Nowoczesne technologie cyfrowe w Twojej fabryce
Poznaj aplikacje Digital Enterprise
Standaryzacja tworzenia oprogramowania przeznaczonego dla maszyn oraz całych linii produkcyjnych wraz z ich cyfrowym odpowiednikiem – bliźniakiem – zapewniają współczesnym fabrykom przewagę konkurencyjną wynikającą z niższej energochłonności, łatwej modyfikacji procesów oraz ograniczenia przerw potrzebnych na konserwację. Szczególną rolę odgrywają dane, które stanowią paliwo dla cyfrowych systemów analitycznych i produkcyjnych. Przetwarzając informacje, należy także pamiętać o bezpieczeństwie oraz ochronie własności intelektualnej, które są obecnie szczególnie ważne. Zdaniem Siemensa wdrożenie technologii cyfrowych w taki sposób, by przedsiębiorstwo odniosło z nich praktyczne korzyści, możliwe jest jedynie we współpracy dostawcy z odbiorcą technologii.
W dynamicznie rozwijającym się cyfrowym świecie obserwujemy trend ciągłej modyfikacji i rozwoju urządzeń – szczególnie w warstwie digitalizacji. Na rynku rośnie liczba dostępnych urządzeń wykonanych w coraz wydajniejszych technologiach i coraz krótszym czasie. W procesie wytwarzania i dostarczania klientom nowoczesnych produktów kluczowa staje się niska awaryjność linii produkcyjnych.
Tworzenie aplikacji wspólnie z klientem
Odpowiedzią na te wyzwania jest odpowiednie wsparcie aplikacyjne, które pozwoli zapobiec nieprawidłowemu działaniu znacznie wcześniej niż na etapie uruchomienia maszyny, bo już podczas przygotowywania projektu. Podejście to zakłada, że dostawca technologii, odpowiadający za dostarczacie urządzeń stosowanych w produkcji, objaśnia działanie poszczególnych komponentów podczas zajęć warsztatowych. W efekcie, dostawca aplikacji dociera do pracowników odpowiedzialnych za utrzymanie produkcji zarówno z informacjami dotyczącymi budowy i działania maszyny, jak i praktycznego obchodzenia się z nią, obejmującego eksploatację i konserwację. Wspólne zbudowanie aplikacji, wdrożenie maszyny na stanowisku produkcji, a następnie uruchomienie jej, gwarantuje właściwy poziom współpracy dostawcy technologii z klientem i skutecznie ogranicza ryzyko wystąpienia awarii podczas docelowego wykorzystania.
Zazwyczaj proces budowy aplikacji podzielony jest na etapy. Rozpoczyna go otrzymanie przez dostawcę technologii zapytania ofertowego od klienta. Na jego podstawie tworzona jest koncepcja działania maszyny – powstaje wówczas szkielet aplikacji, który zostaje następnie dopracowany aż do wersji finalnej. Metoda ta ma jednak swoje wady. Etapowość oznacza, że programista sterownika PLC może przystąpić do prac dopiero wówczas, gdy stworzona zostanie szczegółowa i kompletna specyfikacja funkcjonalności. W praktyce nie zawsze jest to możliwe, a prośba klienta o dodanie nowych możliwości, zmiany w działaniu lub znalezienie błędu przez programistę w środku tego procesu może skutkować koniecznością rozpoczęcia całego cyklu pracy od nowa.
Aby temu zapobiec, Siemens wpiera klienta od samego początku, czyli już podczas analizy wymagań. Wspólnie dobrane rozwiązanie oraz uwzględnienie potrzeb związanych ze standaryzacją i budową modułową sprawiają, że nakład pracy włożony przy wdrożeniu pierwszej maszyny daje efekty także przy następnych. W początkowym etapie wymusza to więcej zaangażowania ze strony klienta. Wysiłek ten warto jednak ponieść, bo zwraca się on w kolejnych fazach. Jeśli w ramach współpracy, na początku stworzony zostanie cyfrowy bliźniak maszyny wdrażanej do produkcji, pozwoli on łatwiej modyfikować ją w przyszłości, symulować dalsze zmiany. Dzięki temu w dłuższej perspektywie klient użytkujący skonstruowaną maszynę oszczędza nie tylko czas, ale również pieniądze.
Cyberbezpieczeństwo i ochrona know-how przedsiębiorstwa
Bezpieczeństwo i ochrona informacji odgrywają w automatyce coraz większą rolę. Można je rozpatrywać obecnie w wielu aspektach – związanych z maszynami i danymi, ale także z takimi korzyściami, jak ochrona produkcji, krótsze przestoje czy niższe koszty. Zapewnianie ciągłej ochrony wspierane pogłębianiem wiedzy wśród pracowników sprawiają, że firma jest w stanie zbudować silny zbiór reguł i wewnętrznych polityk pozwalających optymalizować działanie infrastruktury i uchronić proces produkcyjny przed przestojami. W wielu przedsiębiorstwach, wciąż jeszcze aspekty ochrony infrastruktury krytycznej traktowane są wyłącznie jako źródło kosztów, często postrzeganych jako niepotrzebne. Zdaniem Siemensa uznawanie wydatków na bezpieczeństwo jako zbędne nakłady finansowe jest błędem, bo zapewnienie właściwych standardów prowadzi do transparentności przepływu danych, co skutkuje z kolei optymalizacją kosztów ogólnych. Nie należy zapominać, że cyberbezpieczeństwo to nie tylko ochrona krytycznych danych, stacji PLC czy linii produkcyjnych – to także zapewnienie ochrony unikalnego know-how, które w wielu przypadkach stanowi najważniejszy czynnik tworzący wartość rynkową firmy.
Co zatem pomoże w zachowaniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa? Pierwszym krokiem w tym kierunku jest zwykle przeprowadzenie audytu. Może on zostać zrealizowany poprzez wizję lokalną przedsiębiorstwa i zweryfikowanie infrastruktury krytycznej, a także badania kompetencji pracowników oraz ich wiedzy w zakresie bezpieczeństwa. W następnym etapie można przystąpić do implementacji aspektów cyberbezpieczeństwa i przeprowadzenia kontroli jakości oraz efektów. Siemens wspiera swoich klientów we wszystkich tych aspektach, a także poprzez prezentację listy dobrych praktyk – mechanizmów, których jakość gwarantowana jest przez nasze wieloletnie doświadczenia. W zabezpieczeniu infrastruktury niezastąpione okaże się również przestrzeganie jasno określonych standardów jakości, takich jak przestrzegana przez Siemensa norma IEC 62443.
Podejście Siemensa do kwestii ochrony informacji oparte jest na założeniu, że cyberbezpieczeństwo jest procesem. Dotyczy ono zarówno jednostkowo poszczególnych linii produkcyjnych, jak i całej infrastruktury. Obejmuje udział wielu osób w organizacji, a także gwarantuje zwiększenie wartości dodanej całego przedsiębiorstwa. Najistotniejszą cechą cyberbezpieczeństwa, na którą Siemens zwraca szczególną uwagę jest to, że proces ten stanowi cykl zamknięty, który nigdy się nie kończy. Regularny monitoring, kontrola wydajności, ciągłe doskonalenie gwarantuje maksymalizację efektów, jakie może przynieść zachowanie reguł cyberbezpieczeństwa w naszej organizacji.
Aplikacje w świecie napędów
Szczególne znacznie dla współczesnych cyfrowych fabryk mają napędy, wprawiające w ruch wszystkie procesy mające miejsce w zakładzie. W jaki sposób nowoczesne technologie – w tym digitalizacja – mogą wspierać szybko rozwijającą się rodzinę napędów? Wymagania stawiane systemom napędowym zależą od aplikacji, w której znajdą one zastosowanie. W zależności od potrzeb, oczekujemy w aplikacjach wysokiej dynamiki, wysokiej precyzji lub małych wymiarów. Możemy jednak wyróżnić pewne wymaganie, które będzie wspólne dla całej bazy aplikacji. Jest nią efektywność energetyczna.
Należy podkreślić fakt, iż napędy są elementami fizycznymi, co potencjalnie mogłoby ograniczać potencjał digitalizacji tych obiektów. Czy oznacza to, że nie da się w nich zastosować technik cyfrowych? Odpowiadając na to pytanie, popatrzmy na cały cykl życia produktu. Możemy wyróżnić w nim dwie fazy: produkt wirtualny i rzeczywisty. Na etapie produktu wirtualnego, maszyna powstaje w wymiarze cyfrowym. Digitalizacja wspiera ten etap przez możliwość symulowania produktu, skracając czas jego wprowadzenia na rynek. W wymiarze produktu rzeczywistego, nowe technologie wspierają proces uruchamiania maszyny oraz diagnostykę, ułatwiając dostarczanie informacji oraz ich analizę.
Na podstawie analizy danych wiemy, że 99% dyspozycyjności maszyn w przedsiębiorstwach skutkuje ponad 80 godzinami niezaplanowanych przestojów rocznie[1]. Każda godzina przestoju oznacza od 10 do 250 tysięcy dolarów dodatkowych kosztów[2]. Jednocześnie wiemy też, że średnio aż 82% przedsiębiorstw miało więcej niż jeden niezaplanowany przestój w roku. Nowoczesne napędy wykorzystujące technologie cyfrowe pozwalają znacząco ograniczyć liczbę przestojów. Do tego celu konieczny jest jednak przepływ danych między stosowanymi w produkcji urządzeniami, a systemami analitycznymi. Maszyna wyposażona w wysokiej jakości nowoczesny napęd, potrafi szybko przesłać dużą ilość danych o bardzo wysokiej jakości.
W przypadku produktów Siemensa, na uwagę zasługuje aplikacja SIDRIVE IQ. Jest to aplikacja działająca w chmurze, która wraz z urządzeniem SIMOTICS Connect 400 służy do monitorowania pracy silników elektrycznych. Aplikacja ta dostarcza użytkownikowi kompleksowych informacji o pracy silnika i ostrzega przed awarią. Pozwala to na bardziej precyzyjne zaplanowanie remontów i zmniejsza ryzyko wystąpienia niezaplanowanych przestojów. Dane dostępne z aplikacji mogą być wykorzystywane do zapewnienia bardziej optymalnej pracy całej maszyny, co z kolei może poprawiać efektywność energetyczną. Należy pamiętać, że każda godzina postoju mniej to realne oszczędności oznaczające redukcję kosztów całego przedsiębiorstwa. Zarówno w przypadku projektowania urządzenia w fazie analizy działania maszyny wirtualnej, jak i podczas rzeczywistej eksploatacji, krótszy czas pracy oznacza mniej zużytej energii elektrycznej i tym samym niższe koszty dla przedsiębiorstwa.
[1] Vanson Bourne Research Study
[2] Stratus
Dane nową walutą
Pomimo wykorzystania obrabiarek CNC do masowej produkcji podzespołów, firmy bardzo często zmagają się z takimi wyzwaniami, jak dochowanie terminowości dostaw, jak najmniejsza liczba przestojów, zachowanie standardów jakości, redukcja kosztów. Każda sekunda procesu obróbczego ma wpływ na całkowitą liczbę wyprodukowanych elementów oraz ich koszt jednostkowy. Aby sprostać tym wyzwaniom, z pomocą przychodzi analiza danych, jakie możemy zebrać ze sterowań CNC podczas procesu. Wszystkie nowe układy CNC SINUMERIK posiadają obecnie w standardzie protokół komunikacyjny OPC UA. Ten uniwersalny protokół zapewnia komunikację ze sterowaniem, a także serwerami, chmurą oraz układami MES lub SCADA, pozwalając gromadzić dane i analizować je.
Nie wszystkie maszyny są jednak wyposażone w najnowsze układy sterowań zapewniające komunikację OPC UA. W tym przypadku Siemens proponuje swoją uniwersalną aplikację: Brownfield Connectivity (BFC) umożliwiającą pobieranie danych również ze starszych sterowań oraz sterowań innych producentów. Zebrane w ten sposób dane mogą posłużyć do dalszej analizy procesu w celu poprawienia jakości, szybkości i liczby wyprodukowanych sztuk, a także znalezienia słabych punktów procesu, co pozwoli zaoszczędzić czas. BFC może również być wykorzystywane do pobierania danych, które dalej posłużą do monitorowania stanu mechanicznego maszyny, a co za tym idzie – uniknięcia nieplanowanych przestojów spowodowanych awariami.
Często mówi się, że dane to paliwo XXI wieku. Dzięki nim możemy pozyskiwać informacje o procesie i nieustannie go usprawniać. Jednakże same dane – bez ich odpowiedniego przetworzenia – nie dają nam żadnej wartości dodanej. Dopiero ich właściwe przetworzenie może przynieść nam wymierne korzyści w postaci skrócenia czasu cyklu, ograniczenia liczby przestojów, zmniejszenia kosztów produkcji. Największą korzyścią z wykorzystania danych jest możliwość ich wielokrotnego przetwarzania. W jaki sposób Siemens usprawnia proces zbierania i analizy danych? Sterowanie CNC SINUMERIK oraz aplikacja BFC udostępniają duży wolumen informacji. Aby wykorzystać ich potencjał na potrzeby analizy musimy wybrać odpowiednie dane w zależności od potrzeb, a dopiero w następnym etapie dokonać ich analizy, która pozwoli nam otrzymać wiedzę o procesie, wskazać jego słabe punkty i w efekcie podjąć dalsze decyzje: gdzie należy usprawnić proces. Jeżeli analiza nie przyniosła oczekiwanych efektów, możliwy jest powrót do wcześniejszych kroków. Analiza danych nigdy się nie kończy! Aktualizowanie posiadanej wiedzy, wyciąganie kolejnych wniosków, implementacja nowych rozwiązań wpływających na bieżący proces – to niezbędne elementy procesu analizy danych w naszej fabryce. Wyrobienie nawyku właściwego zarządzania i wykorzystania danych może być czasochłonne, jednak korzyści są wymierne i nie pozostawiają wątpliwości – nasz proces staje się tańszy, mniej energochłonny, efektywniejszy i szybszy.
Zapisz się do newslettera
Interesują Cię aktualności Siemens Polska? Zasubskrybuj nasz Newsletter
