Цифровая фабрика

Почему Цифровая Фабрика теперь в пределах досягаемости каждого.

Педро Норонья Продукты и решения 2 Комментарии

Чтобы перейти к Industry 4.0 и Digital Factory, необходимо соединить промышленные активы, людей и рабочие процессы. И чтобы соединить все это воедино, вам нужен мощный сбор данных, интеграция и сетевое взаимодействие. Все должно быть взаимосвязано и функционально совместимо.

Миры торгового и делового программного обеспечения должны быть тесно связаны между собой, но разработка интеграционного решения между ними традиционно связана с большими затратами.

CB Digital Factory может сделать построение индивидуального интеграционного решения возможностью для малых и средних производителей, которым требуется гибкое, надежное решение, с привлекательной, непревзойденной ценой.

Когда ты в последний раз покупал что-то у ремесленника?

В то время как в наши дни эти квалифицированные ремесленники нацелены только на малообъемный и высокозатратный рынок, это был единственный вид производства, существовавший на протяжении большей части человеческой истории.

От промышленности 1.0 до промышленности 3.0

Технологические разработки на конец 18th век позволил человечеству освоить пар Власть. Это привело к огромному росту производительности труда, так как производство перешло от ручных методов производства к механическому.

Развитие отрасли

К концу 19th столетие, в игру вступила еще одна сила трансформации. Широкое использование электроэнергия на фабриках, позволили настоящему массовому производству стать жизнеспособным вариантом. Машины могли работать круглосуточно, без перерывов.

Вторая половина из 20th столетие ознаменовалось началом вычислительный эра и развитие промышленной робототехники. Это позволило автоматизировать повторяющиеся производственные процессы и контролировать их дистанционно, увеличивая объем производства и, что самое главное, качество продукции - машины могли выполнять одну и ту же задачу снова и снова с невероятной точностью. После этих трех предшествующих технологических преобразований мы находимся на пороге очередной промышленной революции, известной как Индустрия 4.0 - новое громкое слово в мире производства.

Что такое "Индустрия 4.0"?

Спросите любого знакомого об Индустрии 4.0, и вы получите множество терминов: Умные заводы, большие данные, облако, искусственный интеллект, IIoT, киберфизические системы, умные датчики, блокчейн и т. д. Но эти технологии (а я лишь касаюсь верхушки айсберга) не составляют Индустрию 4.0 и должны рассматриваться только как вспомогательные средства - средства достижения цели.

Отрасль 4.0 и термины "Цифровая фабрика

В очень широком смысле, Industry 4.0 - это интенсивное с точки зрения информации преобразование производства (и связанных с ним отраслей) в взаимосвязанную среду промышленных активов, процессов, систем и людей, использующую генерирование и использование огромных массивов данных для получения практического представления о происходящем. Отрасль 4.0 обещает цифровые заводы с повышенной производительностью, эффективностью, гибкостью и более динамичным подходом к производству. Все эти преимущества "Цифровой фабрики" (и многие другие, о которых я не упомянул) приводят к высокой окупаемости инвестиций и повышению рентабельности в будущем.

Однако это не "то, что будет достигнуто за одну ночь", и компании не должны стремиться внедрять все технологии сразу. Чтобы перейти к "умному" производству, "умным" заводам или связанным с ними отраслям, сначала нужно соединить воедино такие вещи, как промышленные активы, людей и рабочие процессы. И чтобы соединить все это воедино, вам нужен мощный сбор данных, интеграция и сетевое взаимодействие. Все должно быть взаимосвязано и функционально совместимо. Информация из каждого источника должна быть единой и целостной.

Заводская автоматизация и цифровая фабрика

А пока давайте ненадолго отойдем от Industry 4.0 и дадим обзор по автоматизации на заводе. В цехе большинство машин, которые Вы найдете, управляются с помощью ПЛК или программируемого логического контроллера. Это промышленные компьютеры, которые были прочные, чтобы выдерживать жесткие условия, часто встречающиеся в цехе, и используются для управления производственными процессами, такими как сборочные линии, функции станка или роботизированные устройства. ПЛК обычно состоят из блока питания, процессора, модуля ввода/вывода и коммуникационного модуля. ПЛК собирают данные с цеха, контролируя входы от датчиков и других полевых устройств, к которым они подключены. Затем ЦПУ выполняет созданную пользователем программную логику и выводит данные или команды на машины и исполнительные механизмы, к которым он подключен.

Fieldbus - это промышленная сеть, специально разработанная для связи между ПЛК или промышленными контроллерами и полевыми датчиками и исполнительными устройствами. Fieldbus предназначена для замены проводки "точка-точка", которая соединяет каждый датчик и исполнительный элемент с входом/выходом контроллера.

Мы можем разделить промышленные сети управления на три разных поколения с разным уровнем совместимости:

  • Первое поколение состоит из традиционных последовательных протоколов Fieldbus. Примерами известных последовательных интерфейсов являются Modbus RTU, PROFIBUS и CAN.
  • Второе поколение состоит из протоколов на базе Ethernet. Примерами протоколов на базе Ethernet являются MODBUS TCP, ETHERNET/IP и PROFINET.
  • Последнее поколение начало использовать технологии беспроводной связи.

Имея широкий выбор доступных протоколов, вы можете выбрать то, что больше всего соответствует вашим потребностям. Вы можете выбрать Fieldbus для конкретной задачи из-за его меньшей цены и сложности. Однако, различные типы промышленные протоколы связи, как правило, не совместимы друг с другом.. Это означает, что все устройства в сети должны использовать один и тот же тип протокола связи.

Введите стандарт OPC

В 1995 году, не зависящая от поставщиков промышленная группа, "The Фонд OPC представил стандарт OPC, чтобы помочь решить эту проблему. Стандарт OPC был разработан, чтобы обеспечить общий метод для связи между полевыми устройствами и программными приложениями.

Фонд OPC

Программное обеспечение OPC Server общается с ПЛК или полевым устройством по его собственному протоколу связи и преобразует сообщения в стандартизированные форматы, определенные независимыми от производителя спецификациями OPC, которые затем могут быть прочитаны любым клиентом OPC. Сервер OPC можно рассматривать как программное приложение, которое преобразует различные протоколы устройств в общий язык, понятный любому клиентскому приложению, которому нужны данные.

Многие фабрики будут иметь разное производственное оборудование, использующее разные протоколы. Именно в этом и заключается наибольшая сила OPC: В промышленности, полной проприетарных систем и протоколов, OPC - это согласованный стандартный способ связи для разрозненных систем. Оно превращает все эти различные протоколы в единую линию связи, делает её безопасной и удалённой.

Например, предположим, что приложение Клиента OPC хотело получить информацию из определённого ПЛК. Сервер OPC взаимодействует с ПЛК, используя протокол Modbus. В этом случае Сервер OPC запрашивает у ПЛК определённые адреса памяти, которые содержат данные, требуемые Сервером OPC. Это делается с использованием протокола Modbus. ПЛК также предоставляет все ответы Серверу OPC, используя Modbus. Таким образом, Сервер OPC может считывать данные из ПЛК и записывать их в ПЛК, используя Modbus. Затем Сервер OPC преобразует данные, которые он получает из ПЛК (используя Modbus), в "формат" OPC и отправляет данные приложению Клиента OPC. Любое приложение Клиента OPC может извлекать данные из Сервера OPC без необходимости знать что-либо о ПЛК или его протоколе автоматизации.

В настоящее время, говоря об OPC, мы имеем в виду OPC UA или Open Platform Communications United Architecture. Этот каркас был выпущен в 2008 году и основывается на успехе OPC Classic, будучи функционально эквивалентным OPC Classic, но в то же время способным на гораздо большее. OPC UA имеет сервис-ориентированную архитектуру, в которой серверы, известные как провайдеры данных, выставляют свою информационную модель, а клиенты, известные как потребители данных, потребляют информацию, выставляемую сервером, и могут быть использованы на нескольких различных платформах (Linux, Windows, Android и т.д.).

При разработке стандарта OPC UA с самого начала учитывалась самая высокая степень безопасности. В отличие от OPC Classic, OPC UA был разработан "брандмауэром", т.е. он может управляться и управляться с помощью стандартных сетевых технологий.

OPC UA предлагает не только общие IT механизмы аутентификации, подписания и шифрованного доступа. Дополнительные протоколы могут в любое время расширить реальный транспортный уровень. При получении запроса на подключение к серверу сервер проверяет запрос, расшифровывает его и проверяет сертификат. После получения и декодирования действительного запроса на аутентификацию или авторизацию, следующим шагом является определение того, должен ли сервер принять соединение этого устройства или разрешить доступ этому пользователю.

Диогитальная фабрика - OPC лучше, чем Ethernet.

Это не означает, что OPC UA "лучше", чем EtherNet/IP, ProfiNet или Modbus TCP. Для перемещения данных ввода-вывода по машине эти протоколы обеспечивают правильное сочетание транспорта, функциональности и простоты, что позволяет управлять машиной с помощью сетевого ввода-вывода. Это очень хорошие технологии для уровня управления машиной в иерархии автоматизации. Тем не менее, для передачи информации от полевых условий до бизнес-программ OPC UA является лучшим выбором. Он повышает производительность, улучшает качество и снижает затраты, предоставляя не только больше данных, но и информацию - и нужную информацию - производственным, техническим и ИТ-системам.

Будут ли решения Industry 4.0 поддерживать устаревшие системы?

Еще одной большой проблемой, стоящей перед промышленностью 4.0 в реальном масштабе внедрения, является барьер, унаследованный от прошлого. Это связано с тем, что устройства с автоматическим управлением, в основном ПЛК, как ожидается, будут иметь срок службы в течение десятилетий, поэтому появление инновационных технологий, подобных тем, которые принесла с собой Industry 4.0, поражает наследие уже существующих производств. Очевидно, что инвестиции, связанные с модернизацией программного и аппаратного обеспечения, являются серьезным препятствием.

Большинство предприятий отказываются от радикальной модернизации всей системы автоматизации или просто не могут взять на себя риск выхода из работающей системы. Вместо того чтобы менять всю систему, необходимо расширить возможности используемой аппаратной инфраструктуры для внедрения современных способов управления информацией. Благодаря сетевой работе в отрасли 4.0 машины и оборудование должны быть обеспечены механизмами обмена данными. Другими словами, подключение - это ключевая особенность для наследия уже существующих инфраструктур, поэтому первый этап, который должен быть готовым для Industry 4.0, состоит в добавлении сетевого подключения к существующим устройствам.

С использованием серверов OPC UA, как встроенных в устройство, так и в качестве самостоятельного программного обеспечения, количество марок и устройств, которые могут быть соединены между собой, включает в себя большую часть аппаратного обеспечения в данной области, практически для каждой отрасли промышленности. Даже ПЛК, которые обмениваются данными по последовательным промышленным шинам, могут быть подключены к серверу OPC UA через серверное программное обеспечение шлюза или устройства шлюза. Это означает, что компании, во многих случаях, могут сделать свои первые шаги в индустрию 4.0 с минимальными вложениями.

Видение цифровой фабрики и интегрированной платформы IIoT

Как я уже говорил ранее, производителям необходимо иметь легкий доступ к данным своих производственных процессов, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами версии Industry 4.0. Стремясь определить, проанализировать и оптимизировать промышленные данные, многие производители рассматривают (или уже внедрили) платформу IIoT, чтобы использовать возможности машинного обучения, искусственного осмысления (AI) и обнаружения больших данных.

Платформа IIoT агрегирует данные в реальном времени от аппаратного и программного обеспечения, датчиков и других точек данных в централизованную среду, к которой обычно имеет доступ широкая группа пользователей. Она сокращает разрыв между системами, людьми и машинами, втягивая эти данные в централизованную систему, либо на месте, на границе, либо в облаке.

Конечно, это все еще требует тщательного планирования, и не все платформы IIoT одинаковы. Недостаточно просто подключить все ваши ПЛК к серверу OPC UA. Если вы не знаете, какие данные вы хотите получить, как вы хотите подключиться и использовать эти данные, а также как работать с вводом в эксплуатацию и выводом из эксплуатации существующих или новых устройств, ваш проект Industry 4.0 закончится так же, как и все остальные.

Цифровая фабрика и проекты Индустрии 4.0, которые пошли не по плану

Компаниям говорят, сглаживая разговоры продавцов об инвестировании тысяч и тысяч долларов в программное обеспечение, которое считывает данные о машинах, а затем представляет информацию на приборных панелях, которые могут быть проверены всей компанией. В течение нескольких месяцев, даже года или двух, это работает нормально. Но затем вы покупаете новую машину, и никто не знает, как подключить ее к этой новой системе. Или же деталь перестает производиться, и производственная линия слегка меняется, чтобы удовлетворить другую потребность. Или вы покупаете новое производственное программное обеспечение, и оно не взаимодействует с системой. Обслуживание, вероятно, может помочь, но у них полно других дел, и у них нет времени на то, чтобы все правильно настроить. IT-отдел остался прежним. Постепенно это программное обеспечение перестает использоваться и, вероятно, останется таким до тех пор, пока кто-нибудь не вспомнит, что оно существует, и не заставит стажера заставить всю фабрику использовать его снова. И точно так же, Индустрия 4.0 была забыта.

Тестирование первых перспективных приложений платформ IIoT в Вашей компании не должно требовать длительной подготовки или больших начальных инвестиций. Несколько лет назад несколько крупных промышленных вендоров попытались построить платформы общего назначения. Сотни миллионов долларов спустя, они были резко сокращены для ограниченных, "специальных" сценариев, или закрыты полностью. У них никогда не было шанса. В конце концов, даже у конкурентов в одной отрасли могут быть совершенно разные наборы требований, ограничений и целей. Представьте себе, что вы пытаетесь обеспечить все эти вещи и в разных отраслях промышленности.

Не забывайте, что каждый руководитель производства, производитель оборудования и оператор сервиса специально нацелен на предоставление уникальных продуктов и услуг, оптимизацию собственных внутренних процессов, а также на продвижение новых бизнес-моделей, которые одновременно являются обороноспособными и отличаются от близких конкурентов. Как можно выиграть, если вы застряли с теми же возможностями и ограничениями, что и все остальные? Вы решаете искать более быструю лошадь. Я говорю, что вам нужно перестать искать более быструю лошадь. Пришло время построить свою летающую машину.

Решение для промежуточного программного обеспечения - Цифровая фабрика CB

Эти проблемы мы пытаемся решить на Connecting Software. Наш мир - это место, где системы и приложения могут общаться на одном универсальном языке. Мир, в котором данные доступны в любое время, независимо от их происхождения или назначения, формы или цели. В этом мире интероперабельность - это не просто модное словечко, а единая, повседневная реальность. Мы стремимся создать вселенную, которая позволит разработчикам беспрепятственно интегрировать данные из любого источника, чтобы предоставить конечным пользователям максимальное понимание.

И это именно то, чего мы достигли с помощью Connect Bridge, нашей мощной платформы интеграции программного обеспечения. Используя Connect Bridge и наши 400+ подключений к наиболее популярным и распространенным промышленным и бизнес-приложениям, разработчики могут безопасно подключаться к широкому спектру бизнес-программ через их API, без необходимости изучать их документацию. Эта архитектура обеспечивает связь через синтаксис структурированного языка запросов (SQL) - языка программирования, который знает каждый разработчик. Connect Bridge переводит синтаксис SQL в соответствующие вызовы API, сохраняя целостность вашей целевой системы, обеспечивая при этом простоту связи между вашим приложением и целевыми системами с помощью наших коннекторов.

И чтобы распространить это на индустриальный мир, мы решили разработать соединитель, который позволил бы нам говорить на "машинном языке". Мы изучили архитектуру OPC UA, а затем отобразили ее на SQL.

Цифровой завод CB и OPC UA разъем

В настоящее время коннектор OPC UA работает в качестве клиента OPC UA. Это означает, что, если предоставить адрес Сервера OPC UA и правильные разрешения, пользователь может получить доступ к данным с Сервера OPC UA. После того, как соединение установлено, с данными, открываемыми сервером, можно взаимодействовать, используя SQL. Разработчики, работающие в компании, могут легко интегрировать данные из цеха компании в используемое ими программное обеспечение для бизнеса, создавая индивидуальное решение, учитывающее их специфические потребности.

С чего мне начать?

Наше видение Цифровой завод CB заключается в том, чтобы превратить ее в полноценную, высоконастраиваемую платформу IIoT, готовую обеспечить бесшовную интеграцию между цехом, MES и ERP и любым другим программным обеспечением, используемым вашей компанией.

Цифровой завод CB позволяет компаниям сделать первые шаги по оцифровке своих торговых залов очень доступным способом. Industry 4.0 больше не только в пределах досягаемости крупных компаний, с выделенными IT-отделами, но теперь также открыта для малых и средних компаний с иногда одним человеком, показывающим IT-отделы.

Чтобы увидеть, как это работает для себя, подумайте о том, какое программное обеспечение и машины вы хотели бы интегрировать, и попросите персонализированный бесплатная демонстрация.

Интересуетесь отраслью 4.0? Подробнее:

Педро Норонья - Автор

Педро Норонья
Менеджер по продукции МИОТ в 1ТП17Т

Автор:

Я получил степень магистра в области машиностроения и работал в автомобильной промышленности в качестве консультанта и руководителя проекта, а затем сосредоточился на ИТ и Индустрии 4.0.

У вас есть вопросы или комментарии по поводу данного сообщения или CB Digital Factory? Я буду рад получить ваш отзыв!

Комментарии 2

  1. Is there a free software that we can use for virtual simulation?(e.g. pick and place, where we can actually see an object moving such as the conveyors, cylinders etc.)

  2. You could go for the trial versions of SIMATIC WinCC or Factory I/O. Factory I/O Starter Edition is paid but not too expensive: it goes for 36 euros/year.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *