W wyścigu o jak najlepsze wykorzystanie zdobyczy nowych technologii najważniejszym elementem strategii jest zasada „zmodernizować i użyć ponownie”, a nie „zniszczyć i wymienić na nowe”.
Przemysłowy Internet Rzeczy oznacza naprawdę duże zmiany dla przemysłu. Dobra informacja jest taka, że użytkownicy i producenci maszyn, dzięki dostępnym obecnie narzędziom IIoT, mogą jeszcze więcej zyskać na inwestycjach w nowe technologie, inteligentne urządzenia i ludzi. Rozwiązanie, polegające na „zmodernizuj i użyj ponownie”, zamiast „zniszcz i wymień”, pozwala na lepszą kontrolę biznesu. Dodatkowo takie podejście oznacza ewolucję ku Fabryce 4.0 (inteligentnej fabryce), a to skutkuje wzrostem wydajności, bezpieczeństwa i niezawodności.
Historia innowacji
Początek IIoT to wykorzystanie sieci Ethernet na poziomie czujników w hali produkcyjnej i protokołu IP do połączenia ze sobą systemów IT oraz charakterystycznych dla przemysłu systemów OT (Operational Technology). Obecnie wszyscy pracownicy – od personelu produkcyjnego po kierownictwo – mogą mieć dostęp do informacji związanych z produkcją przez przeglądarkę internetową, co pozwala na podejmowanie szybkich i świadomych decyzji na każdym szczeblu.
Dzięki wykorzystaniu otwartej architektury i technologii internetowych można się przeciwstawić stosowaniu zastrzeżonych protokołów firmowych, które próbowały zdominować rynek automatyki przemysłowej. Takie sieci chronione patentami komplikują procesy budowania złożonej infrastruktury systemów sterowania infrastrukturą zakładową, a przede wszystkim pozbawiają użytkowników prawa wyboru rozwiązań technologicznych.
Można wyeliminować stosowanie protokołów firmowych przez wykorzystanie otwartych i powszechnie stosowanych technik komunikacji danych Ethernet, TCP/IP oraz powiązanych z nimi technologii. Dziennie instaluje się więcej nowych sieci Ethernet, niż rocznie instalacji jakiejkolwiek sieci wykorzystującej protokoły firmowe. To szerokie zaplecze oraz fakt, że Ethernet to podstawa rewolucji informatycznej, zapewniają stały postęp pod względem prędkości, bezpieczeństwa i niezawodności – czynników, które są najważniejsze w przemyśle.
Dzięki współczesnej technologii można dostarczyć informacji ze środowiska produkcyjnego ludziom, którzy ich potrzebują. Jest to proste stwierdzenie, ale niezwykle istotne dla osiągnięcia sukcesu. Informacja z czujnika na maszynie trafia prosto do dyrektora wykonawczego – przepływ danych dostarcza właściwych informacji odpowiednim osobom, we właściwym czasie.
Na fali nowych technologii związanych z rozwojem sieci internetowej można wykorzystać intuicyjne właściwości narzędzi sieciowych, by wyobrazić sobie fabrykę, w której pracownicy na wszystkich szczeblach mają dostęp do wszystkich potrzebnych informacji, niezależnie od miejsca na świecie, w którym się akurat znajdują. Użycie otwartych technologii to możliwość zbudowania jednorodnej struktury w całym przedsiębiorstwie.
Przy niezbyt rozbudowanej architekturze, z wykorzystaniem wbudowanych i dedykowanych serwerów, można uzyskać dostęp do informacji niezależnie od typu sprzętu i systemu operacyjnego. Przyspieszenie, jakie jest możliwe dzięki wykorzystaniu technologii IIoT, będzie paliwem do jeszcze większej innowacyjności w funkcjonowaniu procesów i całych przedsiębiorstw.
Wykorzystanie technologii
Urządzenia przemysłowe nowej generacji jeszcze bardziej zwiększą wartość i znaczenie Przemysłowego Internetu Rzeczy. Obecnie są już dostępne inteligentne urządzenia działające online, zwiększające wydajność i produktywność maszyn w fabryce. Po raz pierwszy do dyspozycji są urządzenia, w których sieć Ethernet stanowi szkielet dla komunikacji danych między sterownikami PLC, pozwalając na rozbudowę o kolejne moduły przy użyciu standardowego protokołu i osprzętu. Takie podejście ułatwia połączenie systemów IT i OT, a także powoduje, że sterowniki PLC są i będą w pełni gotowe do pracy w środowisku IIoT.
Innym świetnym przykładem inteligencji przedmiotów jest to, co nazywane jest inteligentnie połączonymi urządzeniami. Nowa generacja napędów i silników do aplikacji przemysłowych jest przygotowana do łączności poprzez Ethernet, a więc umożliwia kierownictwu nawet wgląd w to, co dzieje się na hali produkcyjnej, na poziomie pojedynczych urządzeń. Analizy energetyczne, diagnostyka, krzywe pracy pomp i tym podobne dane techniczne stają się prostsze do monitorowania, a tym samym szybciej można reagować na niepożądane zjawiska. Co więcej, tak połączone siecią urządzenia mogą przeprowadzić znaczną część analizy rejestrowanych danych lokalnie, bez obciążania systemów wyższego rzędu, czy to bezpośrednio w zasobach sieciowych przedsiębiorstwa, czy w tzw. chmurze, która coraz częściej jest wykorzystywana jako element przemysłowych systemów teleinformatycznych.
Dodatkowo integracja dynamicznych kodów typu Data Matrix w napędach pozwala kierownictwu na szybkie rozwiązywanie problemów związanych z ich funkcjonowaniem w trybie online. Na przykład dzięki wykorzystaniu kodu QR do przechowywania ważnych informacji, takich jak dane niezbędne do kalibracji, kierownik zakładu może je szybko w razie problemów odzyskać. To innowacyjne podejście skutkuje skróceniem czasu potrzebnego na naprawę. Gdy, zależnie od statusu urządzenia, zmienia się kod QR, użytkownik za pomocą smartfonu lub tabletu może pobrać potrzebne informacje z Internetu i rozwiązać problem. Taka innowacja może mieć pozytywny wpływ na wydajność.
Modernizacja zakładu, polegająca na implementacji urządzeń nowej generacji, pozwoli w pełni wykorzystać potencjał tkwiący w technologii IIoT – zarówno kierownictwu fabryk, jak i producentom wyposażenia zakładów przemysłowych.
Inteligentna Fabryka
Dzięki wykorzystaniu zalet inteligentnych urządzeń można rozpocząć realizację wizji, która jest przyszłością branży produkcyjnej – Fabryki 4.0. Tworzą ją inteligentne maszyny, budynki i procesy – wszystkie z wbudowaną „inteligencją”. Połączone systemy i urządzenia w komunikacji danych bazują na otwartych standardach, jak Internet, Ethernet czy technologie tzw. chmury, co zapewnia bezpieczny dostęp do parametrów urządzeń i informacji koniecznych do ich funkcjonowania.
Takie podejście pozwala na przetwarzanie dużych ilości danych za pomocą nowych zaawansowanych narzędzi analitycznych i na lepsze wykorzystanie w obsłudze i serwisie urządzeń mobilnych. A to z kolei przekłada się na zwiększenie wydajności, rentowności, poziomu cyberbezpieczeństwa, innowacyjności, lepsze zarządzanie sprawami związanymi z BHP oraz ostatecznie redukcję emisji dwutlenku węgla.
Ponieważ Przemysłowy Internet Rzeczy to rozległa i skomplikowana koncepcja, dobrze jest podzielić ją na kilka mniejszych grup zagadnień. Jest to potrzebne nie tylko dlatego, że ułatwia zrozumienie tej idei i technologii, ale także z tego powodu, że prace nad poszczególnymi zagadnieniami przebiegają w różnym tempie – ze względu na dostępność na rynku pewnych rozwiązań oraz uwarunkowania technologiczne.
Mając to na uwadze, koncepcję IIoT można podzielić na trzy zagadnienia:
-> efektywność zarządzania aktywami – wykorzystanie czujników bezprzewodowych, sieci zakładowej (lub WAN) oraz analizy danych poprawia efektywność zarządzania aktywami. Narzędzia te umożliwiają zbieranie danych z całego zakładu i konwertują je w czasie rzeczywistym na funkcjonalne informacje. Skutkuje to podejmowaniem lepszych decyzji i skutecznym myśleniem długofalowym. Czujniki bezprzewodowe i technologie tzw. chmury to ekonomiczne rozwiązania, które mogą skutkować poprawą jakości monitoringu, konserwacji prewencyjnej, zarządzania energią itp.;
-> przyszłość zatrudnienia – pracownicy przemysłowi w przyszłości będą korzystali z urządzeń mobilnych, analizy danych, rozszerzonej rzeczywistości i transparentnej łączności, by zwiększyć produktywność. Część doświadczonych pracowników pozostanie w firmie, by mogła służyć swoim praktycznym doświadczeniem, jednak większość odejdzie na emeryturę, a zastąpi ich młody personel, który będzie potrzebował dostępu do informacji za dotknięciem ręki. Informacje te będą im dostarczane w czasie rzeczywistym, w przystępnej dla nich formie. A zatem fabryki będą ewoluowały w stronę większego zorientowania na użytkownika, a nie na maszynę;
-> sterowanie inteligentnym zakładem przemysłowym – technologie IIoT pozwolą na ścisłą integrację inteligentnych maszyn z innymi inteligentnymi aktywami związanymi z produkcją, tworząc w ten sposób dobrze skomunikowany zakład produkcyjny. Ułatwi to wypracowanie bardziej elastycznej, wydajnej oraz rentownej produkcji. Sterowanie takim inteligentnym zakładem produkcyjnym trzeba rozważać dwutorowo – średnio- i długoterminowo. Implementacja może być o tyle skomplikowana, że będzie wymagać stworzenia nowych standardów, by móc sprzęgnąć ze sobą systemy IT oraz OT.
Taka przyszłość otwiera się przed wszystkimi przedsiębiorstwami, niezależnie od ich wielkości i branży. Dążąc do zmniejszenia skomplikowania systemów sieciowych, jakie niesie ze sobą powszechna cyfryzacja, można uczynić tę nową rzeczywistość możliwą do kontrolowania. By podołać wyzwaniom, jakie niesie Przemysłowy Internet Rzeczy, należy przede wszystkim zintegrować różne standardy, systemy, urządzenia i technologie.
Autor: Ralf Neubert jest starszym dyrektorem ds. innowacji i technologii w Schneider Electric.
Tekst pochodzi z nr 4/2016 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
