Jak realizowany jest Internet Rzeczy w automatyce?

Cokolwiek sądzimy, te dwie koncepcje są bliższe realizacji, niż to się wielu wydaje. Jesteśmy w trakcie czwartej rewolucji przemysłowej: systemy cybernetyczno-fizyczne (Cyber-Physical Systems, CPS), które tworzą sieci maszyn i urządzeń i są kontrolowane przez niezwykle elastyczne i inteligentne oprogramowanie, zaprowadzą nas prosto do inteligentnej fabryki.

Internet Rzeczy (IoT) jest logiczną kontynuacją obecnie zachodzących procesów w prawie każdym zakładzie produkcyjnym. Dzięki elastycznej łączności, elastycznym interakcjom, w przyszłości realizowana będzie też elastyczna produkcja. Pozioma łączność sieciowa pomiędzy fabrykami, pionowa komunikacja od maszyn do systemów ERP - od wbudowanych systemów po globalną sieć przemysłową. Wszystko to otwiera wiele nowych perspektyw, nowych możliwości - nie tylko w zakresie linii produkcyjnych i produktów, ale też pracowników. Pojawia się jednak wiele zagrożeń - m.in. związanych z bezpieczeństwem.

KOLEJNY KROK INTELIGENTNA FABRYKA

Przyszłość należy do inteligentnych fabryk. Już teraz w wielu przedsiębiorstwach mnóstwo procesów kontroluje się i koordynuje w czasie rzeczywistym, w zależności od aktualnych potrzeb. Rozbudowane sieci zapewniają niezbędną, ciągłą wymianę danych, a dzięki zastosowaniu systemów CPS nie jest już konieczne centralne sterowanie procesami. Systemy wbudowane mogą być wykorzystane do interpretacji danych z otoczenia i do samodzielnego generowania poleceń sterowania procesem.

Proces produkcji, jako całość, staje się bardziej elastyczny. Maszyny i urządzenia również przyczyniają się do tej nowej elastyczności, ponieważ są tak projektowane, by nadawały się do różnych zastosowań. Mogą one wykonywać bardzo różne zadania, w zróżnicowanych sekwencjach i stosując do tego różnorodne narzędzia.

Oprogramowanie do sterowania procesami technologicznymi i ich wizualizacji musi być również odpowiednio zaprojektowane, aby i ono było otwarte, elastyczne, a jednocześnie zapewniało bezpieczeństwo przesyłu i przechowywania danych. W przyszłości produkty będą na tyle inteligentne, że będą w stanie opracować własną konfigurację, dostosować ją do parku maszynowego firmy i używanego oprogramowania.

Czym zatem powinna charakteryzować się inteligentna fabryka? Z pewnością możliwością elastycznej produkcji niewielkich partii bez konieczności ponoszenia pokaźnych kosztów związanych z rekonfiguracją parku maszynowego. Jeżeli jakieś elementy wymagają przetworzenia, maszyna sama dobierze odpowiednie narzędzie.

Również swą konserwację maszyna wykonuje sama. Zautomatyzowane są również procedury zamawiania surowców i materiałów eksploatacyjnych. Zarządzanie energią też może odbywać się elastycznie: maszyny same układają swoją współpracę w taki sposób, aby optymalizować koszty zużycia energii elektrycznej. Moduły wyższego poziomu, których zadaniem jest planowanie i sterowanie, będą częściowo zlokalizowane w chmurze, co spowoduje odejście od znanej nam obecnie piramidy automatyzacji.

Automatyzacja w coraz większym stopniu będzie dotyczyć zadań związanych z zarządzaniem i analizą. Planowanie procesu produkcji będzie rozpoczynać się już na poziomie systemu ERP. Począwszy od przetwarzania zamówienia, poprzez planowanie i produkcję po logistykę i zarządzanie zasobami. Proces łączenia tych różnych poziomów w ramach firmy umocni się jeszcze bardziej i będzie się rozwijał.

Wykroczy on poza ramy przedsiębiorstwa. Jednakże wszystkie te procesy będą musiały być w sposób ciągły koordynowane, co wymaga większej harmonizacji interfejsów i języków. Wymagane będą również wspólne bazy danych i równorzędny dostęp do tych baz. Niemniej jednak programy będą musiały, w coraz większym stopniu, pracować niezależnie od jednego rodzaju sprzętu i pozyskiwać dane z różnych źródeł, przetwarzać je i rezultaty wysyłać w różnych formatach.

Tylko w ten sposób uda się wykorzystać nowe możliwości, takie jak ocena procesów produkcyjnych pod kątem ich skuteczności i efektywności, ergonomii stanowisk pracy oraz bezproblemowej dostawy surowców. Prawidłowe wdrożenie rozwiązań w tym zakresie sprawi, że firmy skorzystają na znacznie większej elastyczności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji.

REWOLUCJA W SPOSOBIE MYŚLENIA

Wymagania w zakresie wdrażania inteligentnych fabryk częściowo już spełniono, a część z nich jest w trakcie realizacji. Oznacza to, że zakup nowych maszyn i nowego oprogramowania, nawiązywanie nowych relacji i pozyskiwanie profesjonalnych usług muszą już teraz być nastawione na przyszłe metody pracy. Trzeba móc efektywnie wykorzystywać nowe możliwości.

Wymagany będzie też jednak sposób myślenia. Zaangażowane osoby będą musiały poznać nowe koncepcje. A to dlatego, że aby w pełni wykorzystać złożone środowisko sieciowe, przełożeni oraz ich pracownicy będą musieli zrozumieć i zaakceptować zalety nowych rozwiązań. Sukces zapewni tylko interdyscyplinarna współpraca pomiędzy poszczególnymi działami i pracownikami już na wczesnym etapie wspólnego przedsięwzięcia.

Zmiany nie muszą być rewolucyjne, muszą jednakże, jak zawsze w przemyśle, być przemyślane, zaplanowane i wprowadzane we właściwym tempie. Maszyny produkcyjne cechują się długimi cyklami eksploatacji. Koncepcje funkcjonalne należy wprowadzać możliwie powoli, a kadra techniczna i pracownicy powinni korzystać wyłącznie z takich rozwiązań, które zostały już wypróbowane i sprawdzone.

Prawidłowo wdrożone rozwiązania z zakresu Internet of Things sprawiają, że firmy znacząco korzystają na zwiększonej elastyczności produkcji, jednocześnie redukując koszty. Warto zatem, by ich załogi wypracowywały zmiany w ramach swojej branży. Złożoność procesów była dotąd jednym z czynników najbardziej ograniczających rozwój.

W świetle nowych technologii, takich jak CPS, powinniśmy również wziąć pod uwagę ten aspekt i potraktować go jako ostrzeżenie: jeśli wdrożenia inteligentnej fabryki oraz IoT mają się powieść, nie powinniśmy koncentrować się wyłącznie na wymaganiach i wdrożeniach technicznych, lecz przede wszystkim musimy przygotować na zmiany inżynierów, specjalistów ds. automatyzacji, kadry zarządzające i informatyków, dając im jednocześnie do ręki odpowiednie narzędzia.

Tym, co w najbliższej przyszłości będzie potrzebne bardziej niż kiedykolwiek, to odpowiednie oprogramowanie, które będzie w stanie błyskawicznie analizować i dostarczać dane w czytelnej formie, które będzie można obsługiwać łatwo i bezpiecznie. A to dlatego, że pomimo postępu w rozwoju technologii, to człowiek pozostaje elementem decyzyjnym. To my musimy prawidłowo interpretować zdarzenia, reagować i podejmować błyskawiczne decyzje. Dlatego potrzebni nam ludzie, którzy potrafią dostosowywać się do szybko następujących zmian, wciąż aktualizować swą wiedzę i pozostawać otwarci na nowe technologie.

Zatem również w inteligentnej fabryce to ludzie będą najważniejsi i oni będą podejmować kluczowe decyzje. Będą jednakże musieli stale podnosić swoje kwalifikacje i pozyskiwać umiejętności, które pozwolą im analizować różnorodne informacje w sensowny sposób - po to, aby z nich na bieżąco korzystać.

PODSUMOWANIE

Inteligentne fabryki zmieniają oblicze zautomatyzowanej produkcji. Pozwalają one łatwiej spełniać indywidualne życzenia klientów. Otwarte i zamknięte sieci produkcyjne będą istniały równolegle, maszyny i urządzenia w całym przedsiębiorstwie będą komunikować się ze sobą, co pozwoli w większym stopniu zautomatyzować ich serwisowanie oraz zaopatrzenie w surowce.

Podobnie jak inteligentne systemy wspomagania przyczynią się do zmian w środowisku pracy, tak również do tych ostatnich będą musieli przystosować się inżynierowie i operatorzy urządzeń. Zwiększy to potrzebę zapewniania ergonomii, a także stworzy nowe koncepcje operacyjne. Multitouch stanie się rozwiązaniem standardowym, a sterowanie gestem będzie kolejnym uproszczeniem w relacji pomiędzy ludźmi i maszynami.

Inteligentna fabryka to również nowe możliwości w zakresie biznesu: dla producentów, dzięki możliwości indywidualizowania produktów, ale także dla inżynierów mechaników, a przede wszystkim dla ekspertów w dziedzinie bezpieczeństwa. Aby efektywnie zacząć realizować założenia czwartej rewolucji przemysłowej, należy zadać sobie pytanie, w jakim miejscu na drodze do inteligentnej fabryki znajduje się Państwa firma, Państwa klienci i Państwa dostawcy. O tym, jak COPA-DATA wspiera założenia IoT, można przeczytać na: www.copadata.com/smartfactory

Artykuł pochodzi z magazynu wydawanego przez Ing. Punzenberger COPA-DATA GmbH-Information Unlimited (No. 26)

COPA-DATA
www.copadata.com