Przejdź do głównej zawartości

Plug-and-Produce jest kluczem do inteligentnej fabryki przyszłości - część 1

Andreas Dreher

Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) rewolucjonizuje sposób, w jaki odbywa się produkcja, łącząc więcej inteligentnych urządzeń i udostępniając informacje, które produkują, aby ulepszyć istniejące modele biznesowe i umożliwić nowe. Nigdzie nie jest to bardziej widoczne niż na arenie przemysłowej, gdzie eksperci szacują wpływ ekonomiczny IIoT na 11,1 biliona dolarów do roku 20251.

Podstawą tej transformacji jest sieć obiektów fizycznych - czujników, siłowników, maszyn, sterowników - które są wbudowane w elektronikę, oprogramowanie, czujniki i łączność sieciową w celu gromadzenia i wymiany danych. I tak jak zmienia się technologia, tak samo dzieje się z procesami jej używania.


Na przykład wzrasta oczekiwanie, że produkt sieciowy lub produkt automatyzacji może być po prostu podłączony i uruchomiony - i zadziała. Kiedy jest to stosowane w procesie automatyzacji przemysłowej, nazywa się "podłącz i produkuj (plug-and-produce)".

W ramach naszej podróży edukacyjnej po IIoT przyjrzyjmy się zagadnieniu "plug-and-produce" i jego potencjałowi dla zastosowań przemysłowych.

Co to jest Plug-and-Produce i jakie trendy w przemysłowym Internecie go napędzają?
Termin "plug-and-play" oznacza oczekiwanie łatwości użytkowania i niezawodnej pracy. Produkt typu plug-and-play, jak sama nazwa wskazuje, można po prostu podłączyć i uruchomić - i zadziała. Praktyczne rozszerzenie produktów typu "plug-and-play" po zastosowaniu w automatyce przemysłowej ustąpiło nowemu terminowi: „plug-and-produce”.

Plug-and-produce oferuje praktyczne rozwiązanie problemów rosnącej konkurencji na globalnym rynku, co wymaga elastyczności, a także wyższej wydajności zasobów i energii w sposobie produkcji towarów. Ponieważ firmy starają się wprowadzać produkty na rynek szybciej i taniej, potrzebne są proste rozwiązania umożliwiające natychmiastowe wdrożenie - bez użycia specjalnych narzędzi lub wysoko wykwalifikowanych inżynierów lub elektryków.

W inteligentnej fabryce jutra maszyny, linie produkcyjne i systemy przechowywania będą współpracować w ramach sieci złożonej z systemów cyber-fizycznych (CPS). Systemy te są w stanie autonomicznie wymieniać informacje, uruchamiać działania i kontrolować siebie nawzajem.


Nawet komponenty, które później stają się częścią samego produktu końcowego, mogą przenosić informacje poprzez komunikowanie się z maszynami i operatorami oraz wymianę rzeczywistych danych o stanie. Dane analizy i informacje o komponentach, maszynach i procesach mogą wyzwalać działania zapobiegające awariom. Spontaniczne tworzenie sieci kontaktów między ludźmi, maszynami i komponentami dzięki infrastrukturze typu plug-and-produce przyczyni się w przyszłości do powstania bardziej elastycznych i odpornych fabryk2.

Dążenie do rentownego wytwarzania niedrogich produktów spełniających wymagania klientów napędza systemy automatyki przemysłowej w kierunku:
·    Rozproszonej kontroli i zdecentralizowanemu podejmowaniu decyzji
·    Ponownego rysowania klasycznej piramidy automatyki takiej, że około 80% dyskretnej kontroli jest przenoszone na poziom pola
·    Modularnego, skalowalnego rozwiązania
·    Krótszego, bardziej elastycznego cyklu produkcyjnego
·    Miniaturyzacji sprzętu i mniejszych linii produkcyjnych
·    Równoległej komunikacji danych procesowych z danymi diagnostycznymi i monitorującymi stan bez wpływu na standardowe procesy

Komponenty typu "plug-and-produce" spełniają te wymagania, pozwalając inteligencji obliczeniowej linii na pozostawanie w jednostce narzędziowej, a nie na komputerze centralnym.

Jakie są kluczowe zalety Plug-and-Produce dla Inteligentnej Fabryki?
Koncepcja plug-and-produce pozwala korzystać z dyskretnych zastosowań automatyki przemysłowej, jak opisano poniżej.

1. Szybka, łatwa i intuicyjna instalacja i konserwacja
Sama natura systemu plug-and-produce jest prosta - elementy sieciowe i łącznościowe systemu po prostu podłączają się do siebie i działają natychmiast. Instalacja przebiega szybko, a uszkodzoną część można łatwo odłączyć i wymienić w ciągu kilku sekund.

2. Dynamiczna infrastruktura
Połączone produkty typu plug-and-play stanowią podstawę dynamicznej i elastycznej infrastruktury.

3. Zbudowany na standardach
Ta podstawa elastycznej i przyszłościowej infrastruktury opiera się na standardowych - nie zastrzeżonych - rozwiązaniach. W rezultacie produkty typu "plug-and-produce" szybciej przechodzą iteracje, stale stają się lepsze i szybsze.

4. Konsolidacja urządzeń
Urządzenia zaprojektowane do użytku globalnego z wieloma regionalnymi potrzebami lub specyfikacjami zmniejszają całkowitą liczbę zapasów potrzebnych producentom maszyn. Zamiast kupować więcej urządzeń lub rekonfigurować już istniejące, te same urządzenia mogą być używane w różnych krajach, zmniejszając koszty i złożoność.

5. Wstępne dane diagnostyczne
Wreszcie, ponieważ te produkty są specjalnie zaprojektowane do dostarczania danych przeddecyzyjnych, które obejmują warunki monitorowania i identyfikację błędów, mogą zwiększyć wydajność i wydłużyć czas działania, co z kolei przyniesie dodatkowe oszczędności.

Jakie są przykłady zastosowań Plug-and-Produce w IIoT?
Podstawowy przykład architektury "plug-and-produce" w pracy można zilustrować za pomocą przenośnika sortującego.

Jak powszechnie wiadomo w bieżących operacjach, centralny PLC komunikuje się z przenośnikiem, aby określić, jak kierować częścią w zależności od zaprogramowanych odpowiedzi i informacji zwrotnej z czujników. Ta konfiguracja przenośnika może zostać powtórzona z kilkoma podobnymi stacjami na całej długości linii sortującej, co wymagałoby setek metrów okablowania w celu połączenia całego systemu.


Jednak w przypadku wtyczek typu plug-and-produce użycie rozproszonych jednostek sterujących (DCU) może zautomatyzować proces - lub, jeśli wymagana jest praca w sieci, konsolidacja czujników może zmniejszyć długość wymaganego okablowania.

Inne praktyczne zastosowania plug-and-produce to:
·    Ramiona robotów na linii produkcyjnej wyposażone w kable plug-and-play łączące przesyłanie danych i zasilanie.
·    Zmieniacze narzędzi dla urządzeń potrzebnych do zastosowań automatyki przemysłowej sterowane za pomocą produktów typu "plug-and-products", zmniejszających obciążenie scentralizowanego sterownika PLC.
·    Czujniki wysokiego poziomu współpracujące z Ethernetem, umożliwiające kolejną możliwość konsolidacji. Ponieważ te czujniki nie potrzebują już standardowego modułu I/O, przełącznik Ethernet może działać jako de facto moduł I/O, aby umożliwić pracę czujników.

Produkty Plug-and-Produce wspierają wizję inteligentnej fabryki przyszłości
Produkty typu "plug-and-produce" zapewniają elastyczność, modułowość i kontrolę poziomu podstawowego potrzebną do wyposażenia inteligentnej fabryki jutra. W dalszych artykułach na ten temat omówię, jak zaprojektować rozwiązania na tym poziomie, jak rozwijają się Jednostki Sterowania Rozproszonego (DCU) i przedstawię przegląd rozwiązań Belden w tej dziedzinie.

Jeśli chcesz od razu uzyskać więcej informacji na temat plug-and-produce, zapoznaj się z tym dokumentem.

Czy używasz już teraz jakichkolwiek rozwiązań plug-and-produce? Czy umożliwiają one elastyczną produkcję? Czekam na wiadomość od Ciebie!

1Odblokowanie potencjału IoT, czerwiec 2015, McKinsey.
2Zalecenia dotyczące wdrożenia inicjatywy strategicznej INDUSTRIE 4.0, kwiecień 2013, Acatech (Niemiecka Narodowa Akademia Nauk i Inżynierii)

Jeśli masz jakiekolwiek pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy do dyspozycji od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 – 16:00.
Tel: +48 32 256 25 33
E-mail: info@pf-electronic.pl

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Ethernet przemysłowy a zwykły Ethernet: dlaczego to ma znaczenie?

Sylvia Feng Środowiska przemysłowe są trudne. Mówię o oleju, kurzu, wodzie i wysokich temperaturach. Środowisko, w którym działa wiele obiektów przemysłowych, znacznie różni się od budynku biurowego lub sklepu detalicznego. Mimo to oczekuje się, że wiele (pozornie) podstawowych funkcji będzie działać płynnie, pomimo tych warunków. Fabryki muszą mieć możliwość przesyłania danych z jednej maszyny do drugiej i muszą mieć możliwość polegania na kablu, aby działał w ekstremalnych warunkach. Jednym z obszarów, który może wywrzeć niesamowity wpływ na producentów, zarówno pozytywnie, jak i negatywnie, jest niezawodność, bezpieczeństwo i siła ich kabla sieciowego. Po prostu użycie dowolnego kabla Ethernet nie będzie działać. Zwykłe urządzenia, które mogą działać dobrze w warunkach biurowych z kontrolowaną temperaturą, nie wytrzymają ekstremów środowiska przemysłowego. Oto świetna analogia: jak niedorzeczne byłoby umieścić pingwina na pustyni? Wszyscy wiemy, że pingwiny nie

W jaki sposób wibracje, hałas i przesłuch mogą powodować przestoje

Jeremy Friedmar Trudne środowiska wymagają wytrzymałych produktów Wibracje i hałas są powszechne w środowiskach przemysłowych, takich jak produkcja i transport kolejowy. Huk linii montażowych może zakłócać transmisję danych, a złącza mogą stać się luźne. Zastanów się, ile wibracji występuje, gdy wagon jedzie do miejsca docelowego. Środowiska takie jak te wymagają solidnego produktu. Oto świetna analogia: jak absurdalnie byłoby, gdyby zespół rockowy ćwiczył w bibliotece? Byłoby to nie tylko zakłócające, ale całkowicie uniemożliwiałoby normalne funkcjonowanie. Wibracje i hałas w bibliotece byłyby nie do zniesienia dla osób pracujących w tej przestrzeni. W przypadku środowiska przemysłowego głównym skutkiem zarówno hałasu, jak i wibracji jest utrata sygnału. Ma to szczególne znaczenie w przypadku okablowania Ethernet ze względu na fakt, że może powstać wyższy bitowy poziom błędu, co jest szkodliwe dla sieci komunikacyjnej wymaganej dla czasu pracy bez przestojów. Wpł

Zmniejsz swoje maszyny, używając mniejszych kabli

Sri Senthamaraikannan Mniejsze maszyny zaczynają się od mniejszych kabli Jeśli jesteś konstruktorem maszyn, wiesz, jak ważny jest trend miniaturyzacji i jak nieustannie musisz dążyć do projektowania precyzyjnych i wydajnych maszyn. Mniejsze maszyny zmniejszają zapotrzebowanie na energię, zwiększają elastyczność projektowania, pozwalają między innymi na pracę większej liczby maszyn w tej samej zatłoczonej fabryce i obniżają koszty konserwacji. Wszystko to oznacza niższe koszty i większą wydajność. A dla Ciebie mniejsze maszyny oferują nie tylko możliwość sprzedaży większej ich liczby, ale także oszczędzają czas i pieniądze na każdym etapie procesu produkcyjnego - od zaopatrzenia, przez montaż, wysyłkę, logistykę, aż po instalację. Aby to wesprzeć, Belden opracował wysokiej jakości, wytrzymały przemysłowo kabel elektroniczny, który oferuje taką samą wydajność jak tradycyjny kabel elektroniczny 300 V – a jest znacznie mniejszy i bardziej elastyczny. Kabel  SpaceMaker  ma oko