Współczesne narzędzia inżynierskie zwiększające wydajność procesu produkcyjnego

Transkrypt

1 Grupa doradcza ARC Współczesne narzędzia inżynierskie zwiększające wydajność procesu produkcyjnego Streszczenie. 2 Opinie ekspertów Ewolucja i przyszłość narzędzi inżynierskich 5 Wymagania wobec nowoczesnych narzędzi technicznych 7 Portal TIA integruje narzędzia inżynierskie Posłowie 11 wizja, doświadczenie, rozwiązania dla przemysłu

2 Potencjał Przeszłość 2010 Przyszłość (czas) Integracja różnych technologii wpływa na rozwój narzędzi inżynierskich dla przemysłu Edytor powinien być bardziej elastyczny ja nie zawsze pracuję w sposób uporządkowany Baza danych winna być aktywna brak duplikatów! To musi być proste! Zintegrowane środowisko daje mi DUŻE możliwości Należy umożliwić ponowne wykorzystanie czynności rutynowych Muszę wykorzystać różne języki programowania w jednym sterowniku PLC Edycja on-line jest niezbędna Uczynienie złożonych zadań prostszymi Chcę tworzyć etykiety tylko raz Potrzebuję widoku obiektowego WSZYSTKICH elementów Tylko jeden zestaw oprogramowania do aktualizacji Użytkownicy oczekują zintegrowanego środowiska o intuicyjnych interfejsach (Komentarze użytkowników zebrane podczas badań ARC)

3 Opinie ekspertów: Proces globalizacji dokonał diametralnych zmian w sposobie prowadzenia biznesu przez firmy produkcyjne. Użytkownicy produktów automatyki są poddani większej liczbie ekonomicznych i technicznych wyzwań niż kiedykolwiek wcześniej. Od konstruktorów maszyn poprzez integratorów systemów aż do operatorów zakładów produkcyjnych firmy stają w obliczu obniżania kosztów rozwoju i inżynierii przy jednoczesnej poprawie procesu wdrażania i opanowania nowych technologii. Stawienie czoła tym nowym wyzwaniom oznacza inwestowanie w nowe technologie i rozwijanie kompetencji z nimi związanych. Podczas gdy sprzęt IT i urządzenia automatyki nadal stanowią znaczną część kosztów kapitałowych, ich udział spada na rzecz oprogramowania. Dzięki wielu zmianom w ciągu zaledwie ostatniej dekady, oprogramowanie przemysłowe stało się kluczem do sprostania wyzwaniom globalizacji. Oprogramowanie do zarządzania produkcją pomaga firmom w efektywnym planowaniu, optymalizacji, wykonywaniu i dokumentowaniu procesów produkcyjnych, wychodząc naprzeciw wymaganiom klientów i zarządowi oczekującemu informacji. Rozwiązania Zarządzania Cyklem Życia Produktu [Product Lifecycle Management (PLM)] dyskretyzują fazy życia produktu, począwszy od projektowania poprzez produkcję, do serwisu. Oprogramowanie PLM pomaga producentom w projektowaniu, symulacji i optymalizacji kompletnych linii produkcyjnych jeszcze przed rozpoczęciem ich budowy. Na poziomie automatyki, odmienne funkcje, takie jak programowanie sterowników PLC, projektowanie panelu operatorskiego i konfiguracja urządzeń są łączone w jedną kompleksową platformę Engineering Framework, pomagając inżynierom i personelowi technicznemu w projektowaniu, budowie, uruchamianiu i utrzymaniu aktywów produkcyjnych na poziomie wydajniejszym i sprawniejszym niż kiedykolwiek wcześniej. Siemens AG, wiodący dostawca rozwiązań przemysłowych, wprowadził na rynek zupełnie nową platformę Totally Integrated Automation Portal (Portal TIA) aby pomóc klientom w osiągnięciu wyższego poziomu wydajności w automatyce. W dłuższej perspektywie koncern planuje połączenie wszystkich istotnych narzędzi programowych z branż Industry Automation i Drive Technologies w jedno środowisko inżynierskie. W ostatniej dekadzie, rozwój przemysłu napędzany był siłami rynkowymi, które całkowicie zmieniły sposób działalności gospodarczej. Żadna z tych sił nie miała większego wpływu niż globalizacja. Dzisiejsi producenci stoją wobec nowych wyzwań stawianych przez postępującą globalizację świata, rozwijającego się w coraz szybszym tempie. Dzięki niej, klienci mają dostęp do większej liczby dostawców, a zatem ich oczekiwania są wyższe, a ich lojalność trudna do utrzymania. Aby zapewnić sobie koszty magazynowania towarów na niskim poziomie, oczekują oni skrócenia czasu dostawy i zwykle składają zamówienia częściej, ale mniejszymi partiami. Ponadto chcą uzyskać głębszy wgląd w łańcuch dostaw producenta, wymagają większej ilości informacji w czasie rzeczywistym dotyczących realizacji zleceń i oczekują możliwości śledzenia procesu zamówienia towaru. Odnoszący sukcesy producenci oferują dzisiaj towary na rynkach całego świata i dostosowują swoje produkty do lokalnych potrzeb i specyficznych upodobań. Oczywistym efektom synergii, możliwym do osiągnięcia przez światowych producentów, towarzyszy zwiększona kompleksowość zarządzania produktami znajdującymi się w ofercie, w tym śledzenie coraz większej liczby wariantów produktów, przy jednoczesnym zachowaniu spójności konfiguracji produktu i uwzględnieniu lokalnych modyfikacji. Na dzisiejszych technologicznie dojrzałych rynkach, najwyższy wzrost można uzyskać dzięki oprogramowaniu. Oprogramowanie przemysłowe odgrywa kluczową rolę we wsparciu użytkowników automatyzacji wobec nowych wyzwań globalizacji. Ilość początek produkcji Zdolności produkcyjne Produkcja koniec prdukcji czas źródło: Robert SourceBosch Elastyczne wytwarzanie oznacza taką rekonfigurację linii produkcyjnych, aby były w stanie dostosować się do zmiennego popytu na moc wytwórczą. 3

4 Te nowe wyzwania zmuszają producentów do takiego przetwarzania informacji, jakiego nigdy nie praktykowali. Produkty, które kiedyś opuszczały fabrykę anonimowo, teraz są wysyłane w otoczeniu zasobu informacji, podążającego za nimi w dół łańcucha dostaw i towarzyszącego im przez cały cykl życia. Zarządzanie tymi danymi oznacza gromadzenie, ocenę i przechowywanie ogromnych ilości informacji są to zadania, które wymuszają integrację urządzeń produkcyjnych z systemami IT zarządzania przedsiębiorstw. Razem z innymi obszarami zależnymi od informacji, takimi jak symulacja procesu, czy zarządzanie danymi produktu, wyzwania te wspólnie tworzą Cyfrową Fabrykę. Producenci maszyn: kluczowi gracze w Cyfrowej Fabryce Konstruktorzy maszyn również odgrywają decydującą rolę w procesie rozwoju. Oprócz spełniania wymogów przesyłania informacji stawianych przez architekturę automatyki, konstruktorzy maszyn przemysłowych pomagają producentom reagować w czasie rzeczywistym na zmiany wymagań poprzez rozwój koncepcji elastycznych maszyn o konstrukcji modułowej. Elastyczna produkcja to sztuka szybkiej rekonfiguracji urządzeń produkcyjnych w celu szybkiej reakcji na zmieniające się potrzeby rynku. W odróżnieniu od klasycznych maszyn, które zaprojektowano do produkcji jednego produktu, elastyczne urządzenie produkcyjne jest w stanie produkować różnorodne produkty o różnych rozmiarach i kształtach oraz zmieniać swoją konfigurację w minimalnym dostępnym czasie. Inny aspekt elastycznej produkcji wykorzystuje zalety modułowej konstrukcji maszyn. Linie produkcyjne lub pakujące składają się z inteligentnych modułów maszynowych, które mogą być fizycznie zmieniane w celu dostosowania do zmian mocy zdolności produkcyjnych. Przykładowo, przepustowość można zwiększyć przez dodanie linii równoległych, udrożniając wąskie gardła produkcji. Zarządzanie informacją W takich branżach, jak żywność i napoje, farmacja i konsumenckie towary konfekcjonowane, producenci poszukują przewagi konkurencyjnej poprzez opakowania dostosowane do stylu życia tzn. użycie wyszukanych stylów i kształtów opakowań produktu, co jest częścią strategii marketingowej opakowań często skierowanych do konkretnych grup klientów. Specjalne opakowania cechują się zwiększoną różnorodnością stylów, a to z kolei wywiera presję na producentów maszyn możliwości linii pakującej powinny pozwalać na większą elastyczność. Oznacza to, że zakres funkcjonalności maszyn pakujących musi być powiększony przez umożliwienie dokonywania zmian uwzględniających szeroki zakres rozmiarów opakowań, kształtów i końcowego pakowania do wysyłki. Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie obecne trendy i czynniki w produkcji sprowadzają się do jednego wyzwania zarządzania informacją pochodzącą z procesów produkcyjnych. To wyzwanie jest stopniowo realizowane, ponieważ firmy skupiają się na integracji technologii i praktyk informatycznych w swoich systemach produkcyjnych. 4

5 Ewolucja i przyszłość narzędzi inżynierskich Narzędzia inżynierskie przeszły długą ewolucję od czasu, gdy wielkogabarytowe terminale sprzętowe zostały użyte do konfiguracji pierwszych programowanych logicznie sterowników w późnych latach 60-tych XX wieku. W języku angielskim termin tool oznaczał zwykle rzeczywiste narzędzia, takie jak śrubokręty do nastawiania potencjometrów czy woltomierze mierzące poziomy sygnałów z czujników i urządzeń końcowych. Obecnie termin ten odnosi się niemal wyłącznie do opartych na oprogramowaniu aplikacji do projektowania, programowania, konfiguracji, uruchamiania i rozwiązywania problemów. Przemysł tradycyjnie pozostaje w tyle za technologią komercyjną, przez własne unormowania oraz kosztem dodatkowych wymagań wobec trwałości sprzętu. Chociaż korzystanie z dostępnych na rynku komputerów osobistych przyczyniło się do obniżenia kosztów sprzętowych w latach 80-tych XX wieku, dopiero po pojawieniu się systemów operacyjnych Microsoft Windows narzędzia inżynierskie do zastosowań przemysłowych zaczęły wykorzystywać istniejące, dostępne standardy informatyczne. Obecna era narzędzi inżynierskich opartych na systemie Windows umożliwiła dostawcom automatyki skupienie się bardziej na funkcjach oprogramowania aniżeli na jego obsłudze. Chociaż narzędzia programowania i konfiguracji wykorzystywały lepszą grafikę i znormalizowane interfejsy, to w przypadku programowania sterowników PLC, aplikacji napędowych, czy tworzenia wizualizacji nadal stanowiły samodzielne narzędzia. W tym samym czasie świat handlu posuwał się naprzód wiele funkcji biznesowych łączono i integrowano w jednolitych pakietach oprogramowania biznesowego. Moduły wchodzące w skład takiego oprogramowania wykorzystywały standardowe interfejsy użytkownika i umożliwiały pierwsze praktyczne dzielenie się obiektami pomiędzy aplikacjami, dając wymierne korzyści.obecnie, z pewnym opóźnieniem wobec świata handlu, oprogramowanie przemysłowe, wiedzione potrzebą poprawy wydajności i skrócenia cyklu technologicznego, zmienia się w kierunku modelu pakietu aplikacji. Modułowe podejście projektowe do programowania idzie w parze z mechatroniką ponieważ każdy ma dostęp do obiektowego podglądu podsystemów maszyny. Podejście modułowe umożliwia konstruktorom maszyn dokonanie podziału projektu maszyny na jednostki funkcjonalne, a następnie programowanie i konfigurację każdej jednostki jako samodzielnego systemu. Mechatroniczne spojrzenie różni się tylko tym, że rozdziela podsystemy na składowe elektryczne, mechaniczne i oprogramowanie. Celem jest stworzenie biblioteki obiektów oprogramowania sprawdzonych i zatwierdzonych, tak aby na ich podstawie mieć możliwość zbudować szybko całe rozwiązanie z wstępnie przygotowanych elementów. Wiele narzędzi technicznych posiada obecnie biblioteki obiektów utworzonych przez użytkownika, ale nie wszystkie pozwalają użytkownikowi na skuteczne zarządzanie nimi i śledzenie zmian w miarę rozwoju obiektów. Dla konstruktorów maszyn wyzwaniem jest zarządzanie współpracą projektową zespołów inżynierskich: elektryków, mechaników i programistów. Chociaż koszty platform sterujących automatyką i sprzętem ciągle maleją, ukryte koszty dalszego rozwoju i modyfikacji oprogramowania szybko rosną, niwecząc tym samym możliwość obniżenia kosztów. W rezultacie programowanie urządzeń automatyki ma coraz większy udział w kosztach tworzonej aplikacji, tak więc każdy wzrost wydajności narzędzi inżynierskich przekłada się na wymierne korzyści. Ewolucja, nie rewolucja Narzędzia przeznaczone dla komercyjnego biznesu rozwijały się bardzo intensywnie w ostatnich dwóch dekadach w związku z potrzebą zwiększenia produktywności i obniżenia kosztów rozwoju. Z drugiej strony, narzędzia do zastosowań przemysłowych ewoluowały wolniej, częściowo ze względu na mniejsze zapotrzebowanie branż wytwórczych i konserwatywne poglądy wielu uczestników tego Podnoszenie wydajności biznesu przez zarządzanie oprogramowaniem Coraz więcej producentów maszyn przekształca się w firmy projektowe mogące dostarczyć linie produkcyjne i maszyny na zamówienie zgodnie ze specyfikacją klienta. Aby to osiągnąć, konstruktorzy korzystają z zalet modułowego projektowania podsystemów zarówno mechanicznych, jak i elektrycznych. Jednak w projektowaniu oprogramowania, wielu konstruktorów maszyn nadal używa koncepcji monolitu, sterując rozproszonymi funkcjami maszyny z poziomu jednej, scentralizowanej struktury programu. Niektórzy po prostu nie są świadomi tego, że modułowe oprogramowanie może obniżyć koszty rozwoju i skrócić czas uruchomienia. Model zastosowania maszyny Ocena Wymogi Zarządzanie Badania Analiza i projektowanie Rozwój Rozwój oprogramowania automatyzacji wykorzystuje technologie spoza branży oraz wspólne środowisko programowe 5

6 Łatwo Generacja ruchu usieciowanego Rozwiązania modułowe otwierają drogę do podsystemów mechatronicznych INTEGRACJA + SKALOWALNOŚĆ + INŻYNIERIA Erector Sets Lego Blocks Całkowicie cyfrowa technologia Konfigurowalna Szybki rozwój Ułatwia integrowanie Trudno Wczoraj Dziś rynku. Cykle życia aktywów produkcyjnych są długie ze względu na bardzo duży kapitał początkowy, który należy zainwestować oraz bardzo wysokie koszty utrzymania produkcji, dlatego też użytkownicy zazwyczaj niechętnie spoglądają na wszelkie zmiany, potencjalnie wprowadzające nowe ryzyka. Pomimo tych konserwatywnych poglądów, ewolucyjna zmiana, której nie można już powstrzymać, napędza rozwój narzędzi inżynierskich. Absolwenci kierunków technicznych, podejmujący pracę w przemyśle posiadają taką wiedzę i doświadczenie w dziedzinie nowoczesnych metod rozwoju oprogramowania, że mogliby onieśmielić weteranów branży. Projektanci przyszłości rozumieją programowanie ukierowane na cel i obiekt i są przyzwyczajeni do łączenia zaawansowanych algorytmów sterowania z dostępem do dynamicznych baz danych. Schemat drabinkowy może być dobrą ścieżką dla starszych rozwiązań, ale faktem jest, że dzisiejsi absolwenci kierunków inżynierskich nie chcą programować tak jak ich ojcowie. Typowy zestaw aplikacji automatyki dla konstruktorów maszyn Obecne na rynku narzędzia inżynierskie skupiają się na rozwiązywaniu konkretnych powierzonych zadań, takich jak konfiguracja ekranów paneli operatorskich, programo- wanie ruchów osi serwomechanizmów lub opracowywanie blokady w kodzie PLC. Ta wyraźna tendencja wynika z tradycyjnego rozdziału tych zadań. Chociaż technologia zintegrowała wiele z tych funkcji na poziomie wyższym, oprogramowanie wspierające często wykorzystuje indywidualne interfejsy użytkownika, zoptymalizowane dla konkretnych zadań, natomiast nie integruje ich dobrze we wspólnym środowisku. W narzędziach tych, przeznaczonych do realizacji konkretnych zadań, rzadko uwzględnia się to, z czym inżynierowie automatycy mają do czynienia na co dzień potrzebę koordynacji licznych, złożonych systemów sterowania i monitorowania pracujących w różnych środowiskach. Istniejące narzędzia wymagają swoistego podejścia do pracy z nimi i nie pozwalają na interdyscyplinarną elastyczność. W przeszłości problem ten nie był tak istotny, ale złożoność nowoczesnych systemów oznacza, że inżynierowie i personel techniczny muszą nauczyć się obsługi większej liczby narzędzi. Innym mankamentem współczesnych narzędzi inżynierskich jest brak wsparcia dla jednoczesnej pracy zespołu nad dużym projektem. Duże systemy są zlecane zespołom inżynierów pracujących równolegle, ale wiele narzędzi technicznych ciągle nie pozwala na jednoczesną pracę wielu użytkowników nad tym samym elementem. Oprogramowanie automatyki Konfiguracja CNC Programowanie PLC Projekt Panelu Operatora Inne aplikacje CNC, inteligentne napędy i napędy części obrotowych maszyn wymagają parametrów konfiguracji specyficznych dla geometrii maszyny, doboru składników mechanicznych, typów silników i czujników. Podsystemy narzędziowe maszyn takie jak zmieniacze narzędzi, automatyczne zarządzanie materiałami i funkcje pomocnicze M używają narzędzi programowania PLC dla integracji z systemem CNC. Dostosowanie panelu operatora przy użyciu nowoczesnych narzędzi i języków, ułatwiających korzystanie z narzędzi maszyny. Oprogramowanie CAM, integracja wewnątrz przedsiębiorstwa i narzędzi logowania się do danych wymagają zintegrowania przez producenta maszyny. 6

7 Wymagania wobec nowoczesnych narzędzi technicznych Świat przemysłu nie powinien postrzegać aplikacji biurowych jako punktu odniesienia dla narzędzi inżynierskich. Zamiast tego powinien ustawić poprzeczkę wyżej i wymagać bezproblemowej integracji danych, wizualizacji i kodów programowych pomiędzy wieloma różnorodnymi urządzeniami automatyki. W przypadku aplikacji przemysłowych główny wymóg wobec narzędzi inżynierskich to wpływ na produktywność poprzez zwiększoną użyteczność. Narzędzia inżynierskie mogą pomóc użytkownikom końcowym, producentom maszyn i integratorom systemów w sprostaniu nowym wyzwaniom biznesowym stawianym przez globalizację jedynie w przypadku, kiedy uwzględnią te najnowsze trendy w aplikacjach przemysłowych. Ewolucja środowiska rozwoju oprogramowania wykazała, że wbrew powszechnemu poglądowi, łatwość obsługi może rosnąć w miarę wzrostu złożoności. Na pozór może się to wydawać niełatwe, ponieważ złożoność systemów zwiększała się wraz z rozwojem inteligencji urządzeń. Kluczem jest użycie technologii, która może ukryć złożoność, bez ograniczania funkcjonalności, podobnie do sposobu, w jaki chmura informatyczna utrzymuje złożoność ukrytą w tle, sprawiając, że technologia staje się dostępna dla użytkowników z mniejszymi kwalifikacjami. W świecie korporacji pracownicy są przyzwyczajeni do pracy z wieloma aplikacjami, gdyż łączą tekst, grafikę i dane liczbowe, tworząc praktycznie wszystko, począwszy od comiesięcznych raportów do reklam. Chociaż systemy operacyjne komputerów PC pozwoliły stworzyć podobny wygląd i sposób pracy z tymi aplikacjami, komercyjne pakiety biurowe wciąż nie oferują prawdziwie jednolitego środowiska dla integracji różnych mediów. Zamiast tego, poszczególne aplikacje ledwo akceptują wzajemnie formaty danych, umożliwiając kopiowanie i wklejanie obiektów. Z tego powodu, świat przemysłu nie powinien postrzegać współczesnych zestawów biurowych jako punktu odniesienia do integrowania aplikacji, ale raczej powinien ustawić poprzeczkę wyżej i wymagać bezproblemowej integracji danych, wizualizacji i kodów programowych pomiędzy wieloma różnorodnymi urządzeniami automatyki. Rozwiązaniem jest przełamanie barier pomiędzy aplikacjami przez zintegrowanie ich w jednym środowisku inżynierskim Engineering Framework. Ustanowienie wspólnej platformy, umożliwiającej łatwą integrację różnych specyficznych zadań inżynierskich jest kluczowym elementem wizji współczesnych narzędzi inżynierskich. Jednolita platforma programowania to jest to Głównym celem platformy Engineering Framework, realizującej zadania automatyki musi być ostateczny wzrost wydajności, umożliwiający bardziej efektywne wykorzystanie i ponowne użycie elementów wspólnych. Ponadto, zadania w ramach platformy powinny być intuicyjne, pozwalając użytkownikowi pracować wydajnie i efektywnie. Wreszcie, platforma winna mieć możliwość wsparcia efektywności w przyszłości poprzez wielokrotne użycie bibliotek stworzonych przez użytkowników, a także gotowych obiektów. Jedną z ważniejszych różnic między platformą programowania a pakietem aplikacji jest to, że platforma zapewnia jednolite, wspólne środowisko dla wszystkich aplikacji, umożliwiając bezproblemową wymianę wspólnych elementów pomiędzy nimi. W przeciwieństwie do pakietu biurowego, platforma imituje ostateczną wersję systemu, opisując i konfigurując różne rzeczywiste ścieżki komunikacji pomiędzy urządzeniami. Jest to bardziej złożone aniżeli obsługa dynamicznych powiązań na przykład umożliwiających aktualizację wartości między arkuszem kalkulacyjnym a dokumentem tekstowym Platformy powinny być intuicyjne Dzisiejsi inżynierowie oczekują, że oprogramowanie będzie intuicyjne - podobnie jak inne oprogramowanie używane w życiu codziennym. Mają mniej czasu na szkolenia i wolą poświęcić więcej czasu na rozwiązywanie problemów. W związku z tym ewolucja oprogramowania powinna Większa elastyczność Niższy koszt cyklu życia Cele użytkownika stawiane urządzeniom Wyższa produktywność Powtórne użycie tych samych celów zwiększa produktywność i obniża koszty 7

8 Wyzwaniem dla współczesnych narzędzi inżynierskich jest zebranie wszystkich danych systemu w jednej wspólnej bazie danych dostępnej dla wszystkich urządzeń. Aplikacje automatyki przyszłości Future apps Współczesne techniczne ramy programowe pozwalają użytkownikowi skoncentrować się na zadaniu, ukrywając w tle kompleksowe technologie rozwijać się w kierunku tworzenia aplikacji łatwiejszych w obsłudze po niewielkim przeszkoleniu lub bez niego. Oprogramowanie przemysłowe nie może być tutaj wyjątkiem. Nigdy wcześniej inżynierowie nie byli mniej skłonni do studiowania uciążliwych instrukcji obsługi! Każda aplikacja w ramach platformy posiada inną strukturę programową, zatem stworzenie wspólnego wyglądu i sposobu obsługi we wszystkich aplikacjach jest najważniejszym elementem tworzenia oprogramowania intuicyjnego. Atrakcyjny, nowoczesny wygląd może się też przyczynić do powszechnej intuicyjności. Innym ważnym aspektem jest korzystanie z wbudowanej sztucznej inteligencji tworzenie obiektów, narzędzi lub danych, związanych z aktualnym zadaniem powinno być automatyczne dzięki rozwijanym menu podręcznym lub paletom, a nie poprzez wyszukiwanie tych funkcji przez użytkowników. To daje użytkownikom poczucie tego, że oprogramowanie przewiduje ich działania i pomaga im w tle, zmniejszając liczbę kroków prowadzących do zakończenia pewnych zadań na przykład, utworzenie na bieżąco nowej zmiennej [tag]. Zmniejszenie liczby kliknięć myszką, wymaganych podczas realizacji prostych zadań sprawia, że oprogramowanie wydaje się bardziej intuicyjne i przyjazne dla użytkownika. Oprócz intuicyjności, nie można pominąć czynnika zabawy. Pozytywne doświadczenia użytkownika wynikają z inteligentnych funkcji, takich jak zadania kończone automatycznie, lub sugestie rozwiązań oparte na kontekście lub zachowaniach poprzedniego użytkownika. Badania użyteczności oprogramowania pokazują, że ogólna jakość doświadczeń użytkownika znacząco przyczynia się do wzrostu wydajności, którą można z kolei zwiększyć pozytywnymi doświadczeniami. Im bardziej wygodnie czuje się programista w środowisku programistycznym, pozwalającym skoncentrować się na powierzonym zadaniu, tym bardziej wydajna i produktywna jest jego praca. Platforma powinna być skuteczna Jednym z największych problemów podczas pracy z systemami automatyki było zazwyczaj zarządzanie danymi pochodzącymi ze sterowników. Pomimo tego, że sterowniki PLC przechowują dane w pamięci trwałej, to zwykle urządzenia te oferują tylko proste struktury danych - najczęściej liniowe listy danych składające się z bitów, bajtów i słów. Ponieważ oprogramowanie do wizualizacji stopniowo zastąpiło dedykowalne monitory, bazy danych zostały przeniesione do paneli operatorskich lub komputerów przemysłowych, gdzie danymi można manipulować bardziej swobodnie - podobnie jak w środowisku PC. Znaczniki lub dane wirtualne, określające stałe adresy sterowników PLC, zostały stworzone po to, aby umożliwić użytkownikom przetwarzanie danych w szerokim zakresie formatów danych lub grupować różnorodne typy danych w logicznych, nakierowanych na obiekt, strukturach. W przeszłości problemy z zarządzaniem danymi były powodowane faktem, że dane nie były przechowywane w jednym miejscu, ale były rozproszone pomiędzy kilkoma urządzeniami w systemie automatyki, w tym w sterownikach PLC, sterownikach ruchu, panelach operatorskich, komputerach przemysłowych, a nawet w niektórych inteligentnych urządzeniach produkcyjnych. Utworzenie nowego punktu danych w jednym systemie wymagało stworzenia odpowiednich znaczników w innych systemach, jeśli informacje te miały być dzielone pomiędzy urządzeniami. Jednym z największych wyzwań dla nowoczesnych narzędzi inżynierskich jest zebranie wszystkich danych systemowych w jednej wspólnej bazie danych, dostępnej dla wszystkich urządzeń. Taka funkcja ma potencjał znacznego zwiększenia wydajności opracowanego i wdrożonego systemu automatyki. Inną cechą ważną dla wzrostu wydajności jest ponowne wykorzystanie elementów programu. Ogólnie rzecz biorąc, konstruktorzy maszyn wprowadzają większą liczbę 8

9 złożonych algorytmów do kodów PLC, wykorzystując większą wydajność procesorów i zintegrowane języki programowania wysokiego poziomu, które pozwalają na uruchomienie kodu na sterowniku, a nie na zewnętrznym komputerze przemysłowym. To nie jest tylko proces integracji, ale również możliwość dla konstruktorów maszyn ochrony własności intelektualnej przez kodowanie tych algorytmów do czarnych skrzynek, których nie można poddać procesowi odkodowania. Platforma powinna obejmować całość Platforma programowania technicznego nie jest aplikacją jako taką, ale po prostu środowiskiem, w którym inne aplikacje działają i współdziałają ze sobą. Z tego powodu, użytkownicy końcowi, podejmując decyzję o używaniu platformy zamiast pojedynczych aplikacji, dają dowód dużego zaufania wobec wsparcia i kompatybilności z aplikacjami, które mogą być w przyszłości do platformy dodane. Z tego powodu długoterminowe zobowiązania dostawcy do integrowania przyszłych rozwiązań oprogramowania z platformą jest istotne. Platforma powinna być także otwarta w takim sensie, by pozwalać użytkownikom na jej dostosowanie lub automatyzację pewnych rutynowych funkcji. Przykładem jest konstruktor maszyn, który tworzy standardowy program automatycznie łączący bloki kodów PLC z biblioteki modułów programowych. Każda nowa konfiguracja jest oparta na życzeniach klienta odnośnie do poszczególnych cech. Konstruktor maszyn może stworzyć taki program z minimalnym nakładem pracy, używając interfejsu programowania aplikacji (API), który zapewnia niezbędny dostęp do wewnętrznego funkcjonowania platformy. Wreszcie platforma powinna uzasadnić i chronić wydane na nią pieniądze użytkownika, poprzez skalowalność obecnych i przyszłych aplikacji. Branże wytwórcze często dzieli się na procesowe i dyskretne w wyniku historycznej segmentacji branży według rodzaju sterowania. Tymczasem rzeczywistość jest taka, że większość gałęzi przemysłu składa się z elementów każdego rodzaju. Z tego powodu platformy powinny zapewniać całościowe pokrycie wszystkich aplikacji, od PLC do programowania DCS, od sterowania ruchem po parametryzację urządzeń produkcyjnych, od konfiguracji sieci bezprzewodowych po konfigurację protokołów przemysłowych Fieldbus i od projektowania panelu operatora do programowania systemów bezpieczeństwa. 9

10 TIA Portal integruje narzędzia inżynierskie Siemens AG, jeden z wiodących światowych koncernów przemysłowych, promuje filozofię Całkowicie Zintegrowanej Automatyki [Totally Integrated Automation (TIA)]. Ta koncepcja zapewnia użytkownikom urządzeń automatyki z obszernej oferty sprzętu i oprogramowania Siemensa kompatybilność i łatwą integrację tych urządzeń, pomagając klientom obniżyć koszty techniczne. Obecnie Siemens rozszerza zakres pojęcia TIA na swoje oprogramowanie inżynierskie do automatyzacji. Pierwszy etap inicjatywy Siemensa to wprowadzenie na rynek oprogramowania TIA Portalu, platformy integrującej wiele aplikacji automatyki w jednym środowisku. TIA Portal jest nowym, intuicyjnym środowiskiem rozwoju, integrującym istniejące narzędzia inżynierskie, z którymi użytkownicy automatyki są już zaznajomieni. Pierwsze wydanie TIA Portalu zawiera znane narzędzie STEP 7 do programowania i konfiguracji sterowników SIMATIC. W środowisku tym znajduje się również WinCC, narzędzie konfiguracyjne do rodziny paneli operatorskich Siemensa. Wreszcie, w ramach tej samej platformy można również parametryzować napędy za pomocą StartDrive, narzędzia konfiguracji napędów SINAMIC AC. Wspólne zmienne [tagi] Najbardziej oczywistą zaletą korzystania z TIA Portalu jest uniwersalna dostępność zmiennych. Zmienne utworzone w dowolnym narzędziu, dla dowolnego urządzenia, są automatycznie i natychmiast dostępne dla innych urządzeń. Jeśli, na przykład, użytkownik utworzy zmienne do pomiaru temperatury w sterowniku PLC, znacznik ten jest w tym samym czasie automatycznie tworzony w panelu operatorskim. Oszczędza to czas pracy inżynierów w porównaniu z konwencjonalnymi metodami, które wymagają, aby zmienne były tworzone w każdym urządzeniu. Jeżeli użytkownik zechce zmodyfikować właściwości znacznika, może zmienić parametry z jakiegokolwiek aktualnie używanego narzędzia jedynie przez zmianę widoku. W każdym przypadku dane są powszechnie dostępne. Przegląd topologii Kolejną cenną cechą platformy TIA Portal jest zintegrowany portal urządzeń i sieci, pozwalający na skonfigurowanie sprzętu i sieci według jednej topologii. Połączenia między urządzeniami są definiowane poprzez graficzną konfigurację i przeciągnięcie odpowiedniego połączenia. Konkretne parametry sieci mogą być ustawione natychmiast lub później. W obu przypadkach, znaczniki natychmiast rozumieją logiczne połączenia pomiędzy urządzeniami, tak więc użytkownik może kontynuować pracę bez konsekwencji nieukończenia konfiguracji sieci. Następnie, pracownicy uruchamiający system mogą rozwiązać problemy połączeń sieciowych on-line, wykorzystując narzędzia diagnostyczne z poziomu tego samego widoku. Wiele współczesnych narzędzi inżynierskich obsługuje biblioteki przechowujące zdefiniowane przez użytkownika bloki funkcyjne lub kompletne programy. TIA Portal idzie dalej, umożliwiając użytkownikom archiwizowanie wszystkich elementów programu, w tym bloków programowych, definicji zmiennych, widoków HMI, konfiguracji modułów i pełnych topologii systemu. Elementy te mogą być przechowywane zarówno w lokalnej bibliotece lub poza obszarem projektu, w bibliotekach globalnych. Ponadto, szablony obiektów są dostępne dla konkretnych urządzeń lub funkcji, oszczędzając użytkownikom czas i wysiłek, które należałoby poświęcić na ich utworzenie. W końcu, TIA Portal integruje funkcje bezpieczeństwa bezpośrednio w obrębie platformy, a dzięki temu elementy związane i nie związane z bezpieczeństwem są konfigurowane za pomocą tych samych narzędzi. W przypadku dużych ilości danych, TIA Portal ułatwia tworzenie dużych bloków danych i obsługuje przyrostowe nazewnictwo znaczników. Właściwości znacznika mogą być kopiowane lub łatwo zmieniane w wielu obiektach jednocześnie, a nowo utworzone dane mogą być łatwo przeciągane bezpośrednio do konfiguracji innych sterowników czy paneli. Portal zapewnia również to, że odpowiednie zmienne HMI, nazwa znacznika lub pole I/O są tworzone w obiekcie docelowym, a pomiędzy urządzeniami automatycznie tworzy się połączenie jeśli takie połączenie jeszcze nie istnieje. 10

11 Posłowie W obliczu nowych wyzwań stawianych przez globalizację, użytkownicy automatyki inwestują w nowe technologie i umiejętności, aby zachować konkurencyjność i zdobywać nowe rynki. Na dzisiejszych, dojrzałych technologicznie rynkach, najwyższy wzrost można osiągnąć za pomocą oprogramowania. W następnej dekadzie, narzędzia oparte na oprogramowaniu, takie jak oprogramowanie do zarządzania cyklem życia produktu oraz platformy programowania technicznego będą pomocne w uzyskaniu takiego wzrostu produktywności i wydajności, który wyrówna lub przewyższy korzyści osiągane w poprzedniej dekadzie dzięki zastosowaniu oprogramowania wykonawczego produkcji. Analityk: David W. Humphre Redaktor: Paul Miller Odnośnik do skrótów : Aby uzyskać pełną listę skrótów branży [po angielsku]odwiedź naszą stronę internetową API Interfejs programowania aplikacji IOp Interoperacyjność B2B Business-to-Business IT Technologia informacyjna BPM Zarządzanie procesem biznesowym MIS System zarządzania informacją CAGR Roczna złożona stopa wzrostu OpX Doskonałość operacyjna CAS Wspólny system automatyki PAS System automatyki procesu CMM Model zarządzania współpracą PLC Sterownik programowalny CPG Pakowane towary konsumpcyjne PLM Zarządzanie cyklem życia produktu CPM Zarządzanie produkcją w systemie współpracy RFID Identyfikacja częstotliwości radiowe CRM Zarządzanie relacjami z klientem ROA Zwrot z aktywów DCS Rozproszony system sterowania RPM Zarządzanie działaniem w czasie rzeczywistym EAM Zarządzanie aktywami przedsiębiorstwa SCM Zarządzanie łańcuchem dostaw ERP Planowanie zasobów przedsiębiorstwa WMS System zarządzania magazynem HMI Interfejs człowiek-maszyna ARC Advisory Group, założona w 1986, jest wiodącą dla przemysłu firmą badawczą i doradczą. Obszar naszych zainteresowań technologicznych rozciąga się od systemów biznesowych po produkt i zarządzanie cyklem życia aktywów, zarządzanie łańcuchem dostaw, operacje zarządzania i systemy automatyki. To powoduje, że jesteśmy firmą pierwszego kontaktu dla zarządzających IT i biznesem na całym świecie. Wobec złożonych problemów biznesowych dzisiejszego świata, nasi analitycy oferują znajomość różnych branż oraz doświadczenia z pierwszej ręki. Wszystko, aby wspomagać naszych klientów w znalezieniu najlepszych rozwiązań. Wszystkie informacje w tym raporcie są własnością ARC i są chronione prawem autorskim. Żadna część raportu nie może być powielana bez uprzedniej zgody ARC. Badania te były częściowo sponsorowane przez Siemens AG. Jednakże opinie wyrażone przez ARC w tym dokumencie są oparte na niezależnych analizach ARC. Można skorzystać z obszernych i rozwijających się doświadczeń ARC oraz doświadczenia naszych pracowników poprzez nasze usługi doradcze. Dom Usług Doradczych ARC [ARC Advisory Services] został zaprojektowany specjalnie dla kadry kierowniczej odpowiedzialnej za opracowywanie strategii i wytycznych dla instytucji. Aby uzyskać informacje na temat członkostwa, proszę dzwonić, wysłać faks, lub napisać na adres: ARC Advisory Group, Three Allied Drive, Dedham, MA USA Tel: , fax: , info@arcweb.com Zapraszamy na nasze strony 11

12 3 ALLIED DRIVE DEDHAM, MA USA USA GERMANY JAPAN IN DIA C HINA BRA ZIL ARGENTINA