Rewolucja Przemysł 4.0 odbywa się na naszych oczach

Linia produkcyjna

Siłami napędowymi rewolucji przemysłowej są infrastruktura IT i Internet, a jej podstawowy element stanowią dane. Tak jak w pierwszej rewolucji głównym czynnikiem była para, w drugiej – proces optymalizacji produkcji poprzez linię produkcyjną, w trzeciej – automatyzacja produkcji i cyfrowe kodowanie maszyn, tak czwarta rewolucja przemysłowa jest napędzana przez infrastrukturę IT i dane, które należy przetworzyć i dobrze zagospodarować.

Precyzując, Przemysł 4.0 oznacza integrację systemów oraz tworzenie sieci i integrację ludzi ze sterowanymi cyfrowo maszynami, szeroko wykorzystującymi Internet oraz technologie informacyjne – to właśnie na informacji i odpowiedniej korelacji danych skupia się czwarta rewolucja przemysłowa, umożliwiając wykorzystanie każdej informacji w dowolnym czasie, z dowolnego miejsca. Zdolność ta przekłada się na możliwości, takie jak ekonomiczna produkcja zindywidualizowanych wyrobów i krótkich serii produkcyjnych. Daje to przedsiębiorstwom stosującym rozwiązania Przemysłu 4.0 nieosiągalną do tej pory elastyczność w dostosowaniu się do oczekiwań klientów, a więc także przewagę nad konkurencją.

Co ważniejsze, rozwiązania Przemysłu 4.0 zapewniają nigdzie wcześniej nieosiąganą przewidywalność zdarzeń produkcyjnych oraz incydentów, które niekorzystnie wpływają na bieżącą produkcję. Innymi słowy, właściciel elementów Przemysłu 4.0 oraz linii produkcyjnych będzie mógł całkowicie wyeliminować wszystkie te czynniki, które powodują wzrost kosztów, opóźnienia, wady i błędy produkcji, a także będzie w stanie korzystać z komponentów produkcyjnych tak długo, jak to możliwe bez uszczerbku na jakości.

Gdańska firma Aplitt wraz z firmą Alnea – integratorem zrobotyzowanych linii produkcyjnych oraz zrobotyzowanych stanowisk półautomatycznych – postanowiła wziąć udział w projekcie zmierzającym do stworzenia systemu informatycznego, korzystającego z dobrodziejstw rozwiązań Przemysłu 4.0.

Wirtualny model linii

Pierwszym etapem projektu jest stworzenie chmury obliczeniowej – sprzęgnięta z infrastrukturą produkcyjną na podstawie danych generowanych przez urządzenia, może realizować przetwarzanie korelacji pomiędzy różnymi parametrami, charakterystycznymi dla cyklicznego działania maszyn przemysłowych. Większość parametrów produkcyjnych pozostaje dzisiaj poza kontrolą producenta, który narażony jest na nieprzewidziane zdarzenia. Celem pierwszego etapu prac byłoby wyeliminowanie tych niepożądanych zdarzeń przez wczesne ostrzeganie na podstawie przetworzonych danych i intensywnego monitoringu zależności. Już na tym etapie producenci powinni odczuć korzyści, choćby z tytułu otrzymanej wiedzy na temat procesów dziejących się poza ich kontrolą, co bezpośrednio przekłada się na zysk czasu i środków przeznaczanych na wyrywkową kontrolę. Mając wgląd w dane w chmurze obliczeniowej, producenci będą dokładnie wiedzieli, kiedy i w jakim czasie wystąpi potencjalny błąd produkcyjny lub nastąpi niepożądane zdarzenie.

Drugim etapem projektu jest uruchomienie elementów machine learning i takie przetwarzanie bieżących danych, aby uczyć urządzenia produkcyjne optymalnego wykonywania swoich zadań z jednoczesną kalibracją na bieżąco nastawnych parametrów. Jak wiadomo, utrzymanie idealnej stabilności produkcji to dzisiaj jedno z głównych wyzwań, przed jakimi stoją producenci, bo przekładające się bezpośrednio na jakość produktów. Korzystanie więc z uczenia maszynowego, chmury obliczeniowej i sprzężenia zwrotnego w postaci kalibracji robotów na podstawie doświadczeń (czyli historycznych danych rozumianych też jako Big Data) zapewnia niesłychaną przewagę konkurencyjną – de facto zmniejsza bowiem zaangażowanie ludzi w pilnowanie i ciągłą korekcję wydajności oraz rytmu pracy.

Aby możliwe było przetwarzanie danych, należy te dane w jakiś sposób pozyskać. W tym celu firma Alnea tworzy urządzenie, którego zadaniem jest pozyskiwanie danych procesowych pochodzących z różnego rodzaju sterowników PLC wiodących marek, jak również z robotów przemysłowych. Ponieważ urządzenia wykorzystywane w pracy linii produkcyjnej nie są wyposażone w mechanizmy agregujące dane oraz odpowiednie interfejsy komunikacyjne, zostanie utworzone dedykowane urządzenie uzupełniające linię produkcyjną w niezbędne do tego celu mechanizmy. W dobie wszechobecnego Internetu będzie ono wykorzystywało otwarte protokoły komunikacyjne typu REST/SOAP, przekazujące dane do chmury obliczeniowej, jednocześnie implementując dostępne rozwiązania, umożliwiające pozyskiwanie danych bezpośrednio z maszyn. Tego typu urządzenie rozszerza możliwości linii produkcyjnych w kierunku uzyskania poziomu rewolucji przemysłowej 4.0 i wprowadza warstwę backendu, umożliwiającą późniejszą biznesową analizę rozproszoną danych bez wpływu na wykorzystanie zasobów urządzeń stanowiących całość linii produkcyjnej.

Podgląd online parametrów procesu lutowania.

Jeśli chodzi o sprzęt i system chmurowy, wykorzystane zostaną do tego celu środowisko AZURE Microsoftu oraz komponenty towarzyszące. Dodatkowo stosowane będą zarówno tradycyjne interfejsy HMI, jak i tablety, laptopy oraz ekrany dotykowe, a na etapie kontroli jakości – kamery.

Oczywiście implementacja koncepcji Przemysłu 4.0 w fabryce mogłaby obejmować również zakładową logistykę, której sprawne działanie niezbędne jest do osiągnięcia wysokiej wydajności. Pod system będzie można podłączyć bramki RFID, automatycznie zapisujące transportowane elementy i pośredniczące w wymianie informacji między produkcją a magazynem, również wykorzystującym zaawansowane rozwiązania Przemysłu 4.0.

Rozwiązania te powinny docelowo obejmować także wszystkie inne aspekty, zarówno samej produkcji, jak i służących jej narzędzi – materiały, produkcję, produkt, fabrykę i wspomniane już materiały, a także zarządzanie energią, flotą i technologiami bezpieczeństwa, w tym procesem ewakuacji. Wszystko po to, aby całościowo zarządzać procesem wytwórczym z jak najmniejszym zaangażowaniem ludzi.

Alnea Sp. z o.o.

ul. Piaskowa 7, 11-034 Stawiguda

tel.: +48 89 519 02 83

e-mail: biuro@alnea.pl

www.alnea.pl

Aplitt Sp. z o.o.

ul. Arkońska 11, 80-387 Gdańsk

tel.: +48 58 782 82 82

fax: +48 58 511 20 01

e-mail: kontakt@aplitt.pl

www.aplitt.pl