Vyspělý svět vstoupil v prvních dekádách tohoto století do éry 4. průmyslové revoluce. Stále větší objem lidských pracovních aktivit je dnes prováděn pomocí internetu. Vznikají nové globální sítě založené na propojení výrobních zařízení do kyberneticko-fyzických systémů CPS (Cyber-Physical Systems). Svět reálně existujících věcí (stroje, zařízení, roboty, výrobky) se díky technologickému pokroku propojují s virtuálním světem, kde každý fyzický objekt má svoje digitální dvojče, které ho reprezentuje, zastupuje a pomocí softwarového modulu simuluje jeho chování. Technickou bázi pro tuto změnu vytváří dynamický rozvoj informačních a výpočetních technologií, kybernetiky, umělé inteligence, komunikačních technologií, biotechnologií a nových materiálů.
Česká republika je na samém začátku zavádění aplikací 4.0 do praxe. Má však dobrou startovní pozici v několika velmi dobrých institucích, které spolupracují se sousedním Německem. Naše ekonomika má extrémně vysokou závislost na automobilovém průmyslu. Přitom zavádění konceptu 4.0 do tohoto odvětví je ze všech aplikací nejdále. Proto je účinná změna v této oblasti nejen výzvou, ale životní nutností. Stejně tak jsme zemí dalších klasických technologií, kde lze očekávat rychlý nástup průmyslu 4.0. Podíl průmyslu na HDP je 38 %, což je v Evropě nejvyšší hodnota. Otálení nás může přivést k omezení či dokonce zániku významné části produkce během několika roků.
V minulých érách se firemní konkurenceschopnost opírala o nárůst produktivity práce, pokles nákladů a množstevní úspory. Dnes to na globálních trzích nestačí.Náskok získávají firmy, které rychle reagují a inovují.Velké nadnárodní společnosti vydávají na výzkum a vývoj polovinu svého investičního rozpočtu. Kdo uvádí na trh více nových produktů, tomu roste obrat. Dnes jsou inovace zdrojem firemního růstu. Tempo uvádění novinek na trh je v porovnání s nedávnou minulostí obrovské. To se týká většiny oborů produkce od technologií, módy, knih, filmového průmyslu až po automobilový průmysl či chemické produkty a potraviny. S rychlostí inovací se přirozeně zkracuje životnost produktů, což souvisí nejen s dynamikou jejich obměny, ale i s emociální labilitou konzumentské poptávky. Časový faktor inovací se stal do té míry významným, že vznikla chronokonkurence, což znamená, že firmy často i s víceletým předstihem oznamují uvedení nového výrobku na trh. Tím samozřejmě bojují s konkurencí. Kdo by si koupil produkt, když přijde na trh lepší? Klíčem ke konkurenceschopnosti jsou tedy inovace.
Varovnou skutečností je, že Česká republika má v porovnání s vyspělými zeměmi velmi malý počet patentů a průmyslových vzorů.
Průmysl 4.0 je klíčovou součástí 4. průmyslové revoluce. Dochází k systémovému propojování internetu věcí, služeb a lidí. Komunikace stroj-stroj, člověk-stroj a člověk-člověk generuje obrovský objem dat. Průmysl 4.0 není pouhou digitalizací průmyslové výroby, ale je komplexním kyberneticko-fyzickým systémem s řadou lidských činností, které přesahují vlastní průmyslovou výrobu. Zasahuje celý hodnotový řetězec, umožňuje zvyšovat konkurenceschopnost a vytvářet předpoklady pro technologické prvenství na světových trzích. Současně napomáhá řešit demografické problémy a snižovat geopolitická rizika pomocí bezpečné alokace výrobních kapacit. Průmysl 4.0 pracuje s aditivními technologiemi (3D tisk), velkými daty, cloudovými výpočty na síti, rozšířenou realitou, autonomními roboty, internetem věcí (IoT), služeb (IoS) a lidí (IoP) a se sofistikovanými senzory. Rychlou dynamiku rozvoje představuje sdílená ekonomika.
Česká republika stojí před změnou energetiky. Na stávající centrální zdroje tepla tlačí trend decentralizace. Postupný útlum tepelných elektráren si vyžádá vybudování náhradních kapacit velkých zdrojů. Zatím nejvíce preferovanou, a většinou veřejnosti podporovanou, je výstavba dalších bloků jaderných elektráren v Dukovanech a Temelíně. V roce 2010 byly v ČR užity primární energetické zdroje ve výši 1854 PJ, z toho 760 PJ tvořilo uhlí, 305 PJ jaderné palivo a přes 119 PJ obnovitelné zdroje a druhotné zdroje. Konečná spotřeba energie byla 1 132 PJ, s největším objemem ropy a zemního plynu (620 PJ). Energetická náročnost české ekonomiky klesla od roku 2000 o 35 %. Navázala tak na trend z devadesátých let.
Česká republika má stále velmi zaostalou a nekvalitní dopravní síť. Není dobudována síť dálnic. Železnici chybějí zásadní inovační impulzy. Z pohledu moderní železnice je Česká republika černou dírou uprostřed Evropy. Zatímco okolní země vysokorychlostní tratě provozují nebo intenzivně připravují, u nás probíhají nekonečné diskuse, zda vůbec tuto moderní železnici vybudovat.
Odmítnout změnu myšlení znamená přiblížit se k bodu zlomu kvůli zaostávání ekonomiky, ztrátě konkurenceschopnosti firem a odvětví, k vysoké energetické náročnosti, vysokým výrobním nákladům, nízké efektivitě výroby a negativním ekologickým dopadům produkce.
V České republice se daří úspěšně reagovat na výzvy 4. průmyslové revoluce. Více než třetina naší průmyslové produkce pochází z výroby, kde jsou aplikovány principy Průmyslu 4.0. Díky tomu se zvýšila konkurenceschopnost naší ekonomiky. V řadě technologií, jako jsou nanotechnologie, informační technologie, biotechnologie či sensorika, patříme ke světové špičce.Dobře se daří zvládat přechod lidí z průmyslu do sektoru služeb. Éra alokace výroby do zemí s levnou pracovní silou skončila. S postupující digitalizací a robotizací se natolik zvýšila produktivita výroby, že umožnila postupný přechod na čtyřdenní pracovní týden.Volný čas lidí přispívá k nebývalému rozvoji cestovního ruchu, sportování i vzdělávání. Velká výkonnost ekonomiky přispěla k vyrovnání životní úrovně se sousedním Německem. Díky rozsáhlé síti inovačních center, start-upů, síti Národních center výzkumu a fungující spolupráci soukromých firem, škol a výzkumných institucí se daří udržovat technologický náskok naší ekonomiky před většinou ostatních zemí. Jako jedni z mála jsme dokázali vybudovat pro naši technologicky orientovanou společnost špičkovou telekomunikační a digitální infrastrukturu. Podařilo se nám vypořádat se i s nelehkou úlohou bezpečnosti kybernetického prostoru. Změnilo se socioekonomické chování lidí, vznikla obrovská škála nových příležitostí ve službách. Komunikace s veřejným sektorem se přes počáteční obavy stala časově nenáročnou a v nárocích na občana zcela bagatelní záležitostí. Bouřlivý rozvoj nových technologií mění naše vzdělávání, zdravotnictví, naše města, domy i domácnosti. Nemalou měrou se využití technologií zasloužilo o překonání dopadů klimatických změn a historických poškození životního prostředí. Dnešní novorozenci se s 90% pravděpodobností dožijí více než sta let. Česká republika se díky nové síti vysokorychlostních tratí z pohledu služeb občanům stala městským státem. Počet nehod na silnicích snížily nejen nové technologie autonomního řízení vozidel, ale i dokončená dálniční síť.
V Průmyslu 4.0 se zvyšuje produktivita práce až o 32 %, řeší se nedostatek lidských zdrojů a zvyšuje se bezpečnost práce i kvalita produktů. Výroba je šetrnější k životnímu prostředí, zákazník má kvalitnější servis a lépe jsou uspokojeny jeho individuální požadavky. Dále dochází ke snížení energetické a surovinové náročnosti výroby,maximálnímu využití zbytkových materiálů pro další cykly výroby a vysokému procentu recyklace odpadů (až 100 %). Koncept Průmyslu 4.0 výrazně snižuje rizika i náklady při budování jednotlivých technologických zařízení i velkých celků. Naplnily se očekávané přínosy:
Propojení volných kapacit výroby a služeb s poptávkou a využití tzv. P2P transakcí (peer-to-peer) vytváří rychle rostoucí tzv. sdílenou ekonomiku bez nutnosti nových investic do vybavení.
S – Specific (konkrétní), M – Measurable (měřitelný), A – Achievable (dosažitelný), R – Realistic (realistický), T – Time-bound (časově ohraničený)
Pro úspěšné zavedení Průmyslu 4.0 do praxe došlo k výraznému pokroku při aplikaci průmyslové excelence, tj. k sofistikování výrobních procesů, zvýšení stupně automatizace, kvalitě a znalosti pracovní síly a zintenzivnění inovací. Je splněna i další podmínka, vytvoření hodnotového systému, který se týká kvality tvorby přidané hodnoty, otevřenosti průmyslu, inovačních sítí a využívání internetu.
Pro Průmysl 4.0 jsou vybudovány vysokokapacitní, vysokorychlostní a ultravysokorychlostní komunikační trasy, které vyžadují zpracování velkého objemu dat (Big Data) a výpočtů s využitím datových základen (cloudů).
Smart City zapojuje do procesu zlepšení podmínek ve městech průmysl, univerzity a kapacity města (lidské, finanční). Města v tomto partnerství de facto vytvářejí podmínky pro vznik prostředí, ve kterém dochází k hledání řešení prospěšných pro občany měst.
Dochází k propojení existujících procesů směrem k hledání synergií pro jejich vyšší účinnost. Aplikace SMART se dotýkají především oblasti udržitelné městské mobility, např. elektrických vozidel pro veřejnou dopravu, dopravy v klidu (parkovací plochy), rozvoje cyklistiky apod.Dalšími oblastmi využití jsou inteligentní budovy a čtvrti, např. začlenění a řízení místních a obnovitelných zdrojů energie; využití informačních a komunikačních technologií; přizpůsobení dodávek energií decentralizovaně vyrobených z obnovitelných zdrojů v budovách; vysokoúčinné vytápění a chlazení (mimo jiné s využitím biomasy, solární tepelné energie, tepelné energie okolí a geotermální energie s akumulací tepla, kogenerací a centrálním vytápěním); rozvoj zelené infrastruktury s cílem omezovat potřebu vytápění a chlazení a snížit znečištění ovzduší; inteligentní městské
osvětlení; využívání vodíku jako nosiče pro skladování energie a vyrovnávání poptávky na úrovni města po energiích; výstavba budov s téměř nulovou spotřebou energií a budov a čtvrtí s pozitivní energetickou bilancí; široké dovybavení stávajících budov a udržitelný stavební materiál (omezení spotřeby energie alespoň o 50 %).
Klíčovou roli v procesu inovací hraje aplikovaný výzkum (AV) a experimentální vývoj (EV). Naše země překonala zaostávání v organizaci, financování a výsledcích těchto procesů. Vládní sektor vynakládá na aplikovaný výzkum a experimentální vývoj dostatek finančních prostředků, řada výsledků nachází uplatnění v praxi a provázanost výzkumných kapacit veřejného a privátního sektoru je dobrá. Jsou stanoveny priority, na které je soustředěno financování. Po rekonstrukci českého výzkumného prostoru vznikla páteřní síť Národních center, zaměřených na vybrané klíčové priority. Na jejich financování se podílí stát i průmysl. Vznikly testbedy (experimentální poloprovozy), které umožňují participaci malých a středních firem, které si investičně náročný výzkum dovolit nemohou.
Významným nástrojem pro podporu výzkumu a aplikací jsou daňové úlevy a zvýhodnění.
Inovace a úspěch aplikovaného výzkumu vycházejí z kvalitního a efektivního základního výzkumu v přírodních a společenských vědách, který se provádí na vysokých školách a v ústavech Akademie věd ČR. Vědecké instituce provádějí nejen základní výzkum, ale včas zachycují nové perspektivní směry vývoje a objevů. Za tím účelem fungují centra predikce, která jsou hlavním zdrojem informací a analýz pro plánování vládních strategií na poli vědy a výzkumu.
Nastoupila éra obnovitelných zdrojů, inteligentních sítí a decentralizované energetiky. Energetika je regionalizována, efektivní řešení neznají státní hranice. Obnovitelné zdroje pokrývají více než třetinu celkové spotřeby energie. Průmysl 4.0, úspěšně zvládá řešení řady problémů, které jsou s obnovitelnými zdroji spojeny, jako je nestabilní výroba závislá na přírodních podmínkách, nerovnoměrná distribuce, problematika skladování přebytečné energie apod., přičemž bezpečná dodávka pro spotřebitele není narušena. Průmysl 4.0 hraje důležitou roli při integraci decentralizovaných zdrojů do energetické soustavy a zaručuje její spolehlivé řízení. Současně je garantována součinnost decentralizovaných a velkých centrálních zdrojů, takže nehrozí nebezpečí blackoutu. Důležitým prvkem je Internet energií (IoE – Internet of Energy), který určuje, jak vhodně jsou využívány přírodní zdroje. Multiplikačního efektu řízení je dosaženo integrací internetu věcí, energií a služeb. Potřebné zdroje jsou dopravovány pomocí různé infrastruktury, vybavené inteligentními systémy.
Česká republika je výrazně vstřícná k úsporám všech energií, které umožňují snižování energetické náročnosti domácností i průmyslu. Dalším důležitým nástrojem úspor jsou chytré sítě, které účinně integrují výrobce elektřiny, spotřebitele a další výrobce a připojené spotřebitele. Na úsporách se podílí zejména inteligentní řízení na všech úrovních sítě, integrace decentrálních energetických zdrojů, agregace, tj. virtuální elektrárny, odezva na poptávku, chytří zákazníci a inteligentní domácnosti, elektromobily a aplikace V2G (Vehicle2Grid), inteligentní měření a ostatní.
Jen na málokterém sektoru s dominantním vlivem státu lze tak viditelně demonstrovat neschopnost, nedůslednost a plýtvání prostředky, jako v silničním hospodářství. Plány na dobudování dálniční sítě a modernizaci silnic I., II. a III. třídy jsou neustále odkládány, legislativa je zneužívána k blokování výstavby nových komunikací, stavby se stále více potýkají s kvalitou projektů i realizací. Ani po více než 25 letech jsme se nevyrovnali s rozsáhlým handicapem, který založila II. světová válka a následných 40 let totalitního režimu, který začal s budováním dálnic až v roce 1970. Dodnes není realizována řada staveb, které plánovaly vybudovat již prvorepublikové vlády (Pražský okruh). Přitom řízení těchto investic je standardním manažerským procesem.
V roce 2030 stále přetrvává vysoký podíl automobilové dopravy na celkovém dopravním výkonu. Proto se dokončuje páteřní dálniční síť za současné radikální modernizace silnic I. třídy tak, že neprocházejí obytnou zástavbou.V 30. letech bude dokončena modernizace a zkapacitnění silnic I. třídy a radikální modernizace silnic II. třídy.
Pro hladký a úsporný průběh výstavby a modernizace dálnic i silnic jsou do jejich financování masivně zapojeny privátní zdroje v partnerství s veřejnými prostředky.
D1 Praha – Brno – Ostrava – státní hranice CZ/PL
D2 Brno – státní hranice CZ/SK
D3 Praha – České Budějovice – Třebonín – státní hranice CZ/AT
D5 Praha – Plzeň – státní hranice CZ/D
D8 Praha – Ústí nad Labem – státní hranice CZ/D
D11 Praha – Hradec Králové – Jaroměř – státní hranice CZ/PL
D0 Pražský okruh
D4 Praha – Nová Hospoda
D6 Praha – Karlovy Vary – Cheb – státní hranice CZ/D
D7 Praha – Chomutov – státní hranice CZ/D
D10 Praha – Turnov
D35 státní hranice CZ/PL/D – Hrádek nad Nisou – Liberec – Hradec Králové –
Olomouc – Lipník nad Bečvou
D43 Brno – Svitávka – Staré Město
D46 Vyškov – Olomouc
D48 Bělotín – Český Těšín – státní hranice CZ/PL
D49 Hulín – Fryšťák – státní hranice CZ/SK
D52 Brno – Mikulov – státní hranice CZ/AU
D55 Olomouc – Břeclav
D56 Ostrava – Frýdek Místek
D63 Teplice – Řehlovice
S ohledem na vývoj průmyslové produkce a dopravním nárokům ve středočeském regionu se připravuje výstavba středočeského aglomeračního okruhu.
U všech nově budovaných dálnic je pamatováno na instalaci moderních technologií pro dynamické řízení provozu, u dříve dokončených staveb jsou dodatečně instalovány.Ve větší míře jsou používány nové materiály, které zejména v blízkosti lidských sídel snižují nepříznivý dopad provozu na obyvatele (např. tiché povrchy). Dodatečně je zvyšována průchodnost dálnic pro živočichy.
Nedochází k další fragmentaci krajiny díky integraci liniové infrastruktury do stávajících koridorů.
Probíhá projekt „elektrifikace dálnic“.Výstavba elektrické troleje nad pravým jízdním pruhem umožňuje provoz elektrokamionů.
Intenzivně probíhá výstavba vysokorychlostních tratí tak, aby v kombinaci s modernizovanými regionálními tratěmi se zkrátila doba cestování po celé České republice.V cílovém stavu, kterého bude dosaženo nejpozději v roce 2045, nebude cesta ekologickou hromadnou dopravou z nejhůře dostupné obce v ČR do Prahy trvat déle než 2,5 hodiny. Cesta z Prahy do Brna se zkrátí pod jednu hodinu.
Cílem výstavby Nové národní železnice není vytvořit exkluzivní dopravní prostředek pro bohaté, ale přinést nový cestovní standard pro všechny. Tomu musí odpovídat dostupnost cen, která by se neměla lišit od běžných cen na železnici.
| Relace | Rychlost soupravy do 350 km/h (ICE) | Rychlost soupravy do 200 km/h (Ex) |
|---|---|---|
| Praha – Dresden | 0:55 | 1:00 |
| Praha –Wien | 2:05 | 2:40 |
| Praha – Bratislava | 2:00 | 2:35 |
| Praha – Ústí nad Labem | 0:30 | 0:35 |
| Praha – Plzeň | 0:35 | 0:50 |
| Praha – Jihlava | 0:40 | 1:00 |
| Praha – Brno | 1:00 | 1:30 |
| Brno – Ostrava | 1:00 | 1:10 |
| Brno – Olomouc | 0:45 | 0:45 |
| Brno – Zlín | 1:15 | 1:15 |
| Brno – Břeclav | 0:20 | 0:25 |
| Brno – Jihlava | 0:25 | 0:45 |
Pozn.: Čím vyšší je traťová rychlost a delší úsek, tím je větší rozdíl mezi oběma kategoriemi vlaků. V případě, že je traťová rychlost do 200 km/h (např. v úseku Brno – Přerov), je cestovní doba pro obě kategorie vlaků prakticky shodná. Uvedené cestovní doby jsou zaokrouhlené.
Nejdůležitější vysokorychlostní tratí pro Českou republiku je RS1, spojující Prahu s Brnem. Na této relaci je již dnes největší pohyb lidí, dálnice D1 Praha – Brno je přetížená a železnice v dnešní podobě není schopná na uvedené trase konkurovat automobilové a autobusové dopravě. Proto by tato trať měla být budována jako první. Vhodné bude zřídit na této trati několik zastávek a odboček, které umožní napojení dalších menších regionálních měst. Pokud by byla trať uvedena do provozu do roku 2030, počet cestujících mezi Prahou a Brnem je odhadován na 17 – 26 tisíc denně. Skutečné přepravní proudy jsou však mnohem vyšší, jen mezi metropolí a Brnem denně jezdí 50 tisíc lidí.
Po realizaci RS 1 jako vnitrostátního projektu se stane mezinárodním po spojení Prahy a Drážďan/Berlína. Tím dojde k nápravě dnešní situace, kdy spojení Berlína s Vídní je přes Bavorsko delší, ale cestovní doba je o dvě hodiny kratší než přes ČR. Podmínkou změny je ovšem rychlostní standard 350 km/hod.
Provozní rychlost vlaků na RS 1 přes nádraží by měla být nejméně 250 km/hod, po trati nejméně 300 km/hod s možností dosažení až 350 km/hod. Délka trati by měla být 210 km, náklady jsou odhadovány na 140 – 200 mld. Kč a doba výstavby by neměla překročit 10 roků.
Při průměrné cestovní rychlosti 220 km/hod by cesta mezi Prahou a Brnem měla trvat 56 minut. To nedosahuje žádný jiný pozemní dopravní prostředek. Díky tomu bude možné zavézt taktový jízdní řád, což umožní vzájemné přestupy ze všech a do všech směrů v hlavních bodech trasy (Praha, Brno) a dojde k naplnění ideálu moderní osobní železniční dopravy, která se stane mnohem atraktivnější než dnes.
Vzhledem k několika zastávkám na trati bude vhodné přijmout koncept zavedení dvou vrstev dopravy, konkrétně rychlé a zastávkové. Účelem zastávkové vrstvy bude nejen zajištění spojení Prahy s Brnem, ale především spojení i s nácestnými stanicemi Benešov u Prahy, Vlašim, Humpolec – Pelhřimov, Jihlava-město, Velké Meziříčí a Velká Bíteš. Tyto stanice budou ležet přímo na VRT, nebo na ni budou napojeny, aby bylo možné vést vlaky po VRT i skrz tyto stanice, kde je v obou použitých případech (Benešov u Prahy, Jihlava-město) zajištěna možnost přestupu na vlaky do dalších významných měst a lokalit. Nabízí se možnost vedení vlaků částečně po VRT a zčásti po klasických tratích (například relace Praha – Jihlava-město – Havlíčkův Brod). Tím by se toto rychlé spojení bez přestupování stalo atraktivní.
RS 1 pokračuje z Brna relací Brno – Ostrava. Zde je zatím předpokládána rychlost 200 km/ hod, což však bude handicapovat rychlé spojení ostravské aglomerace s ostatními regiony ČR i okolními metropolemi.
Tato trať má spojit Prahu a Drážďany. Skládá se ze dvou hlavních celků, tratě Praha – Litoměřice a Litoměřice – Drážďany. V úseku Praha – Litoměřice trať sleduje vedení dálnice D8 až do Litoměřic, odkud pokračuje tunelem do Ústí nad Labem. Dále pokračuje 26 kilometrovým tunelem pod Krušnými horami, doplněný druhým tunelem a dvěma viadukty. Úsek na českém území má být budován na rychlost 350 km/hod. Délka stávající tratě bude zkrácena ze 196 km na 140 km. Jízdní doba bude zkrácena ze 135 minut na 52 minut. Jízda autem po dálnici trvá 90 minut. Náklady na českou část tratě z Prahy na státní hranici SRN jsou odhadovány na 55 mld. Kč. Finančně by se na této výstavbě měla podílet EU. Potom by mohla být realizována současně s RS 1.
Trať je větví RS 1 a má spojovat Brno s Vídní a Bratislavou. Tím má plnit zejména úlohu mezinárodního spojení. Pro vedení lze částečně použít po úpravách současnou trať Brno – Břeclav. Stávající trať Brno – Vranovice – Břeclav slouží především v úseku Brno – Vranovice regionální dopravě. Proto v této části musí dojít k výstavbě nové VRT. Od Vranovic do Břeclavi se nabízí využití stávající tratě. Z Brna na hranici s Rakouskem bude trať měřit 35 km a měla by být stavěna na rychlost 350 km/hod. Cesta z Brna do Vídně by měla trvat 60 minut a měla by v relaci Praha – Brno – Vídeň konkurovat letecké dopravě. Z Břeclavi by měla VRT propojovat Brno s Bratislavou.
Spojení Prahy s Plzní tratí VRT by v budoucnosti mělo propojovat hlavní město s bavorským Norimberkem, resp. s Mnichovem. Mezi Českou republikou a sousedním Bavorskem probíhá čilá obchodní výměna a existují názory, že by tato trasa měla být upřednostněna před RS 4. EU a zejména spolková vláda SRN však preferují RS 4. To je dáno především zájmem realizovat rychlou železnici na základním transevropském multimodálním dopravním koridoru č. IV, kdežto spojení Prahy s Mnichovem je jeho odbočkou č. IV.A. Dále velkou roli hraje německá snaha vymístit železniční dopravu z údolí Labe, neboť Němci chtějí trať z Drážďan do Ústí nad Labem používat i pro nákladní dopravu.
V rovině námětu je zatím spojení Prahy a polské Wrocłavi. Zvažovány jsou varianty vedení přes Hradec Králové, nebo přes Liberec.
