Przemysł zintegrowany orkiestracja usług

Transkrypt

1 Newsletter techniczny HARTING Artykuł gościnny: Prof. dr Jay Lee Industry 4.0 Fabryka w środowisku dużej ilości danych Artykuł wiodący: Claus Hilger Orkiestracja usług Artykuł gościnny: Prof. dr, dr h.c. Detlef Zühlke Industrie 4.0 od wizji do rzeczywistości Przemysł zintegrowany orkiestracja usług

2 Otwarcie Centrum HQT 27 czerwca 2014 r. HARTING - jakość w nowym miejscu: nasze centrum jakości i technologii Nowe centrum jakości i technologii firmy HARTING (Centrum HQT) znajduje się w Espelkamp, w miejscu, gdzie założyciel firmy Wilhelm Harting zbudował pierwszy zakład. Od kwietnia tego roku nasze produkty przechodzą najbardziej rygorystyczne testy w ultranowoczesnym laboratorium na obszarze 3500 m 2 wszystko po to, żeby spełnić oczekiwania naszych Klientów. Centrum to jest podstawą pomyślnej przyszłości, którą budujemy na tradycji naszej firmy. 2

3 Rozwój przemysłu zintegrowanego Przemysł zintegrowany rozwija się i przechodzi kolejne etapy, jak to wynika z ofert prezentowanych na Targach Hannover Messe. Ale fakt, że przemysł zintegrowany lub Industry 4.0 jest na ustach wszystkich, nie czyni wizji bardziej realnymi dla użytkowników końcowych. Muszą oni zobaczyć rozwiązania jako coś, co daje wymierne korzyści.» Philip Harting, Senior Vice President Connectivity & Networks Szanowni Klienci i Partnerzy, Samo mówienie nie wystarcza - wizjonerskie pomysły muszą być również wdrażane i testowane. Ci, którzy chcą zintegrowanego przemysłu, muszą tworzyć rozwiązania i energicznie wdrażać je do praktyki przemysłowej. W związku z tym, mamy rozwiązania opracowane i przetestowane w rzeczywistych warunkach. Celowo używamy słowa "rozwiązania" w liczbie mnogiej, ponieważ nasze podejście jest wieloaspektowe - tworzymy rozwiązania w zaawansowanych technologiach stosowanych w praktyce. Inaczej mówiąc, przemysł zintegrowany przekształca dzisiejsze fabryki w organizacje typu Smart Factory, gdzie orkiestracja usług reprezentuje ostateczne rozwiązanie dla całkowicie modułowej automatyzacji. Interesuje mnie, które inteligentne rozwiązania generują największe korzyści dla użytkowników i w jakich zestawieniach. Zatem, porozmawiajmy o tych konkretnych rozwiązaniach. Zapraszam do rozmowy bezpośrednio ze mną lub do odwiedzin naszej ekspozycji na najbliższych targach, aby u samego źródła zobaczyć korzyści, jakie można czerpać z przemysłu zintegrowanego. Życzę przyjemnej lektury! Z poważaniem, To wydanie biuletynu tec.news prezentuje całą orkiestrę naszych inteligentnych rozwiązań. 3

4 Orkiestracja usług Integracja Auto-ID - most pomiędzy światami Spis treści Strategia Rozwiązania 03 Artykuł redakcyjny Rozwój przemysłu zintegrowanego 06 Orkiestracja usług W Smart Factory, połączone modułowe jednostki produkcyjne realizują żądane procesy. 08 Art. gościnny Prof. dr Jay Lee Industry 4.0 Fabryka w środowisku dużej ilości danych 10 Art. gościnny Prof. dr, dr h.c. Detlef Zühlke 18 Smart Factory - infrastruktura niezależna od modułowości HARTING oferuje konfigurację infrastruktury dostosowaną do indywidualnych potrzeb 30 Technologia szybkiej transmisjii 100 Gigabit HARTING intensywnie rozwija technologie Gigabitowe dla procesów 12 Jak człowiek i maszyna uczą się od siebie nawzajem Interaktywne metody nauczania dla człowieka i maszyny pomagają w rozwoju niezbędnej wiedzy o procesie 16 Ha-VIS mcon przełączniki dla PROFINETU Niezawodne, odpowiednie, elastyczne 20 Złącze - podstawa przemysłu zintegrowanego Dzięki dużym możliwościom, złącze Han-Modular spełnia wszystkie wymagania systemu 22 Od czujników do chmury i z powrotem HARTING opracował demonstrator "Predictive Maintenance" łącznie z SAP "Industrie 4.0" od wizji do rzeczywistości 4

5 Han HMC Wiązki kablowe? M12 - Press and Go! Zastosowania 24 Uniwersalne aplikacje Rozwiązanie firmy HARTING: Ha-VIS Application-Suite 26 Zastosowania na kolei: Złącza HARTING spełniają wymagania norm przeciwpożarowych 28 Han HMC Ponad cykli łączenia modułowych złączy przemysłowych 32 Wiązki kablowe? M12 - Press and Go! Wiązki kablowe ze złączami M12 oferują elastyczność i bezpieczeństwo stosowania w trudnych warunkach 34 Selektywnie obciążane złącza har-flex dają większą swobodę projektowania urządzeń Powiększa się rodzina produktów har-flex 36 Odporność + trudne środowisko = M12 Złącze M12 znakomicie sprawdza się w zastosowaniach zewnętrznych 38 Jeden przełącznik, jeden kabel do transmisji mocy i danych Nowe przełączniki econ oferują wysoką wydajność zasilania Power over Ethernet 14 Integracja Auto-ID - most pomiędzy światami HARTING oferuje zaawansowaną integrację Auto-ID z jednego źródła 37 HanOnBoard HARTING oferuje obecnie alternatywę ręcznego okablowania złączy Han 40 Wyścig z RFID Test działania responderów RFID przy identyfikacji samochodów zespołu wyścigowego Uniwersytetu w Osnabrück W skrócie 42 Badane opinii 43 Kalendarz targów 43 Szczegóły publikacji 5

6 tec.news 26: Strategia Orkiestracja usług Produkty dostosowane do indywidualnych potrzeb klienta wymagają wysokiego stopnia elastyczności procesu produkcji. W inteligentnych fabrykach (Smart Factory), modułowe jednostki produkcyjne są połączone ze sobą, tworząc centra obróbcze. Tutaj orkiestracja usług, ich standardowy opis i architektura oprogramowania zorientowana na usługi, odgrywają główną rolę.» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com 6

7 tec.news 26: Strategia Ponieważ tradycyjne systemy nie są w stanie spełnić wymagań klientów w zakresie elastyczności, procesy produkcyjne muszą być zmodularyzowane i odpowiednio zestawione dla zapewnienia indywidualnego wytwarzania w zależności od sytuacji. To pociąga za sobą integrację różnych technologii w Smart Factory: technologii automatyki, czujników nowej generacji, RFID i co równie ważne, technologii informacyjnej. Smart Factory W Smart Factory, produkcja kontrolowana jest przez komponenty i produkty w dużej mierze zdecentralizowane i autonomiczne. Poprzez czujniki, obiekty wykrywają stan ich otoczenia mogą być one jednoznacznie identyfikowane, posiadają wbudowaną pamięć i zdolność wymiany informacji z innymi obiektami, np. informacji dotyczących stanu ich przetwarzania. Przez dodanie systemów wbudowanych obiekty stają się układami cyberfizycznymi (CPS). Rezultatem jest maksymalna elastyczność i zdolność do opłacalnej produkcji nawet najmniejszej partii produktów. W Smart Factory, produkcja kontrolowana jest przez maszyny, roboty, systemy przenośników, urządzenia do załadunku oraz produkty w sposób zdecentralizowany i autonomiczny. Koordynacja poszczególnych układów cyberfizycznych w Smart Factory odbywa się w architekturze zorientowanej na usługi (SoA), która została z powodzeniem wprowadzona w informatyce i funkcjonuje już od lat. Podstawowa idea, to hermetyzacja poszczególnych składników w postaci usług. Tutaj, CPS może funkcjonować jako dostawca usług lub usługobiorca. Orkiestracja Przy koordynowaniu usług, modułowe jednostki produkcyjne są włączane do wykonywalnych procesów produkcyjnych. Istnieje ciągle zwiększające się zapotrzebowanie na produkty dostosowane do indywidualnych potrzeb klientów. Do modelowania można stosować różne podejścia programistyczne takie jak BPML (Business Process Modeling Language) i BPEL (Business Process Execution Language). Oprócz orkiestracji usług, jednym z największych wyzwań jest formalny opis usług i ich standaryzacja. Integracja systemu wymaga architektury referencyjnej, która umożliwia dostawcom i użytkownikom łączenie poszczególnych elementów ze sobą dzięki funkcjonalności Plug & Play. Musi to być rozsądnie zaprojektowane, ponieważ bezpośrednie przeniesienie podejścia IT do automatyzacji nie będzie możliwe. W skrócie Większa elastyczność w produkcji Wytwarzanie małych partii produktów 7

8 tec.news 26: Strategia Industry 4.0 środowisko dużej ilości danych 8

9 tec.news 26: Strategia Nasz artykuł gościnny: Prof. dr Jay Lee, Ohio Eminent Scholar, L.W. Scott Alter Chair Professor i dyrektor NSF I/ UCRC Center for Intelligent Maintenance Systems (IMS) Dr Ann Kao, pracownik naukowy NSF I/UCRC Center for Intelligent Maintenance Systems (IMS), Uniwersytet Cincinnati Po Targach Hannover 2013, które miały miejsce w Niemczech, "Industry 4.0" staje się modne w branży produkcyjnej. Towarzyszące tej nowej koncepcji analizy oraz inteligentne systemy cybernetyczne i fizyczne łączą się razem, co sprzyja nowemu myśleniu o zarządzaniu produkcją i transformacjom fabryk. W przeszłości większość systemów produkcyjnych wykorzystywało scentralizowany system sterowania, w którym maszyny były traktowane niezależnie. W ramach tego programu, gromadzone dane i ich obróbka są wykorzystywane do zapewnienia normalnego procesu produkcyjnego. Gdy jakość produktu nie odpowiada wymaganiom, zebrane dane mogą służyć jako pomoc w znalezieniu przyczyn takich sytacji. W celu zapewnienia przejrzystości, przemysł wytwórczy ma się przekształcić w przemysł produkcji predykcyjnej. Dziś, w fabryce zorganizowanej według zasad "Industry 4.0", maszyny są połączone we współpracujące zespoły. Taka ewolucja wymaga wykorzystania innowacyjnych narzędzi prognostycznych, dzięki czemu dane mogą być systematycznie przetwarzane na informacje, które mogą wyjaśnić wątpliwości, a tym samym uczynić decyzje bardziej "świadomymi". Koncepcyjne ramy predykcyjnego systemu produkcji tworzone są począwszy od zbierania danych z kontrolowanych zasobów. Za pomocą odpowiednich czujników (różne czujniki drgań, ciśnienia, itp.) mogą być wyodrębniane sygnały. Ponadto, informacje historyczne mogą być zbierane w celu dalszej eksploracji danych. Protokoły komunikacyjne, takie jak MTConnect i OPC, mogą pomóc użytkownikom przy rejestracji sygnałów kontrolera. Gdy wszystkie dane są agregowane, to połączenie jest nazywane "Big Data". Komputer pośredniczący w transformacji składa się z kilku elementów: zintegrowanej platformy, narzędzi do analizy predykcyjnej i narzędzi wizualizacyjnych. Algorytmy wyszukiwania w Watchdog Agent można podzielić na cztery części: przetwarzania sygnałów i ekstrakcji funkcji, oceny stanu, przewidywania wyników i diagnostyki błędów. Dzięki wykorzystaniu narzędzi wizualizacyjnych, informacje o stanie (takie, jak: stan aktualny, pozostały okres użytkowania, uszkodzenia, itp. ) mogą być skutecznie pokazywane na wykresie radarowym, mapie, wykresach ryzyka błędu i krzywych degradacji stanu. Procesy zapewniające przejrzystość produkcji i zarządzania są realizowane w oparciu o właściwe informacje, co umożliwia określanie obiektów w całym systemie OEE. Dzięki zdolności przewidywania, urządzenia mogą być poddawane konserwacji w odpowiednim czasie. Wreszcie, historyczne informacje o stanie mogą być dostarczane do projektanta urządzeń w celu ewentualnej korekty projektów. Fabryka dzisiejsza Fabryka według Industry 4.0 Źródło danych Kluczowe atrybuty Kluczowe technologie Kluczowe atrybuty Kluczowe technologie Komponent Czujnik Precyzja Czujniki inteligentne i wykrywanie błędów Samoświadomość Samoczynne prognozowanie Monitorowanie degradacji i pozostałej użyteczności Prognozowanie żywotności Maszyna Sterownik Produktywność i parametry (Jakość i przepustowość) Diagnostyka i monitoring oparte na stanie układu Samoświadomość Samoczynne prognozowanie Samoczynne porównywanie Monitorowanie czasu nieprzerwanej pracy z prognozowaniem stanu System produkcji Sieciowy system produkcji Produktywność i OEE Technologia Lean Operations: zmniejszenie ilości pracy i strat Samoczynna konfiguracja Samoczynna konserwacja Samoorganizacja Worry-free Productivity (Produkcja bez problemów) Porównanie fabryki dzisiejszej z fabryką Industry 4.0 9

10 tec.news 26: Strategia IndustrIE od wizji do rzeczywistości 10

11 tec.news 26: Strategia Nasz artykuł gościnny: Detlef Zühlke, Prof. dr, dr h.c. Dyrektor naukowy - nowoczesne systemy produkcyjne Niemieckie Centrum Badan Nad Sztuczną Inteligencją DFKI, Kaiserslautern Zadania Ale rzeczywistość nie będzie taka prosta, jak to porównanie może sugerować. Podejście typu end-to-end na bazie sieci Ethernet do "Industrie 4.0" zmieni zasadniczo nasze istniejące architektury sterowania. W perspektywie długoterminowej każdy czujnik i siłownik na poziomie miejsca sterowania będzie węzłem sieci w taki sam sposób, jak system sterowania ERP lub NC. W rezultacie, cała informacja będzie dostępna w całej sieci. Nadal należy odpowiedzieć na wiele otwartych pytań. Na przykład, potrzebne są standardy na kilku poziomach, tak aby elementy fabryczne można było złożyć jak klocki Lego. Ponadto, przed wprowadzeniem "Industrie 4.0", Każda firma partnerska - m.in. HARTING Technology Group - zbuduje jeden moduł systemu lub dostarczy technologię cross- -application. Projekt smartfactory KL określi wymagane standardy mechaniczne, elektryczne i komunikacyjne oraz zintegruje poszczególne moduły w celu zbudowania wspólnego demonstratora na targi Hannover Messe Stanowi to pierwszy ważny krok w realizacji koncepcji "Industrie 4.0". Już od dwóch lat nowa koncepcja przyciąga uwagę: "Industrie 4.0". Jest to wizja czwartej rewolucji przemysłowej powstała głównie w wyniku postępu w technologiach informacyjnych i komunikacyjnych. Przedmioty codziennego użytku, czyli telefony komórkowe, aparaty fotograficzne, samochody, itp. stają się "inteligentne" i zostają włączone do światowej sieci Internetu - podobna sytuacja może wytworzyć się wewnątrz fabryk. Zgodnie z paradygmatem Internet-of- -Things, wszystkie elementy składające się na nasze systemy produkcyjne stają się inteligentnymi węzłami sieci, mogą łatwo uzyskać autonomiczność i zostać zintegrowane z sieciami opartymi na protokole IP. Sposób, w jaki obecnie instalowane i obsługiwane są drukarki oraz inne urządzenia, tzn. poprzez wtyczki Plug-and-Play, również zaczyna być odzwierciedleniem metod produkcji urządzeń, ich konstruowania, uruchamiania i pracy. Hasło "Industrie 4.0" jest na ustach wszystkich i przyciąga uwagę - zwłaszcza uwagę mediów. Teraz nadszedł czas, aby wprowadzić "Industrie 4.0" do świata przemysłu. należy rozwiązać wiele problemów w dziedzinie bezpieczeństwa danych. Przynajmniej w ciągu najbliższych kilku lat nie uda się wprowadzić niezwykle ważnego w przemyśle sterowania w czasie rzeczywistym na niższych poziomach kontroli z wykorzystaniem rozwiązań opartych na standardzie Ethernet. "Industrie 4.0" jest wizją bardziej elastycznej i efektywnej przyszłości. Aby wizja ta stała się rzeczywistością, musimy - tak jak w przypadku każdej rewolucji technologicznej - skoordynować działania przemysłu i nauki. Celem jest realizacja tej wizji w produktach, a ponieważ samodzielnie produkt nie może egzystować w sieciowym świecie, potrzebujemy współpracy z innowacyjnymi firmami w różnych branżach - wszyscy muszą pracować razem, aby tę wizję urzeczywistnić. SmartFactory Pod parasolem projektu smartfactory KL realizowanego w Kaiserslautern, 9 partnerów buduje prototyp zakładu produkcyjnego według "Industrie 4.0". Osiągnięcia firmy HARTING HARTING współtworzy nowy zakład produkcyjny Smart Factory według smartfactory KL. Działania obejmują dwa obszary: Budowa modułu produkcyjnego "Industrie 4.0", który wykorzystuje najnowocześniejsze technologie automatyki. Widoczna jest integracja koncepcji zdalnej konserwacji w oparciu o Ethernet z dostępem do każdego podzespołu modułu. Testowanie naszych koncepcji infrastruktury obejmującej integrację zarządzania energią. Moduły są jednakowo podłączane złączem Han-Modular. W ramach projektu smartfactory KL dostarczone zostało środowisko dla integracji innowacyjnych systemów automatyki oraz wykazano korzyści z wdrożenia tego rozwiązania dla naszych klientów. 11

12 tec.news 26: Rozwiązania Modele procesów adaptacyjnych dla elastycznej technologii produkcji Jak człowiek i maszyna uczą się od siebie nawzajem Produkcja zindywidualizowana wymaga elastycznego i pionowo zintegrowanego oprogramowania oraz platform sprzętowych. Modularyzacja i modelowanie procesów umożliwi łatwą konfigurację niestandardowych systemów produkcyjnych. Interaktywne metody nauczania dla człowieka i maszyny pomogą w rozwoju żądanych modeli procesów.» Dr. Volker Franke, Director of Applied Technologies, HARTING Technology Group, Volker.Franke@HARTING.com» Dr.-Ing. Sebastian Wrede, Group Leader Cognitive Systems Engineering, CoR-Lab & CITEC, Bielefeld University 12

13 tec.news 26: Rozwiązania Indywidualizacja systemów produkcyjnych w celu spełnienia konkretnych wymagań klienta wymaga wprowadzenia elastycznych rozwiązań. Klienci firmy HARTING mogą już skonfigurować i zamówić dostosowane do ich potrzeb złącza za pośrednictwem Internetu. Przyszłe inteligentne systemy produkcji, tak zwane inteligentne fabryki (Smart Factory), będą ogranizować produkcję w sposób autonomiczny na podstawie indywidualnych zamówień klientów. Systemy produkcyjne zostaną całkowicie połączone w sieć opartą na elastycznych modułach produkcyjnych wymieniających między sobą cyfrowe dane o produktach i procesach. Wymaga to wprowadzenia modułowych platform produkcyjnych, które mogą być konfigurowane tak samo efektywnie, jak dzisiejsze smartfony, ale które będą dysponować wiarygodnością i skutecznością nowoczesnych linii produkcyjnych. Modelowanie procesu jako podstawa produkcji elastycznej W ramach wiodącego klastra OWL, HARTING prowadzi badania w ścisłej współpracy z Uniwersytetem w Bielefeld, realizując projekt FlexiMon, który ma na celu urzeczywistnienie tej wizji. Głównym celem jest rozwój elastycznych komórek produkcyjnych typu "plug-and -produce", które można skonfigurować w bardzo krótkim czasie i zintegrować pionowo w korporacyjnym systemie IT, wykorzystując otwarte standardy. Kluczowym elementem tej koncepcji jest utworzenie modelu procesu, który pozostanie spójny dla wszystkich warstw i etapów produkcji i który będzie zawierał pełny opis układu logicznego procesu produkcji. W ramach FlexiMon, standard Business Process Modeling Notation (BPMN 2) jest rozszerzany i wykorzystywany do modelowania procesów produkcyjnych aż do poziomu maszyny. Ze względu na wszechobecność standardu BPMN w zadaniach IT, zapewnione jest sprawne odwzorowanie logiki produkcji do poziomu ERP. Głównym pytaniem jest jednak to, jakie rozszerzenia i przekształcenia są wymagane, aby model BPMN był wykonywalny na poziomie maszyny. Podstawowym założeniem jest to, aby według wymagań klienta, proces produkcji opisany w BPMN mógł być skonfigurowany na samym poziomie ERP i sukcesywnie rozszerzany o informacje o procesie produkcji. Na przykład, jeśli brakuje informacji do realizacji na poziomie maszyny, to specjalista od procesów produkcji może te informacje dodać do modelu procesu bezpośrednio za pomocą interfejsu przyjaznego dla użytkownika. Optymalizacja przyrostowa dzięki interaktywnej nauce W celu umożliwienia zarządzania ryzykiem błędów spowodowanych rosnącą złożonością techniczną, pracownicy, którzy pracują nad konfiguracją lub metodami produkcji, są wpomagani przez funkcje pomocy. Interfejs człowiek-maszyna umożliwia intuicyjne wyznaczanie warunków operacyjnych w trybie online i ich związku z danymi produkcyjnymi oraz kroków rzeczywistego procesu. Dane pozwalają na uczenie maszynowe w celu optymalizacji parametrów procesów lub w celu monitorowania stanu. Metody te powinny automatycznie udoskonalić modele procesów oraz zapewnić lepsze wsparcie pracownika podczas interaktywnej konfiguracji i obsługi systemu produkcyjnego. W ten sposób, pracownicy mogą realizować bardziej elastyczne formy produkcji, a także aktywnie kształtować Głównym celem jest rozwój elastycznych komórek produkcyjnych typu "plug-and-produce", które można skonfigurować w bardzo krótkim czasie. je i przyczyniać się do poprawy jakości procesu. W skrócie Wspólny projekt badawczy firmy HARTING i CoR-Lab (Research Institute for Cognition and Robotics) na Uniwersytecie w Bielefeld Projekt realizowany w ramach wiodącego klastra "Inteligentne Systemy Techniczne OstWestfalenLippe" Finansowanie z Federalnego Ministerstwa Badań i Technologii (BMBF) Zdjęcie po lewej: Prototyp konfigurowalnego modułu produkcyjnego z elastycznym i mobilnym systemem obsługi HMI. 13

14 tec.news 26: Zastosowania Integracja Auto-ID - most pomiędzy światami Integracja oznacza łączenie różnych światów. Ponieważ HARTING jest specjalistą w realizacji niezawodnych połączeń, to w tym wszechświecie możemy czuć się jak w domu. Ale na czym polega integracja w przypadku technologii Auto-ID? W zależności od aplikacji, integracja może występować dla prostych lub złożonych układów, od przekaźników do rozwiązań SAP.» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com» Dr. Jan Regtmeier, Product Manager RFID Reader, HARTING Technology Group, Jan.Regtmeier@HARTING.com Podczas przesyłania mediami - powiedzmy od papieru do systemów informatycznych - wiele danych i informacji może zostać utraconych. W rezultacie, korzyści wynikające ze zwiększenia wydajności i redukcja kosztów tracą na znaczeniu. W przypadku procesów produkcyjnych pod dużą presją oczekiwań i kosztów, sytuacja taka jest nie do zaakceptowania. Technologie automatycznej identyfikacji (Auto-ID) mogą zmniejszyć szkody powstałe w wyniku utraty danych, ale w tym celu muszą być wystarczająco zintegrowane z systemami, które łączą. Obecnie stosowane są trzy technologie Auto-ID: kod kreskowy (w tym QR), Technologie Auto-ID mogą zminimalizować utratę danych podczas komunikacji z systemem IT, a tym samym zoptymalizować procesy. rozpoznawanie obrazu i RFID. Każdy z tych systemów ma swoje wyraźne zalety: kody kreskowe są bardzo korzystne z punktu widzenia kosztów i łatwe do wdrożenia. Rozpoznawanie obrazu nie wymaga żadnych dodatkowych informacji. Natomiast RFID to jedyna technologia, która pozwala na jednoznaczną identyfikację, przekazuje obiekt do pamięci oraz umożliwia dwukierunkową komunikację między obiektem a systemem IT (patrz tabela). Informacje uzyskane za pomocą systemu Auto-ID muszą być przygotowane w taki sposób, aby system informatyczny mógł je przetworzyć. W zależności od zastosowania, niezbędne są do tego różne komponenty oprogramowania: blok funkcjonalny PLC, środki programowo-sprzętowe, pakiet aplikacji lub moduł SAP Auto-ID. Oto kilka przykładów integracji, począwszy od prostych do złożonych, w których poszczególne elementy są wykorzystywane do połączeń w każdym z przypadków. Zakres możliwości Unikalny kod ID Bez drukowania Wymienność Pamięć Komunikacja dwukierunkowa Czujniki 14

15 tec.news 26: Zastosowania Przykład 4: wykorzystanie RFID do rejestracji towarów przysyłanych Przykład 1: Lokalne pociągi są coraz dłuższe, a długość peronów nie zmienia się. Oczywiście, tylko te drzwi, które znajdują się w zasięgu peronu, powinny być otwierane. Można to uzyskać za pomocą technologii RFID. Czytnik RFID włącza przekaźnik, który pokazuje maszyniście pociągu, które drzwi może otworzyć. Przykład 2: Współczesne urządzenia składają się z kilku modułów. Wykonanie programu PLC, który nie pasuje do aktualnej konfiguracji modułu może spowodować poważne uszkodzenie maszyny. Czytnik RFID rozpoznaje moduły i komunikuje się z PLC za pomocą bloku funkcyjnego i zapewnia, że wykonane będą tylko autoryzowane programy. Przykład 3: Wezwania serwisowe są drogie, co sprawia, że bezproblemowe przetwarzanie jest bardzo ważne. Tytułem przykładu - urządzenie przenośne stosowane jest do identyfikacji urządzeń wymienionych na liście serwisowej. Serwisant jest prowadzony przez proces krok po kroku za pomocą aplikacji (implementowanej przez Ha-VIS Application-Suite). Każdy krok jest dokumentowany i archiwizowany w bazie danych. Przykład 4: Odbiór towarów powinien być dokonywany automatycznie. Stosując technologię RFID, można jednocześnie wykrywać setki obiektów, a dane o nich wysyłać bezpośrednio do modułu SAP AII za pomocą środków programowo-sprzętowych Ha-VIS. Tutaj HARTING oferuje najbardziej korzystne produkty na świecie, od transponderów aż do pakietów oprogramowania, jak również dodatkowe usługi konsultingowe i integracyjne w regionach niemieckojęzycznych - dzięki temu można zakupić elementy systemu Auto-ID pochodzące z jednego źródła. Przykład 1: RFID w ruchu kolejowym i transporcie Przykład 2: RFID w nowoczesnych maszynach Przykład 3: Uproszczona konserwacja dzięki Ha-VIS Application Suite 15

16 tec.news 26: Rozwiązania Przełączniki Ha-VIS mcon 3000 dla PROFINETU niezawodne, odpowiednie, elastyczne Stabilny, bezpieczny i niezawodny transfer danych jest jednym z najważniejszych czynników w automatyce. Zapotrzebowania wzrasta równolegle z elastycznością nowoczesnych systemów i z koniecznością ponownego użycia komponentów w układach modułowych. Ethernet i PROFINET są międzynarodowymi, obowiązującymi standardami i obsługują platformy komunikacyjne.» Oliver Opl, Product Manager, HARTING Technology Group, Oliver.Opl@HARTING.com 16

17 tec.news 26: Rozwiązania Indywidualne, specyficzne rozwiązania komunikacyjne są odpowiednio dostosowane do poszczególnych przypadków zastosowań w celu generowania konkretnych korzyści. W wielu przypadkach, korzystanie z tych rozwiązań wymaga starannego doboru elementów składowych, jak również dokładnego planowania - co nie zawsze jest możliwe. Zastrzeżenie rozwiązań może przy tym powodować dodatkowe ograniczenia, jeżeli wymagana jest zgodność z istniejącymi komponentami lub maszynami. W takiej sytuacji można spodziewać się wzrostu kosztów wynikającego z konieczności specjalnego dostosowania komponentów. Przełączniki HARTING mcon 3000 zapewniają wysoką dostępność komunikacji danych i tym samym niezawodną infrastrukturę przemysłową. W związku z tym, takie standardowe komponenty, jak zarządzalne przełączniki ethernetowe nowej rodziny Ha-VIS mcon 3000 oferują dużą wydajność i zapewniają korzyści finansowe. Przełączniki są zgodne ze standardem ethernetowym IEEE 802.3, a także spełniają wszystkie wymagania zgodności z siecią PROFINET w klasie B (CCB). Gwarantuje to zgodność globalną ze wszystkimi komponentami, które spełniają wymagania tych międzynarodowych norm. W tym przypadku, PROFINET łączy zalety wszystkich klasycznych systemów sieciowych fieldbus (krótkie czasy cyklu) i Ethernetu (swobodny wybór topologii). Gwarantowana jakość usług transmisji danych jest zapewniona przez takie metody, jak Quality of Service (QoS). To sprawia, że można przekazywać krytyczne i związane ze sterowaniem pakiety danych przy wysokim priorytecie oraz implementować aplikacje o bardzo krótkich czasach cyklu. Standard ten zapewnia również szybkie i terminowe przesyłanie dużych ilości danych. Krótsze cykle i szybsze procesy w przemyśle często wymagają czasowej synchronizacji wszystkich uczestników w ramach systemu. Protokół Precision Time Protocol (PTP - wersja 2, IEEE 1588) jest obsługiwany przez nowe przełączniki Ha-VIS mcon 3000 i umożliwia synchronizację w czasie rzędu mikrosekund. W rezultacie, w wielu przypadkach nie ma potrzeby stosowania zastrzeżonych rozwiązań automatyki specjalnie zaprojektowanych do działania w czasie rzeczywistym. Rozbudowane funkcje pozwalają użytkownikom oprogramowania doskonale skonfigurować przełączniki dla każdego zastosowania. Nowe przełączniki oznaczają, że oprócz protokołu Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), jest również dostępny protokół Medium Redundancy Protocol (MRP) podczas konfigurowania sieci o redundantnych topologiach. Redundancja sieci jest zdolnością do przetrwania łącza w warunkach awarii bez przerywania komunikacji. Przełączniki HARTING mcon 3000 zapewniają wysoką dostępność przekazywania danych, a tym samym niezawodną infrastrukturę przemysłową. W skrócie Przełączniki dla Ethernetu i PROFINETU CCB Rozbudowane oprogramowanie 17

18 tec.news 26: Strategia Smart Factory - infrastruktura niezależna od modułowości Rewolucyjne zmiany, jakie niesie przemysł zintegrowany, mają wpływ na konstrukcje urządzeń w przemysłowych zakładach produkcyjnych. Systemy i urządzenia są w coraz większym stopniu konstruowane w formie modułowej. Modułowe konstrukcje wymagają infrastruktury niezależnej od modułowości, czyli neutralnej. Ponadto, w przyszłości, infrastruktura dla Smart Factory będzie skalowalna, powszechnie dostępna i oferująca wszystkie niezbędne topologie.» Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity + Networks, HARTING Technology Group, Andreas.Huhmann@HARTING.com Dlaczego inteligentne fabryki potrzebują infrastruktur niezależnych od modułowości? Powód można wydedukować ze zmian technologicznych spowodowanych przez przemysł zintegrowany. Automatyka przemysłowa rozwinęła modułową komunikację fieldbus. Zadanie komunikacji fieldbus pierwotnie ograniczało się do zbierania informacji wejścia / wyjścia w sposób zdecentralizowany. W takim przypadku poszczególne moduły I / O nie zapewniały kompleksowych usług dostępnych w ramach procesu produkcyjnego - uzyskano tylko oszczędności na okablowaniu czujników i elementów wykonawczych. Przy radykalnym odejściu, usługi w zakresie procesów produkcyjnych w obrębie przemysłu zintegrowanego mogą obejmować przetwarzanie mechaniczne, drukowanie lub pakowanie produktu. W fabryce inteligentnej zadania te są wykonywane przez moduły produkcyjne, które z kolei wykorzystują system komunikacyjny magistrali fieldbus, aby utworzyć strukturę wewnętrzną. Jako takie, rodzajowe infrastruktury modułowe fabryki znajdują się poza rzeczywistym modułem produkcyjnym, podczas gdy magistrala fieldbus znajduje się głównie wewnątrz modułu. W czasach projektowania niemodułowego ograniczenia te nie istniały. Magistrala fieldbus była zatem powszechnie stosowana. W dobie przemysłu zintegrowanego koncepcje poszczególnych modułów i usług znajdują się na pierwszym planie. Moduły mogą być dostarczane przez różnych producentów. Są elastyczne i zmienne, co oznacza że mogą być wykorzystywane w różnych miejscach i różnych procesach produkcyjnych do wytwarzania całej gamy produktów. Podłączenie do istotnych systemów może być w dużym stopniu ujednolicone. Jednak w celu umożliwienia elastycznej integracji, wymagane są infrastruktury niezależne od modułowości. Tak więc, podejście to znacznie różni się od podejścia opartego na decentralizacji sieci fieldbus. Jednak istnieją tu synergie. Korzystanie z sieci konwergentnych oferuje ogromne korzyści dla integracji w dół do poziomu sterowania, gdyż wynik jest prosty i zapewnia szybką wymianę danych po- 18

19 tec.news 26: Strategia Instalacje o konstrukcji modułowej Infrastruktura niezależna od modułowości Moduły zasilające Kluczowe linie komunikacyjne między sieciami IT oraz automatyki - a to jest właśnie przemysł zintegrowany. W dobie zintegrowanego przemysłu decydujące znaczenie mają indywidualne moduły i realizowane przez nie usługi. Co oferuje infrastruktura niezależna od modułowości? Infrastruktura taka oferuje łącze komunikacyjne do wszystkich modułów oraz do wszystkich aplikacji, a także dostarcza niezbędnej energii, mediów i zabezpieczeń. posażona w standardowe interfejsy. Topologia liniowa i niezależność od modułowości prowadzi do wdrożenia aktywnych "modułów zasilających" ("module supply units"), z których można zasilać 1-2 moduły lub które mogą być rozgałęzione do innych linii. Dla każdej konfiguracji infrastruktury HARTING oferuje "moduły zasilające" - odpowiednie elementy od systemu Han-Modular, aż do komponentów sieci Ethernet. HARTING oferuje inteligencję dla sieci energetycznych (smart Power Networks) w postaci urządzeń z przełącznikami ethernetowymi 10-portowymi ze slotami SFP, ale także wyposażonymi w odpowiednie interfejsy umożliwiające zbieranie danych o wartościach energii i mocy wraz z centrum rejestracji i analizy danych. Infrastruktura jest skalowalna i wysoce dostępna, a także zapewnia niezbędne typologie. Funkcjonalność infrastruktury musi być niezależna od modułowości, przy czym musi być wy- 19

20 tec.news 26: Rozwiązania Złącze - podstawa przemysłu zintegrowanego Moduły systemu Smart Factory wymagają prostych połączeń z infrastrukturą. Dzięki złączu Han-Modular połączenia takie są jednakowe, ale zapewniają indywidualne dostosowanie.» John Witt, Sales & Business Development Manager, HARTING Technology Group, John.Witt@HARTING.com Przemysł zintegrowany jest często postrzegany jedynie z perspektywy technologii informatycznych, a zatem widziany jest w kategoriach problematyki oprogramowania - ale faktycznie dochodzą tu rozległe aspekty związane z komponentami hardware'owymi. W szczególności są to interfejsy elektromechaniczne, które zapewniają połączenie z infrastrukturą, czyli podstawą użyteczności złącza. Złącza modułowe Smart Factory (inteligentna fabryka) wymaga użycia znormalizowanego, modułowego złącza. Złącze musi być odpowiednie dla wszystkich mediów w module istniejącego systemu, jak i mediów zewnętrznych. W związku z tym, złącze funkcjonuje w obszarze zasilania, połączeń z por- Standardy komunikacyjne Elektromechaniczne normy bazowe Sprężone powietrze Wyłączenie awaryjne 20