromě toho lze „předvídat“ možné poruchy a podle toho na ně reagovat nebo jim zcela předcházet.
Inteligentní síť (anglicky „smart grid“) – internet energie
Dokonce i elektrická síť se může stát „inteligentní“ pomocí CPS. Proč je to vůbec zapotřebí? V současné době se elektřina vyrábí stále decentralizovanějším způsobem. To znamená, že ve většině případů (zejména ve venkovských oblastech) již neexistuje jediný centrální zdroj, odkud elektřina pochází, ale je zde mnoho menších zdrojů, jako jsou větrné turbíny, fotovoltaické systémy, bioplynové stanice atd.
To je však velmi komplexní a vyžaduje to určitý systém, zejména v oblasti řízení zátěže (tj. které zařízení právě spotřebovává kolik energie). I zde může pomoci CPS. Umožňuje všem článkům v elektrické síti (výroba, skladování, dodávka a spotřeba) vzájemně si vyměňovat informace v reálném čase.
Výsledkem je, že zařízení komunikují v energetické síti, kolik energie musí být generováno a uvolněno. Tato zařízení reagují, mohou podle toho vybrat zdroj a v případě přetížení také zablokovat proud.
Civilní ochrana, vojenská obrana a doprava
CPS mohou být také opravdoví zachránci života. CPS, které předem dokáží detekovat a varovat pomocí vhodných senzorů před přírodními katastrofami, jako jsou tornáda nebo zemětřesení, se staly nezbytnými v evakuačních situacích. CPS může také poskytnout pomoc v otázkách životního prostředí, například může automaticky detekovat půdní podmínky a vyvodit závěry o rostlinách a zvířatech v okolí na základě změn v těchto podmínkách.
Tento způsob využití se zas tolik neliší od průmyslových využití, konec konců, i zde je třeba zvýšit účinnost a snížit potřebný čas a náklady.
CPS se také používají v armádě. Moderní systémy protivzdušné obrany a vojenské drony jsou vzájemně propojeny pomocí těchto systémů, aby mohly rychle a koordinovaně reagovat.
Doprava také těží z výhod CPS a je jasným příkladem systémové regulace v reálném čase. Dopravní zácpy, nehody a poškození silnic jsou díky CPS zaregistrovány v reálném čase a jsou prováděna příslušná opatření pro odklon nebo uzavírání silnic, čímž se odlehčí provoz a zabrání se dalšímu přetížení nebo nehodám. Dokonce si takto můžeme představit fungování zcela autonomních vozidel. Nicméně, ty jsou však stále jen hudbou budoucnosti, nejprve je třeba vybudovat odpovídající silniční infrastrukturu.
eHealth (neboli „elektronické zdravotnictví“)
Kromě veřejných a firemních využití může každý člověk těžit z CPS individuálně. Jedním z příkladů může být eHealth (neboli elektronické zdravotnictví, tj. elektronické zpracování zdravotních údajů).
Díky němu lze elektronicky propojit prevenci, monitorování, diagnostiku, ošetřování a léčbu pacientů. Národní zdravotnický informační systém v České republice (zkráceně NZIS) je součástí elektronického zdravotnictví, stejně jako online lékárny nebo chytré hodinky a fitness náramky (zařízení nošená na zápěstí, která detekují zdravotní údaje, jako je například tepová frekvence nebo nahlášení pádu).
Příklad
U pacienta je diagnostikovaná cukrovka. Dostane digitální zařízení pro odběr krve, aby bylo možno pravidelně sledovat hladinu cukru v jeho krvi. To je propojeno s jeho chytrými hodinkami, které využívají přenášená data k tomu, aby doporučila opatření týkající se sportu, výživy a léků.
V případě nouze chytré hodinky rychle reagují a mohou samostatně přivolat záchranu. Když záchrana dorazí, je záchranář informován prostřednictvím chytrých hodinek, že pacient je diabetik. Zdravotník poté může rychle přijmout vhodná opatření.
Další oblastí využití je (věkově vhodná) technologická podpora – program asistovaného žití v domácnosti (angl. „Ambient Assistant Living“, zkráceně AAL)
Jedná se v zásadě o lidi, kteří potřebují nějakou podporu pro samostatný život – ať už kvůli problémům spojeným s věkem nebo s fyzickým omezením.
CPS se zde používají k vytváření technologií, které mohou reagovat na specifické potřeby lidí. Podpora je poskytována nejen jim, ale také například ošetřovatelskému personálu a příbuzným.
Domy mohou být například navrženy tak, že hlas lze použít k ovládání vytápění, ovládání žaluzií nebo aktivaci osvětlení. To lze také provést automaticky, např. vypnutí světel a sporáku, kdykoli osoba opustí byt. To může ušetřit starším lidem některé manuální činnosti a kroky. Také v případě nebezpečí požáru může být hasičský sbor automaticky upozorněn na poplach.
Kritický bod: Provoz takových systémů však musí být předem naučen – např. které hlasové příkazy je třeba použít. Pro zdravotně postižené nebo starší lidi může být i toto poměrně obtížné. Zvláštní pozornost tedy musí být věnována jednoduchosti a uživatelské přívětivosti těchto systémů.
Zapamatujte si
CPS nabízí řadu možností využití, některé z nich již byly implementovány a jiné jsou teprve plánovány do budoucna. Některými příklady jsou:
Průmysl 4.0
chytré továrny a plně automatizovaná výrobní prostředí
Oblasti využití CPS jsou ve skutečnosti neomezené, kromě čistě průmyslových (ale spíše na budoucnost orientovaných) oblastí využití, jako jsou inteligentní zpracovatelská a výrobní prostředí v různých průmyslových odvětvích („chytré továrny“), se CPS již používají i v jiných oblastech. Patří mezi ně inteligentní energetické sítě („inteligentní sítě“), elektronické záznamy o zdraví, asistenční systémy odpovídající věku, ale také inteligentní systémy sledování provozu nebo automatické systémy včasného varování v rámci kontroly katastrof.
Následující příklady by vám měly ukázat ve světě již probíhající integraci CPS:
Průmysl 4.0 – Smart factory (česky „chytrá továrna“)
Představte si, že existuje výrobní prostředí, které se ovládá a řídí samostatně, ví, co dělat v závislosti na produktu a komponentech a také nezávisle zefektivňuje svoje procesy. To by bylo něco! Současně by se tomu říkalo „konečná úroveň Průmyslu 4.0“.
Ve skutečnosti se již některé společnosti snaží o integraci CPS do své průmyslové výroby. Zejména automobilový průmysl již v některých případech používá CPS k automatizaci pracovních kroků. Průmysl je však stále daleko od úplného propojení. Dosud ještě nebyly dostatečně prozkoumány všechny potřebné technologie.
Chytrá továrna je již velkým tématem v automobilovém průmyslu, jak můžete vidět na obrázku výše. Takže pokud si chcete v automobilovém průmyslu udělat jméno, již víte, s čím se budete v budoucnu muset vy nebo vaše společnost potýkat!
Příklad
Údržba strojů
Jednou z největších nákladových položek v průmyslových podnicích je údržba strojů. CPS již pomáhá v této oblasti průmyslovým společnostem šetřit náklady. Podívejte se na následující srovnání:
Údržba bez CPS
Zde se provádí buď reaktivní, nebo preventivní údržba.
Reaktivní údržba: Výroba jednoduše pokračuje, dokud stroj nepřestane fungovat. To má sice na začátku extrémně nízké náklady na údržbu, ale riskujete dlouhé prostoje a vysoké náklady na výměnu stroje.
Preventivní údržba: Bez ohledu na skutečné poruchy se údržba provádí v pravidelných intervalech, tj. vyměňují se součástky nebo celé stroje. Toto je poměrně bezpečné, ale dlouhodobě nákladné.
Údržba pomocí CPS
Stroje si mohou prostřednictvím svých senzorů samy určit, kdy proběhne údržba. Výsledkem je, že opotřebení mohou být detekovány velmi rychle a údržba může být prováděna daleko efektivněji.
Kromě toho lze „předvídat“ možné poruchy a podle toho na ně reagovat nebo jim zcela předcházet.
Inteligentní síť (anglicky „smart grid“) – internet energie
Dokonce i elektrická síť se může stát „inteligentní“ pomocí CPS. Proč je to vůbec zapotřebí? V současné době se elektřina vyrábí stále decentralizovanějším způsobem. To znamená, že ve většině případů (zejména ve venkovských oblastech) již neexistuje jediný centrální zdroj, odkud elektřina pochází, ale je zde mnoho menších zdrojů, jako jsou větrné turbíny, fotovoltaické systémy, bioplynové stanice atd.
To je však velmi komplexní a vyžaduje to určitý systém, zejména v oblasti řízení zátěže (tj. které zařízení právě spotřebovává kolik energie). I zde může pomoci CPS. Umožňuje všem článkům v elektrické síti (výroba, skladování, dodávka a spotřeba) vzájemně si vyměňovat informace v reálném čase.
Výsledkem je, že zařízení komunikují v energetické síti, kolik energie musí být generováno a uvolněno. Tato zařízení reagují, mohou podle toho vybrat zdroj a v případě přetížení také zablokovat proud.
Civilní ochrana, vojenská obrana a doprava
CPS mohou být také opravdoví zachránci života. CPS, které předem dokáží detekovat a varovat pomocí vhodných senzorů před přírodními katastrofami, jako jsou tornáda nebo zemětřesení, se staly nezbytnými v evakuačních situacích. CPS může také poskytnout pomoc v otázkách životního prostředí, například může automaticky detekovat půdní podmínky a vyvodit závěry o rostlinách a zvířatech v okolí na základě změn v těchto podmínkách.
Tento způsob využití se zas tolik neliší od průmyslových využití, konec konců, i zde je třeba zvýšit účinnost a snížit potřebný čas a náklady.
CPS se také používají v armádě. Moderní systémy protivzdušné obrany a vojenské drony jsou vzájemně propojeny pomocí těchto systémů, aby mohly rychle a koordinovaně reagovat.
Doprava také těží z výhod CPS a je jasným příkladem systémové regulace v reálném čase. Dopravní zácpy, nehody a poškození silnic jsou díky CPS zaregistrovány v reálném čase a jsou prováděna příslušná opatření pro odklon nebo uzavírání silnic, čímž se odlehčí provoz a zabrání se dalšímu přetížení nebo nehodám. Dokonce si takto můžeme představit fungování zcela autonomních vozidel. Nicméně, ty jsou však stále jen hudbou budoucnosti, nejprve je třeba vybudovat odpovídající silniční infrastrukturu.
eHealth (neboli „elektronické zdravotnictví“)
Kromě veřejných a firemních využití může každý člověk těžit z CPS individuálně. Jedním z příkladů může být eHealth (neboli elektronické zdravotnictví, tj. elektronické zpracování zdravotních údajů).
Díky němu lze elektronicky propojit prevenci, monitorování, diagnostiku, ošetřování a léčbu pacientů. Národní zdravotnický informační systém v České republice (zkráceně NZIS) je součástí elektronického zdravotnictví, stejně jako online lékárny nebo chytré hodinky a fitness náramky (zařízení nošená na zápěstí, která detekují zdravotní údaje, jako je například tepová frekvence nebo nahlášení pádu).
Příklad
U pacienta je diagnostikovaná cukrovka. Dostane digitální zařízení pro odběr krve, aby bylo možno pravidelně sledovat hladinu cukru v jeho krvi. To je propojeno s jeho chytrými hodinkami, které využívají přenášená data k tomu, aby doporučila opatření týkající se sportu, výživy a léků.
V případě nouze chytré hodinky rychle reagují a mohou samostatně přivolat záchranu. Když záchrana dorazí, je záchranář informován prostřednictvím chytrých hodinek, že pacient je diabetik. Zdravotník poté může rychle přijmout vhodná opatření.
Další oblastí využití je (věkově vhodná) technologická podpora – program asistovaného žití v domácnosti (angl. „Ambient Assistant Living“, zkráceně AAL)
Jedná se v zásadě o lidi, kteří potřebují nějakou podporu pro samostatný život – ať už kvůli problémům spojeným s věkem nebo s fyzickým omezením.
CPS se zde používají k vytváření technologií, které mohou reagovat na specifické potřeby lidí. Podpora je poskytována nejen jim, ale také například ošetřovatelskému personálu a příbuzným.
Domy mohou být například navrženy tak, že hlas lze použít k ovládání vytápění, ovládání žaluzií nebo aktivaci osvětlení. To lze také provést automaticky, např. vypnutí světel a sporáku, kdykoli osoba opustí byt. To může ušetřit starším lidem některé manuální činnosti a kroky. Také v případě nebezpečí požáru může být hasičský sbor automaticky upozorněn na poplach.
Kritický bod: Provoz takových systémů však musí být předem naučen – např. které hlasové příkazy je třeba použít. Pro zdravotně postižené nebo starší lidi může být i toto poměrně obtížné. Zvláštní pozornost tedy musí být věnována jednoduchosti a uživatelské přívětivosti těchto systémů.
Zapamatujte si
CPS nabízí řadu možností využití, některé z nich již byly implementovány a jiné jsou teprve plánovány do budoucna. Některými příklady jsou:
Průmysl 4.0
Sociální oblasti využití:
Individuální:
-
Add a note