Przemysł 5.0 – inżynier w centrum rewolucji | Politechnika Gdańska

Czy powstanie przemysłu 5.0 nosi znamiona rewolucji, czy jest to proces bardziej subtelny, opierający się na ewolucji założeń przemysłu czwartej generacji? Nie widzimy co prawda dzisiaj spektakularnej metamorfozy miejskiego krajobrazu, co było charakterystyczne dla drugiej rewolucji przemysłowej – jej ślady ciągle możemy wytropić, np. odwiedzając zabytkową część Łodzi pełną pozostałości po dawnej potędze włókienniczej. Mieszkańcy „polskiego Manchesteru” żyjący na przełomie XIX i XX wieku mogli niemal dotykać tych zmian – obserwować pierwsze elektryczne tramwaje, czuć dym wydobywający się z fabrycznych kominów, słyszeć tysiące maszyn włókienniczych czy wreszcie zatrudnić się w nowo powstających wtedy zawodach. 

„W przemyśle 5.0 człowiek jest wysuwany na pierwsze miejsce”

Współczesne rewolucje przemysłowe, których doświadczamy, są równie spektakularne, jeśli chodzi o znaczenie dla człowieka, ale nie rzucają się już tak w oczy – skupiają się na usprawnianiu naszego codziennego życia, dostępie do informacji, optymalizacji procesów przemysłowych czy zwiększaniu wydajności i efektywności, zresztą na niewyobrażalną skalę. Czwarta rewolucja przemysłowa, określana również cyfrową, dała nam narzędzia pozwalające zarządzać danymi, automatyzować procesy, a dzięki sztucznej inteligencji możliwości zostały zwielokrotnione. Dotarliśmy jednak do momentu, w którym założenia dalszego rozwoju wymagają korekty.

– Nie osiągnęliśmy wszystkich celów rewolucji przemysłowej 4.0, natomiast obecnie postępuje pewna modyfikacja, korekta założeń. Ostatnia rewolucja była związana ze sztuczną inteligencją i zawierała w sobie kilka elementów, skupiając się głównie na automatyzacji, informatyzacji i integracji systemów. Gdzieś w tym wszystkim zabrakło człowieka. Tym razem, w przemyśle 5.0, człowiek jest wysuwany na pierwsze miejsce i to on ma wszystkim kierować i zarządzać. To człowiek ma podejmować decyzje, spajać wszystko i być w środku zachodzących zmian – tłumaczy prof. dr hab. inż. Piotr Jasiński z Katedry Inżynierii Materiałów Funkcjonalnych WETI.

Nie mówimy już o technologii, która zastępuje człowieka, ale o rozwiązaniach, które są przez niego wykorzystywane do optymalizacji procesów przemysłowych czy zwiększania skuteczności i bezpieczeństwa. Dodatkowo stawiamy na spersonalizowane podejście, w którym liczy się zarówno inżynier, wyznaczający kierunek działania, jak i klient – odbiorca produktu czy usług szytych na miarę.

– Dobrym przykładem jest Chat GPT. Każdy go używa, często uzyskując w efekcie treści wątpliwej jakości. Natomiast jeśli wiemy, jak z nim współpracować, jak poprawnie wykorzystać go jako narzędzie, możemy z jego pomocą bardzo efektywnie pracować. Taka jest właśnie różnica między przemysłem 4.0 a przemysłem 5.0. Doświadczenie człowieka przewyższa sztuczną inteligencję. Podobnie np. połączenie wiedzy specjalistów z modelami meteorologicznymi pozwoliło przy niedawnych powodziach na uzyskanie pełnych informacji o skali zagrożenia – wskazuje dr hab. inż. Jacek Ryl, prof. PG z Instytutu Nanotechnologii i Inżynierii Materiałowej WFTiMS.

„Aby zostawić po sobie świat nie gorszy, niż zastaliśmy”

Kolejnym filarem rewolucji przemysłowej 5.0 jest położenie nacisku na odpowiedzialność społeczną i środowiskową. Mając w rękach tak potężne narzędzia, powinniśmy skierować nasze wysiłki w stronę wyhamowania negatywnych procesów postępującej degradacji naszej planety skorelowanej z nadmierną eksploatacją zasobów.

– Cel ten zakłada między innymi ograniczenie emisji gazów i odpadów, a także optymalne wykorzystywanie i recykling zasobów naturalnych, dzięki czemu procesy produkcyjne stają się mniej dotkliwe dla planety. Kierunek ten jest konsekwencją obserwowanych oraz narastających zmian i zagrożeń dla środowiska, którym możemy częściowo przeciwdziałać właśnie dzięki nowoczesnym technologiom. Jest to tym ważniejsze, że szczęśliwie zaczęliśmy doceniać, iż przyjazne, zielone otoczenie i środowisko naturalne stanowi istotną część naszego dobrostanu – podkreśla dr Grażyna Musiatowicz-Podbiał z Katedry Informatyki w Zarządzaniu WZiE.

– Używając narzędzi związanych ze sztuczną inteligencją, łatwo możemy modelować wpływ na aspekty środowiskowe i właściwie optymalizować procesy technologiczne. Istotne jest, aby zostawić po sobie świat nie gorszy, niż zastaliśmy – dodaje prof. Jacek Ryl.

Przewidywanie sytuacji kryzysowych

Trzeci filar, na którym opiera się rewolucja 5.0, dotyczy zwiększenia odporności organizacyjnej na zmieniający się świat i otaczające nas zagrożenia, między innymi przez wypracowanie schematów działania w odpowiedzi na zmiany geopolityczne, epidemie czy katastrofy naturalne.

– Okazało się, że gospodarki i firmy, które inwestowały już w technologie zdefiniowane w poprzedniej rewolucji, czyli w koncepcji przemysłu 4.0, lepiej poradziły sobie z takimi fluktuacjami jak epidemia COVID-19 czy działania wojenne – zaznacza dr Grażyna Musiatowicz-Podbiał. – Po przykłady nie musimy sięgać daleko. Po sąsiedzku widzimy, jak w Ukrainie instytucje państwowe musiały szybko dostosować się do sprawnego funkcjonowania równolegle z toczącymi się działaniami wojennymi.

W dużej mierze udało się to dzięki zastosowaniu cyfrowych technologii, które pozwalają nie tylko na odmiejscowienie obsługi obywateli, ale i na odpowiednie skalowanie rozwiązań i usług. Warto również zauważyć, że w wielu krajach, w tym w Polsce, epidemiczny przymusowy lockdown znacznie przyspieszył cyfryzację usług państwowych. Przewidywanie możliwych sytuacji kryzysowych oraz planowanie działań na okoliczność ich wystąpienia wymaga zastosowania wiedzy z zakresu analityki predykcyjnej, wprowadzenia organizacyjnej elastyczności oraz umiejętności zarządzania zmianami.

„Zaproponowaliśmy innowacyjne rozwiązanie”

W tym roku na Politechnice Gdańskiej został uruchomiony nowy kierunek – technologie przemysłu 5.0. realizowany na Wydziałach Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej oraz Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, który pozwoli odnaleźć się absolwentom w nowej rzeczywistości piątej rewolucji przemysłowej.

– To duże wyzwanie również w kontekście rynku pracy. Ten zmienia się dynamicznie, tak jak i zapotrzebowanie na pracę inżyniera. Musimy się trwale doskonalić i reformować nasz model nauczania, który cały czas bazuje na XIX-wiecznym modelu pruskim. Dlatego w programie studiów zaproponowaliśmy jako alternatywę metodę nauczania opartą na realizacji projektów. Model ten jest z powodzeniem wykorzystywany na najbardziej prestiżowych uczelniach świata. Project-based learning opiera się na zdobywaniu kwalifikacji przez samodzielną pracę studenta przy rozwiązywaniu jakiegoś rzeczywistego, w tym wypadku przemysłowego, problemu. Student musi taką wiedzę znaleźć z udziałem nauczyciela, który przyjmuje rolę mentora, przewodnika. Sprawne, samodzielne uczenie się rozwiązywania problemów badawczych i technicznych pozwala mu rozwiązać ten problem i pomaga przystosować się do zmian związanych z rozwojem technologii, które nadejdą w perspektywie 5 czy 10 lat – nakreśla prof. Jacek Ryl.

To, co wyróżnia nowy kierunek studiów, to przede wszystkim skupienie uwagi na praktycznym wymiarze nauczania. W toku studiów przewidziano aż 500 godzin zajęć projektowych, podczas których studenci będą mierzyć się z problemami technologicznymi. Łącznie to aż 1500 godzin praktycznych w czasie całego toku studiów.

– Dodatkowo zaproponowaliśmy dość innowacyjne rozwiązanie – chcemy poprowadzić w taki sposób dwa semestry, aby w każdym z nich przez 10 tygodni utrzymać normalny proces nauczania, a przez 5 tygodni skupić się jedynie na projekcie technologicznym. Nie ma innych rozpraszaczy, a student skupia się wyłącznie na wskazanym problemie – dodaje prof. Jacek Ryl.

„Duży nacisk na programowanie”

W ramach kierunku opracowano dwie specjalności. W przypadku Inżynierii Internetu Rzeczy w programie uwzględniono programowanie, technologie związane z przesyłaniem danych, czujniki i wykorzystanie w tym celu sztucznej inteligencji. Pomysłodawcy kierunku wskazują, że druga specjalność – Inżynieria pomiarowa w systemach przemysłowych – to bardziej nić procesowa.

– Na każdym semestrze kładziemy duży nacisk na programowanie – wychodzimy od podstaw w języku C, poprzez języki skryptowe dochodzimy do wykorzystania algorytmów sztucznej inteligencji. Poszerzamy to, obserwując, jakie jest zapotrzebowanie rynku i jego trendy. Nasi absolwenci będą mogli się popisać wszędzie tam, gdzie są produkowane duże ilości danych, gdzie jest potrzeba ich integracji i przesyłania informacji – czy to po kablu, czy bezprzewodowo, a następnie przetworzenia, między innymi wykorzystując narzędzia sztucznej inteligencji – tłumaczy prof. Piotr Jasiński.

Powszechność wykorzystania technologii w różnych branżach i potrzeby zarządzania inteligentnymi rozwiązaniami sprawiają, że inżynier będzie mógł znaleźć zatrudnienie w różnorodnych sektorach, w tym między innymi w przemyśle wysokich technologii, przemyśle ciężkim, ale również chemicznym czy energetycznym.

– Wiedza, którą studenci pozyskają w trakcie studiów na naszym kierunku, pozwoli im odnaleźć się w wielu sektorach przemysłu. Absolwenci będą potrafili projektować i nadzorować sfery wirtualne i fizyczne sterowania procesami, urządzeniami, ich optymalizacji i automatyzacji. Inżynier, szczególnie pracujący w mniejszej czy średniej firmie, powinien posiadać uniwersalne kompetencje, być świadomy rozwoju technologicznego i możliwości implementacji nowych rozwiązań w swoim przedsiębiorstwie. Bacznie przyglądamy się też potrzebom studentów innych kierunków studiów, którzy szukają potem dokwalifikowania między innymi w językach programowania, gdyż tej wiedzy im po prostu brakuje – podkreśla prof. Jacek Ryl.

Rewolucja przemysłu 5.0 niesie za sobą zarówno możliwości, jaki i wyzwania, za którymi inżynierowie muszą starać się nadążyć. Biorąc pod uwagę, jak w ostatnich latach przyśpieszył postęp w zakresie nowych technologii w obszarze sztucznej inteligencji, śmiało można zaryzykować stwierdzenie, że już wkrótce staniemy przed koniecznością kolejnej modyfikacji założeń, potrzebą stworzenia nowej strategii i, siłą rzeczy, w obliczu kolejnej rewolucji. Pomysłodawcy nowego kierunku studiów przygotowują przyszłych absolwentów do odnalezienia się w stale zmieniającym się przemyśle i do podejmowania wyzwań, które dopiero powstaną.

– Chcielibyśmy przygotować studentów do kreatywnego rozwiązywania złożonych problemów, nie tylko aktualnych, ale również tych, wobec których staną nasi absolwenci w przyszłości. Problemy społeczne są z natury rzeczy niezwykle skomplikowane, bo wymagają zrozumienia nie tylko ich przyczyn źródłowych, ale i szerszego wpływu, jaki będą miały proponowane rozwiązania na społeczeństwo i środowisko. Dlatego chcielibyśmy z jednej strony uczyć empatycznego zrozumienia złożoności wyzwań, a z drugiej pokazywać możliwości, jakie dają wykorzystywane technologie. Co ważne, nie chodzi o wykorzystanie konkretnych technologii, gdyż te bardzo szybko się zmieniają. Za kilka, kilkanaście lat nasz absolwent jako pracownik będzie musiał zapewne poszukiwać i wykorzystywać inne technologie i narzędzia. Ważne, aby umiał ocenić ich użyteczność i dobrać właściwy zestaw, optymalny do rozwiązywanego problemu. Chcemy, aby był on przygotowany do stałego poszukiwania dostępnych rozwiązań, a także do regularnego uczenia się w ciągu całego życia. Aby posiadł umiejętność dostosowywania się do zmiennych ról, sytuacji i potrzeb – zwraca uwagę dr Grażyna Musiatowicz-Podbiał. 

Poskromić potwora

W historii ludzkości każda rewolucja technologiczna, oprócz jasnych korzyści, które napędzają do działania i pchają do szukania jeszcze lepszych rozwiązań, wiąże się również z obawami, lękami i zagrożeniem. Tak było i w XIX wieku, kiedy rewolucja przemysłowa przyniosła postęp i równolegle wyzysk pracowniczy czy niebezpieczne warunki panujące w fabrykach. Jakim niebezpieczeństwom będą musieli stawić czoła inżynierowie działający w przemyśle 5.0?

– Rozwój technologiczny niezwykle ułatwia nasze życie, przyspiesza obieg informacji, podnosi efektywność procesów, ułatwia produkowanie i dostarczanie towarów i usług lepiej dostosowanych do potrzeb, ale może przecież również powodować szereg negatywnych, wręcz zagrażających nam efektów ubocznych – zaznacza dr Grażyna Musiatowicz-Podbiał. – Na te aspekty trzeba uwrażliwiać naszych absolwentów. Ważne, aby pamiętali, by robotyzując i automatyzując procesy, często na wielką skalę, uwzględnili w nich istotną rolę dla inteligentnego, kreatywnego człowieka, zwłaszcza w procesie podejmowania często nieoczywistych decyzji. Nie możemy bezrefleksyjnie pozostawiać rozwoju technologii samej sobie, zwłaszcza tam, gdzie jej efekty będą miały wpływ na ludzi.

O potrzebie kontroli technologii przypomina nam zresztą jeden z maszkaronów na elewacji Politechniki Gdańskiej – symbolizuje postęp, który wymyka się spod kontroli i ostatecznie pożera świat. To naszą rolą jest poskromienie potwora, ale także oswojenie go poprzez tworzenie zabezpieczeń i edukowanie społeczeństwa. 

Piotr Kallalas