Inteligentna automatyzacja oraz pomiary i transmisja danych w epoce Przemysłu 4.0

| Wywiady

Na temat postępującej cyfryzacji przemysłu rozmawiamy z Piotrem Glinką, prezesem zarządu firmy Turck. Zapraszamy do lektury!

Inteligentna automatyzacja oraz pomiary i transmisja danych w epoce Przemysłu 4.0
  • Podczas naszej poprzedniej rozmowy kilka lat temu rozmawialiśmy o rozwoju oferty firmy Turck w stronę kompleksowości i przechodzeniu na oferowanie rozwiązań, a nie tylko pojedynczych elementów. Jak dzisiaj, w epoce Przemysłu 4.0, wygląda Wasza działalność i potrzeby samych klientów?

Postępująca cyfryzacja, również przemysłu, wymusza zmiany w branży automatyki. Dzisiaj światy IT i OT bardzo mocno się przenikają, zaś klient oczekuje nie tylko dostarczenia czujnika, przewodu czy jakiegoś panelu, które sobie złoży we własnym zakresie i później zaprogramuje, ale raczej rozwiązań jak najbardziej całościowych. O ile w przypadku uruchamiania dużych ciągów technologicznych są to zadania dla integratorów systemów, o tyle istnieją też realizacje o mniejszej skali, w ramach których - zwłaszcza dzięki możliwości gromadzenia dużych ilości danych w chmurze - firmy mogą samodzielnie realizować projekty, o których dotąd albo nie myślały, albo na które nie było ich stać.

Rozważmy wdrożenie systemu o funkcjonalności kontroli wibracji maszyn. Zamiast tworzyć cały projekt rozbudowy systemu SCADA, można dzisiaj wykupić miejsce w chmurze, nabyć od firmy takiej jak nasza czujniki wibracji oraz temperatury, a także wstępnie oprogramowany HMI. Jesteśmy tu w stanie przygotować software i zaoferować klientowi kompleksowe rozwiązanie problemu kontroli wibracji jego maszyn, z niskim abonamentem za przechowywanie danych. Współpracujemy też z Politechniką Śląską, której przedstawiciele mogą przeprowadzić u klienta odpowiednie audyty, zaproponować odpowiednie czujniki i najlepsze miejsce ich montażu.

Podam jeszcze inny przykład, który dotyczy efektywności i predykcji. Niedawno właściciel pewnej niewielkiej firmy produkującej pierogi podpisał umowę z dużym odbiorcą - siecią marketów, na określone dostawy towaru z każdej zmiany. W efekcie musi mieć pewność ciągłości i wydajności produkcji, tak aby nie płacić kar za ewentualne niedostarczenie zakontraktowanych ilości produktów. Podjął z nami współpracę i dzięki wdrożeniu może teraz m.in. wyświetlać w dowolnym momencie bezpośrednio na smartfonie wskaźnik OEE oraz inne dane informujące o bieżącym stanie produkcji. Dostarczony system był prosty w instalacji - wymagał montażu na linii czujników mierzących wybrane parametry i przesyłających później dane do specjalnie przygotowanego miejsca w chmurze. Zarządzający ma dostęp do danych liczbowych, może też otrzymywać informacje graficzne w różnych kolorach. Dzięki temu jest w stanie zareagować na różne wydarzenia, często zanim w ogóle dojdzie do problemów.

  • Czyli automatyzacja w połączeniu z cyfryzacją sprawiają, że nie trzeba dzisiaj budować wielkiego systemu, tylko wystarczy sięgnąć po łatwe do podłączenia komponenty, które przesyłają dane do chmury w celu ich przetwarzania i analizy?

Tak, chodzi o całościowe rozwiązywanie pewnych problemów bez wykonywania rozległych działań projektowych czy montażowych. Dzisiaj praca inżyniera czy specjalisty IT jest wyceniania coraz drożej, zbliżamy się tu do standardów zachodnich, więc też firmy coraz częściej oczekują od dostawców podejścia kompleksowego.

Również nasza współpraca z integratorami systemów układa się dobrze, zaś na rynku jest dzisiaj sporo prac do wykonania. Pandemia spowodowała w wielu firmach konieczność optymalizacji zatrudnienia, więc też integratorom jest na rękę, gdy np. dostarczamy im wstępnie oprogramowane moduły we/wy ze sterownikami. Podobnie jest z panelami HMI służącymi do wizualizacji procesów - jesteśmy w stanie dostarczyć je gotowe do użycia przez klientów. Dodam, że niektóre firmy integratorskie nie chcą już zajmować się niewielkimi realizacjami, co utworzyło niszę, którą trzeba jakoś zagospodarować. W tym miejscu dobrze sprawdzają się rozwiązania takie jak omawiane.

Spójrzmy też na duże zakłady, które zatrudniają kilkuset, a nawet kilka tysięcy pracowników. Mają one wdrożone systemy ERP, SCADA czy inne rozwiązania do zarządzania produkcją, często w wielu miejscach fabryk i pochodzące od różnych dostawców. To idealne pole do działań integratorów, jednak każda taka rozbudowa systemu SCADA kosztuje dziesiątki tysięcy złotych. Tymczasem w przypadku wybranych problemów - przykładowo nawet nowej maszyny będącej na gwarancji, co do której klient ma podejrzenia o niepoprawne działanie, jesteśmy w stanie zaproponować szybkie rozwiązania. W takim przypadku możemy zastosować czujnik optyczny mierzący prędkość obrotową czy przyczepić w wybranym miejscu na taśmie produkcyjnej czujnik bezprzewodowy i zmierzyć oraz wizualizować określone parametry. Zawsze szukamy rozwiązania optymalnego, pasującego do potrzeb odbiorcy i jego aplikacji.

  • Czyli musicie mieć obszerne portfolio, tak aby dopasowywać się ze standardami i wykonaniem precyzyjnie do potrzeb klientów…

Tak, od dawna idziemy w stronę tworzenia oferty kompleksowej, włącznie z elementami niezbędnymi do modułowej budowy maszyn oraz ciągów technologicznych. Modułowość to możliwość efektywnej zmiany produkcji bez długich przestojów i dodatkowej pracy manualnej. Oferujemy tu m.in. moduły I/O z rozszerzoną inteligencją, czyli z funkcją sterownika, które pozwalają na dokonywanie obliczeń na miejscu (edge computing). Układy we/wy instalowane w szafach sterowniczych i ciągnięte dalej metry przewodów komunikacyjnych to dzisiaj już przeżytek. Do tego dochodzi bardzo popularny w tej chwili protokół IO-Link, który obecnie zastępuje starsze metody komunikacji.

  • Przechodzimy tu do kwestii Przemysłu 4.0. Jak go postrzegacie i jakie branżę są w tym kontekście atrakcyjne? Czy jest to przykładowo motoryzacja, czy też interesują Was inne obszary, nawet niekoniecznie stricte przemysłowe?

Poprzedni etap rozwoju, określany mianem Przemysłu 3.0, zapewnił nam już analogowo-cyfrowy obraz produkcji. Bardzo dobry, ale pobierany co jakiś czas i gdzieś analizowany. Przemysł 4.0 zaoferował z kolei niesamowitą prędkość przesyłania danych, możliwości ich analizy na miejscu oraz w chmurze, a także dostępność ciągłej kontroli procesów. Do tego doszła całościowa, jednak wdrażana stopniowo cyfryzacja. Koncepcja ta jest atrakcyjna dla każdej firmy, choć oczywiście nie w takim samym stopniu.

Motoryzacja zawsze była wiodącą gałęzią przemysłu i tam też trafiały największe pieniądze na innowacje. Zauważmy jednak, że z punktu widzenia samej produkcji samochodów trudno już o znaczące innowacje. Ciągi technologiczne mogą być jeszcze nieco szybsze, z nieco lepszą kontrolą jakości, ale trudno tu myśleć o przełomowej wizji, zgodnie z którą zaczniemy kompletnie inaczej budować auta. Wiemy, że będziemy inaczej je zasilać, szczególnie że większość koncernów wyznaczyła już koniec epoki aut spalinowych. Wiemy też, że zaczniemy niektóre modele trochę inaczej produkować - będzie mniej elementów spawanych i zgrzewanych. Ale to wszystko.

 
Piotr Glinka - prezes zarządu firmy Turck

Rynkiem, po którym w przyszłości oczekiwałbym największej rewolucji w związku z Przemysłem 4.0 i inteligentnymi rozwiązaniami, jest natomiast rolnictwo. Rąk do pracy jest coraz mniej, stają się one coraz droższe, a wizja tego, że maszyny będą same działały według harmonogramu, opryskiwały i pielęgnowały rośliny, wszystkiego pilnowały, wydaje się ciekawa oraz osiągalna. I nie jest to wcale pieśń bardzo odległej przyszłości, bo coraz więcej elementów mamy już do dyspozycji.

O ile dzisiaj z punktu widzenia kosztów jest to wciąż za drogie, o tyle, moim zdaniem, za 10-15 lat na dużych plantacjach i polach mających po kilkaset hektarów będziemy oglądali autonomiczne pojazdy. Rolą właściciela będzie dostarczanie wody czy nawozów i odbieranie gotowych produktów. Oczywiście maszyny muszą przechodzić przeglądy, muszą być tankowane, jednak za dwie dekady na polach bogatych i nowoczesnych państw ludzie nie będą już raczej pracować.

  • Jak sprawdzają się w przemyśle rozwiązania bezprzewodowe?

To ciekawy temat. Rynek maszynowy rozwija się w kierunku sprzedaży nie tylko samych maszyn i urządzeń, ale też oferowania ich wraz z usługami dodanymi. Przedsiębiorstwa poszukują u swoich poddostawców kompleksowych rozwiązań. Przykładowo jeżeli chcą od nas nabyć system RFID do danej linii produkcyjnej, to z pełnym serwisem, a często też gwarancją ciągłego działania. Aby jednak taki model funkcjonował, trzeba móc szybko diagnozować problemy na liniach produkcyjnych i dostarczać dodatkowe, precyzyjne informacje o parametrach pracy. I do tego właśnie przydają się urządzenia bezprzewodowe. Mogą one być zasilane bateryjnie, co pozwala przytwierdzać czujniki w rozmaitych miejscach, bez konieczności nadzoru nawet przez 3-4 lata.

Rozwiązania bezprzewodowe dają też niesamowite możliwości reorganizacji linii produkcyjnych oraz infrastruktury, które są trudne do osiągnięcia w sposób konwencjonalny. Dotyczy to zwłaszcza dużych zakładów, np. chemicznych, o znacznej powierzchni i dużej liczbie różnego typu rurociągów wymagających pomiarów. W przypadku zastosowania połączeń kablowych już sam koszt prac ziemnych może być ogromny. Tymczasem urządzenia komunikujące się bezprzewodowo nie wymagają takich nakładów.

Dodam, że w omawianym zakresie istniała przez długi czas spora niepewność związana z samą transmisją sygnałów. Firmy się tego najzwyczajniej bały, szczególnie tam, gdzie od jakości transmisji zależy bezpieczeństwo. Oczywiście taki przesył można zdublować, co zresztą często się robi - zwłaszcza w strefach zagrożonych wybuchem. Dzisiaj jednak, gdy cyfryzacja jest coraz powszechniejsza, zmniejsza się również strach przed stosowaniem rozwiązań typu wireless.

Nawiasem mówiąc, w naszej firmie my również długo podzielaliśmy rozmaite obawy związane z technologiami bezprzewodowymi i umieszczaniem danych firmowych gdzieś w chmurze. Obecnie jednak traktujemy je już jako coś standardowego i chętnie z nich korzystamy.

  • A propos RFID i jego zastosowań w Przemyśle 4.0 - czy jest on ważnym elementem nowoczesnej intralogistyki rozumianej jako łącznik obszarów produkcji i magazynowych?

Jak najbardziej. Od naszej ostatniej rozmowy bardzo mocno poszliśmy w tym kierunku jako cały koncern. Kilka lat temu nabyliśmy fińską firmę Vilant, która wykonała na całym świecie tysiące dużych wdrożeń RFID, zwłaszcza w obszarze intralogistyki. W naszej grupie funkcjonuje ona jako Turck Vilant System. Dzięki zebranemu doświadczeniu jej specjaliści potrafią tak dobierać hardware, że odczyt kodów jest zawsze stuprocentowo pewny. My jako Turck korzystamy z tej wiedzy, co dokłada się do naszych doświadczeń w obszarze produkcji, gdzie jednak istnieją znacząco inne wymogi, inne są też używane urządzenia.

Przyznam, że RFID w intralogistyce to dzisiaj już coś standardowego. Nauczyliśmy się, że nawet z punktu widzenia sensoryki są to ciekawe rozwiązania, bo wszystkie stosowane w intralogistyce przenośniki mają mnóstwo czujników - średniej wielkości projekt zawiera kilka tysięcy takich punktów! W tym obszarze działamy też z naszymi modułami I/ O i kablami. Mogę się pochwalić, że w projekcie firmy Amazon zrealizowanym niedawno w Kanadzie wykorzystano aż 5 tys. naszych modułów we/wy! Dla porównania w krajowych wdrożeniach używa się zwykle maksymalnie 400-500 modułów.

Intralogistyka oraz generalnie logistyka to tematy bardzo na czasie i z pewnością rozwojowe. Firmy krajowe tylko w zeszłym roku odnotowały tu bardzo duże przyrosty, co spowodowane było koronawirusem, przez którego przerzuciliśmy się do zakupów w sieci. Wraz z tym inwestowano w nowe magazyny, maszyny sortownicze i całą intralogistykę sprzedaży. Niektórzy z dostawców mają tu tyle pracy, że nie przyjmują już zamówień do końca roku.

Dodam, że ciekawym obszarem jest też logistyka w ujęciu 4.0. Dzięki chmurze obliczeniowej i systemom RFID możliwe jest m.in. efektywne zarządzanie flotą pojazdów. Otrzymujemy na bieżąco informacje o tym, gdzie są samochody, jakie są harmonogramy, zaś całość można oglądać na zwykłym smartfonie.

  • Jaka jest, abstrahując od wielu niewiadomych związanych z wojną w Ukrainie, koniunktura na rynku automatyki? Czy coś się zmieniło, jeżeli chodzi o lokalne firmy przemysłowe?

W mojej ocenie krajowa branża automatyki ma przed sobą bardzo dobre lata. Jesteśmy też coraz bardziej uznawanymi partnerami u klientów na Zachodzie. Polskie firmy integratorskie realizują tam bardzo dużo projektów, również nasi producenci maszyn są coraz większymi podmiotami. Gdy rozmawialiśmy poprzednio, to wiele znanych firm zatrudniało po 30-50 pracowników. Teraz mają załogi liczące 150-200 osób, zaś w ostatnich latach dobudowywali dwie czy trzy nowe hale produkcyjne. W dodatku przestawiali się z wytwarzania urządzeń i instalacji, które były dawniej niechciane u producentów zachodnich ze względu na czasochłonność i jednostkowość. Teraz jako projekty realizują całe linie produkcyjne.

Warto zauważyć, że koronawirus, choć oczywiście spowodował wiele tragedii, dał też światu „technologicznego kopa” do rozwoju. Gdyby nie COVID-19, to nie byłoby wzrostu zainteresowania automatyzacją, jaki ostatnio obserwujemy. Przykładowo roboty AGV, do których jeszcze niedawno nie miano zaufania, stają się obecnie czymś wręcz standardowym. Gliwicki Opel (obecnie Stellantis Gliwice), z którym współpracowaliśmy, dostał zadanie skonstruowania takiego robota na wewnętrzne potrzeby wszystkich zakładów w grupie na całym świecie. Udało nam się zaistnieć w tym projekcie z wieloma elementami automatyki, czujnikami oraz modułami I/O. I o ile najpierw prace nad wdrożeniem toczyły się powoli, o tyle pandemia znacznie je przyspieszyła. Zresztą znamienne jest, że w ostatnich latach wiele dużych firm zaczęło u nas produkować maszyny czy jakieś elementy dla swoich zakładów w jednym z oddziałów koncernu. Dziesięć lat temu takie projekty można było policzyć na palcach jednej ręki.

  • Które obszary rozwoju będą w kolejnych latach dla Was szczególnie interesujące?

Sądzę, że w najbliższych 3-4 latach tematem numer jeden będzie dla nas wspominana intralogistyka. Numerem dwa będą Turck solutions, czyli produkty z wartością dodaną - choćby systemy przywoławcze. Takie wdrożenia obejmują przyciski umieszczone w różnych miejscach zakładu i połączone z układem nadrzędnym. Do takiego systemu może być dołączony np. panel znajdujący się na stanowisku kierownika. Jeżeli osoba ta nie będzie na miejscu i nie odbierze sygnału, to za ileś sekund zadzwoni jego komórka. Są to relatywnie proste, ale bardzo skuteczne rozwiązania.

Nasze inne propozycje z omawianego zakresu to m.in. system call-for-parts, układy do kontroli wibracji, a przede wszystkim rozwiązania do analizy danych w chmurze. Prawdopodobnie wielu klientów będzie korzystało z chmur większych dostawców, jednak naszą propozycją zainteresować się mogą m.in. mniejsze i średniej wielkości zakłady. Oferujemy do niej software, który możemy skonfigurować pod potrzeby klienta, co pozwala odbiorcy łatwo zrobić kolejny krok w stronę cyfryzacji. Mam nadzieję, że skorzystają z tego również producenci maszyn, którzy będą mogli śledzić parametry swoich produktów działających u klientów, tak aby zwiększać ich efektywność, a przy okazji mieć ułatwione procesy serwisowe i reklamacyjne.

Kolejną interesującą rzeczą jest modułowość w automatyzacji. Przemysł 4.0 pozwala na produkcję krótkich serii wybranych produktów, zaś przezbrajanie maszyn ma być automatyczne lub przynajmniej ułatwione z punktu widzenia obsługi. To z kolei wymaga stosowania rozwiązań modułowych - i one również powinny być dla nas ważnym tematem na najbliższe lata.

Sądzę, że w kolejnych latach w przemyśle będzie liczyła się możliwość korzystania ze wszystkich wartości dodanych do Industry 4.0 oraz cyfryzacji. Dzięki nim firmy, niezależnie od swojej wielkości, będą mogły łatwiej śledzić parametry produkcji i optymalizować działalność operacyjną. Obsługujemy klientów „od czujnika do chmury obliczeniowej” i polecamy się w tym całym zakresie. Przy czym, aby była jasność - nie idziemy w kierunku bycia integratorem. Nawet nasze solutions to de facto produkty z wartością dodaną, a nie systemy wykonywane przez nas w zakładach.

Finalnie dodam, że ze wspomnianą Politechniką Śląską rozwijamy nasze autorskie oprogramowanie do kontroli wibracji. Bazuje ono na algorytmach sztucznej inteligencji, zaś szczególną uwagę poświęcamy tu kwestiom intuicyjności obsługi. Mając świadomość, że kontrole zleca się w zakładach mechanikom a nie automatykom, chcemy aby nasz program działał całkowicie w formie plug & play. Jedyne, co trzeba będzie znać, to normę swojej maszyny, zaś program będzie dalej sam prowadził użytkownika, określał, z jakim typem urządzenia mamy do czynienia, a także podpowiadał, gdzie umieścić czujnik i jakie graniczne wartości powinny być kontrolowane. Jestem pewien, że będzie to przełomowe rozwiązanie w tym obszarze rynku.

  • Dziękuję za rozmowę.

Zbigniew Piątek
Opracowanie: Wojciech Stasiak