Technický bulletin HARTING. Průmysl 4.0 továrna v prostředí Big Data. od vize k realitě. Integrovaný průmysl. Orchestrace služeb

Transkript

1 Technický bulletin HARTING Článek hosta: Prof. Dr. Jay Lee Průmysl 4.0 továrna v prostředí Big Data Titulní článek: Claus Hilger Orchestrace služeb Článek hosta: Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke Průmysl 4.0 od vize k realitě Integrovaný průmysl Orchestrace služeb

2 27. června 2014 otevíráme HQT centrum Kvalita HARTING v nových prostorách: naše centrum pro kontrolu kvality a vývoj technologií Nové centrum pro kontrolu kvality a vývoj technologií (HQT Center) společnosti HARTING stojí na místě, kde před mnoha lety zakladatel společnosti Wilhelm Harting vybudoval první továrnu v Espelkampu. Od dubna tohoto roku budou naše produkty podrobovány nejpřísnějšímu testování ve zdejší ultramoderní laboratoři rozprostírající se na ploše čtverečních metrů, abychom zaručili, že vám, našim zákazníkům, přinesou slíbenou hodnotu. Výborný výsledek je základem úspěšné budoucnosti tím se řídíme po celou historii naší společnosti. 2

3 Inteligentní řešení pro Integrovaný průmysl Integrovaný průmysl postupuje kupředu a neustále se vyvíjí, o čemž se všichni můžeme přesvědčit na veletrhu Hannover Messe, jehož ústředním tématem je právě Integrovaný průmysl. Ale hovořit o Integrovaném průmyslu, či Průmyslu 4.0, nestačí. Pouhá slova nemají pro koncové uživatele žádný praktický význam. Potřebují vidět řešení, ze kterých bude patrný jasný přínos.» Philip Harting, Senior Vice President Connectivity & Networks Vážení zákazníci a obchodní partneři, pouhá slova nestačí. Vizionářské nápady je třeba implementovat a testovat. Společnosti, které chtějí využít koncepci Integrovaného průmyslu, musí vyvíjet nová řešení a důsledně je zavádět do praxe. Proto jsme námi vyvinutá řešení nasadili v reálném prostředí a důkladně je otestovali. Úmyslně hovořím o řešeních v množném čísle, neboť přístupy k řešení jsou stejně různorodé a pestré jako zaváděné technologie. Integrovaný průmysl transformuje dnešní továrny na tzv. Smart Factories (inteligentní továrny), kde jemně sladěné služby představují dokonalé řešení pro plně modulární automatizaci. V tomto ohledu mě nejvíce zajímá, která z inteligentních řešení a v jaké kombinaci pro vás představují největší výhody. Promluvme si o těchto konkrétních řešeních. Neváhejte oslovit přímo mě nebo nás navštivte na některém z připravovaných veletrhů, kde se budete moci na vlastní oči přesvědčit o výhodách Integrovaného průmyslu a pohovořit si na toto téma s těmi nejpovolanějšími. Přeji vám příjemné čtení! S úctou V tomto vydání magazínu tec.news vás seznámíme s kompletním sortimentem našich inteligentních řešení označovaných jako Smart Solutions. 3

4 Orchestrace služeb Integrace automatické identifikace most mezi světy Obsah Strategie Řešení 03 Úvodník Inteligentní řešení pro Integrovaný průmysl 06 Orchestrace služeb V inteligentních továrnách jsou modulární výrobní jednotky vzájemně propojeny, takže tvoří realizovatelný proces 08 Článek hosta Prof. Dr. Jay Lee Průmysl 4.0 továrna v prostředí Big Data 18 Koncepce infrastruktury pro Smart Factory nezávislá na modulech HARTING nabízí konfigurace infrastruktury podle specifické aplikace 30 Vysokorychlostní 100Gb technologie HARTING intenzivně podporuje vývoj gigabitového Ethernetu 12 Jak se stroj a člověk od sebe učí Interaktivní metody učení člověka a stroje pomáhají při vývoji potřebných modelů procesů 16 Ha-VIS mcon 3000 přepínače PROFINET Spolehlivé, adaptabilní a flexibilní 20 Konektor základ Integrovaného průmyslu Všechny konektory z rozsáhlého sortimentu Han-Modular splňují veškeré požadavky kladené na systémové moduly 10 Článek hosta Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke Průmysl 4.0 od vize k realitě 22 Ze senzorů do cloudu a zpátky HARTING ve spolupráci se společností SAP vyvinula demonstrátor prediktivní údržby 4

5 Han HMC Osazené kabely? M12 Press and Go! Aplikace 24 Profesionální softwarová řešení HARTING: Ha-VIS Application-Suite 26 Využití na železnici Konektory HARTING splňují nové normy protipožární ochrany 28 Han HMC Nové konektory od společnosti HARTING vydrží více než spojovacích cyklů 32 Osazené kabely? M12 Press and Go! Osazené kabely M12 nabízí flexibilitu a bezpečné použití v drsných podmínkách 34 Konektory har-flex se selektivně osazenými kontakty umožňují flexibilnější konstrukci zařízení Produktová řada har-flex se rozšiřuje 36 Robustnost v drsném prostředí. To je M12 Konektor M12 podává skvělé výsledky také při venkovním použití 38 Jeden přepínač, jeden kabel pro napájení i data Nově vyvinuté přepínače econ nabízejí vysoce výkonné napájení PoE 14 Integrace automatické identifikace most mezi světy HARTING nabízí profesionální integraci Auto-ID z jediného zdroje 37 HanOnBoard HARTING nyní nabízí alternativu k ručnímu přívodu kabelů ke konektorům Han ve skříni 40 Dynamické RFID na závodech Vysokorychlostní testování RFID s pomocí závodních automobilů od týmu Ignition Racing Team z Osnabrück University of Applied Sciences Stručně 42 Čtenářský průzkum 43 Kalendář veletrhů 43 Podrobnosti o publikaci 5

6 tec.news 26: Strategie Orchestrace služeb Výroba uzpůsobená na míru požadavkům zákazníka vyžaduje velmi vysoký stupeň flexibility. V inteligentních továrnách jsou modulární výrobní jednotky vzájemně propojeny, takže tvoří realizovatelný proces. Klíčovou roli v tomto případě hraje sladění všech služeb, jejich standardizovaný popis a softwarová architektura orientovaná na služby.» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com 6

7 tec.news 26: Strategie Protože tradiční systémy nesplňují proměnlivé požadavky zákazníků, výrobní procesy je třeba modularizovat a sestavit pro jednotlivé procesy vždy podle aktuální situace. To vede k tomu, že jsou do koncepce Smart Factory integrovány různé technologie: automatizační technika, senzory, RFID a v neposlední řadě informační technologie. Smart Factory V koncepci Smart Factory je výroba řízena komponentami a produkty, které jsou značně decentralizované a autonomní. Pomocí senzorů objekty detekují své okolí, lze je jedinečným způsobem identifikovat, do jejich paměti můžeme ukládat informace a ty pak mezi jednotlivými objekty přenášet například informace o stavu zpracování. Když přidáme integrované systémy, z objektů se stanou kyberneticko-fyzikální systémy (CPS). Výsledkem je maximální flexibilita a možnost se ziskem vyrábět i nejmenší série produktů. V koncepci Smart Factory je výroba řízena stroji, roboty, dopravníkovými systémy, nakládacími zařízeními a produkty, které jsou velmi decentralizované a autonomní. Koordinace jednotlivých CPS v koncepci Smart Factory probíhá s pomocí architektur orientovaných na služby (SoA), které byly úspěšně zavedeny do informačních technologií již před lety. Stěžejní myšlenkou je nasadit jednotlivé komponenty jako služby. V tomto případě CPS funguje jako poskytovatel služby nebo příjemce služby. Orchestrace Při orchestraci služeb se modulární výrobní jednotky sestavují do realizovatelných výrobních procesů. Pro modelování jsou k dispozici různé programovací jazyky jako například BPML (Business Process Modeling Language) nebo BPEL (Business Process Execution Language). Neustále roste poptávka po uzpůsobených produktech a individualizované výrobě. Jednou z největších výzev kromě orchestrace služeb je formální popis služeb a jejich standardizace. Integrace systému je podmíněna referenční architekturou, která umožňuje poskytovatelům a uživatelům vzájemně propojovat jednotlivé komponenty prostřednictvím funkce plug-and-play. Celý proces je nutné pečlivě navrhnout, neboť pouhý převod IT přístupů do prostředí automatizace je nemožný. Vyšší flexibilita výroby Stručně Malosériová výroba pro jednotlivé zákazníky 7

8 tec.news 26: Strategie Průmysl 4.0 továrna v prostředí Big Data 8

9 tec.news 26: Strategie Článek hosta: Prof. Dr. Jay Lee, Ohio Eminent Scholar, L.W. Scott Alter Chair Professor and Director of NSF I/UCRC Center for Intelligent Maintenance Systems (IMS) Ann Kao, PhD Researcher, NSF I/UCRC Center for Intelligent Maintenance Systems (IMS), University of Cincinnati Po veletrhu v německém Hannoveru v roce 2013 se Průmysl 4.0 stal ve výrobním průmyslu žhavým tématem. Ruku v ruce s touto novou koncepcí šla informační analýza a kyberneticko-fyzikální systémy, které se spojily s cílem vytvořit nový náhled na řízení výroby a transformaci továrny. V minulosti většina výrobních systémů využívala schéma centralizovaného řízení, ve kterém se s jednotlivými stroji pracuje nezávisle na sobě. V takovém systému jsou data z výroby shromažďována a využívána k zajištění normálního průběhu výrobního procesu. V případě, že výsledné produkty nesplňují kvalitativní požadavky, lze získaná data využít k identifikaci příčiny problému. Aby bylo možné zajistit transparentnost, výrobní průmysl se musí transformovat v prediktivní výrobu. V aktuální koncepci Průmysl 4.0 jsou všechny stroje v továrně propojeny do spolupracujícího celku. K tomu je třeba využít inovativní prediktivní nástroje, které umožní systematické zpracování dat na informace, které pomohou osvětlit nejasné otázky a lépe se rozhodovat. Koncepční rámec prediktivních výrobních systémů začíná sbíráním dat z monitorovaných zařízení. S pomocí vhodně nainstalovaných senzorů lze odečítat různé proměnné jako například vibrace, tlak apod. Stejně tak je možné využívat historická data a na jejich základech provádět podrobnější analýzy. Se záznamem signálů řídicích jednotek mohou uživatelům pomoci komunikační protokoly jako MTConnect nebo OPC. Výsledek sloučení těchto dat se označuje jako Big Data. Do procesu transformace je zapojeno několik komponent: integrovaná platforma, prediktivní analýza a nástroje pro virtualizaci. Algoritmy využívané softwarem Watchdog Agent lze rozdělit do čtyř kategorií: zpracování signálu a extrahování funkcí, vyhodnocení stavu, predikce výkonu a diagnostika chyb. S pomocí virtualizačních nástrojů lze efektivně získat stavové informace (například o aktuálních podmínkách, zbývající životnosti, chybovém režimu atd.) a vygenerovat z nich síťový graf, chybovou mapu, diagram rizika nebo křivky opotřebení zařízení. Díky transparentní výrobě má pak vedení ty správné informace, které potřebuje k zajištění požadované celkové efektivity zařízení (OEE) v celém podniku. S využitím predikce lze stroje řídit hospodárně a provádět údržbu v nejvhodnější dobu (just-in-time). Historické informace o stavu zařízení lze předávat konstruktérovi daného zařízení a tím pomoci k úpravám zařízení během celé doby jeho životnosti. Současná továrna Továrna v průmyslu 4.0 Zdroj dat Klíčové atributy Klíčové technologie Klíčové atributy Klíčové technologie Komponenta Senzor Přesnost Inteligentní senzory a detekce chyb Znalost vlastního stavu Predikce vlastního stavu Monitorování opotřebení a predikce zbývající životnosti Stroj Řídicí jednotka Schopnost výroby a výkonnost (kvalita a propustnost) Monitorování a diagnostika na základě podmínek Znalost a predikce vlastního stavu Automatické porovnání hodnot Provoz s prediktivním monitorováním stavu Výrobní systém Síťový výrobní systém Produktivita a OEE Štíhlé operace: snížení práce a odpadu Automatická konfigurace Automatická údržba Automatické řízení Bezproblémová výroba Srovnání současné továrny a továrny v Průmyslu 4.0 9

10 tec.news 26: Strategie Průmysl od vize k realitě 10

11 tec.news 26: Strategie Článek hosta: Detlef Zühlke, Prof. Dr. Dr. h.c. Scientific Director, Innovative Factory Systems German Research Center for Artificial Intelligence DFKI, Kaiserslautern řízení NC. Díky tomu budou dostupné veškeré informace v celé síti. SmartFactory V německém Kaiserslauternu probíhá projekt s názvem smartfactory KL v jehož rámci devět partnerů spolupracuje na vytvoření prototypu výrobního závodu dle koncepce Průmysl 4.0. Každá z partnerských společností, mezi něž patří i HARTING Technology Group, postaví jeden systémový modul nebo vyvine multifunkční technologii. smartfactory KL definuje potřebné mechanické, elektrické a komunikační standardy a bude integrovat jednotlivé moduly do jediného demonstračního kompletu, který bude představen na veletrhu Hannover Messe Bude se jednat o první významný krok v přeměně koncepce Průmysl 4.0 ve skutečnost. Již dva roky přitahuje pozornost nová koncepce: Průmysl 4.0. Za touto koncepcí stojí vize nadcházející čtvrté průmyslové revoluce, kterou odstartoval zejména pokrok v oblasti informačních a komunikačních technologií. Zařízení denní potřeby, jako například mobilní telefony, fotoaparáty nebo automobily, jsou stále chytřejší a čím dál tím více zapojené do celosvětového internetu. Podobný vývoj můžeme sledovat také v současných továrnách. Po vzoru koncepce známé pod označením Internet věcí se všechny komponenty, které jsou součástí našich produkčních systémů, stávají inteligentními síťovými uzly, jež lze snadno a vysoce autonomně integrovat do IP sítí. Rovněž stávající způsob instalace a provozu tiskáren a dalších zařízení podporujících standard plug-and-play se odráží v budovaných, otevíraných a provozovaných výrobních závodech. Úkoly Realita však nebude tak jednoduchá, jak by výše uvedené přirovnání mohlo napovídat. Průmysl 4.0 kompletně založený na technologii Ethernet zásadním způsobem změní naše stávající řídicí architektury. Z dlouhodobého hlediska to znamená, že každý senzor a pohon ve výrobě budou fungovat jako síťové uzly naprosto stejným způsobem jako ERP systém nebo Průmysl 4.0 vzbudil značnou pozornost a dnes se o něm hovoří prakticky všude, obzvláště pak v médiích. Nyní nastal čas k transformaci koncepce Průmysl 4.0 ve skutečnost přímo uvnitř továren. Stále však zůstává řada nezodpovězených otázek. Potřebujeme například standardy na různých úrovních, aby bylo možné jednotlivé části továrny zapojit do sebe jako jednotlivé díly stavebnice. Rovněž je nezbytně nutné vyřešit spoustu problémů v oblasti zabezpečení, než budeme moci realizovat koncepci Průmysl 4.0. Alespoň v průběhu příštích několika let se zřejmě nepodaří na nižších řídicích úrovních prostřednictvím technologie Ethernet zajistit fungování v reálném čase, které je důležitou součástí průmyslového řízení. Průmysl 4.0 nám předkládá vizi flexibilnější a efektivnější budoucnosti. Abychom tuto vizi proměnili ve skutečnost, potřebujeme kromě ohromného skoku v oblasti technologií spojit své síly v oblasti vědy a průmyslu. Cílem je proměnit vizi ve funkční produkty. A protože izolovaný produkt nemůže být úspěšně použit ve světě sítí, je třeba, aby na implementaci spolupracovaly rovněž inovativní společnosti z různých oborů. Závazek společnosti HARTING Společnost HARTING se aktivně podílí na tvorbě nového výrobního závodu smartfactory KL. Společnost se angažuje ve dvou oblastech: Tvorba výrobního modulu Průmysl 4.0 využívajícího špičkové automatizační technologie. Významnou roli hraje rovněž integrace vzdálené ethernetové údržby s přístupem ke všem modulovým komponentám. Testování našich konceptů infrastruktury prostřednictvím integrace správy napájení. Všechny moduly lze jednotně zapojit přes naše konektory Han-Modular. Projekt smartfactory KL nám připravil prostředí k tomu, abychom se zapojili do inovativních automatizačních systémů a demonstrovali jejich přínos pro zákazníky. 11

12 tec.news 26: Řešení Adaptivní modely procesů pro flexibilní výrobní technologie Jak se stroj a člověk od sebe učí Individualizovaná výroba vyžaduje flexibilní a vertikálně integrované softwarové a hardwarové platformy. Modularizace a modelování integrovaných procesů umožní snadnou konfiguraci uzpůsobených výrobních systémů. Interaktivní metody učení člověka a stroje pomáhají při vývoji potřebných modelů procesů.» Dr. Volker Franke, Director of Applied Technologies, HARTING Technology Group, Volker.Franke@HARTING.com» Dr.-Ing. Sebastian Wrede, Group Leader Cognitive Systems Engineering, CoR-Lab & CITEC, Bielefeld University 12

13 tec.news 26: Řešení Individualizace výrobních systémů založených na specifických požadavcích zákazníka si žádá flexibilní výrobní řešení. Zákazníci společnosti HARTING mohou již nyní přes internet konfigurovat a objednávat uzpůsobené konektory. Inteligentní výrobní systémy budoucnosti, tzv. Smart Factories, vygenerují z těchto objednávek výrobní zakázky a samy je naplánují. Výrobní systémy budou kompletně zasíťované, budou se skládat z flexibilních modulů a budou pracovat s digitálními daty o výrobním procesu a produktu. Tento přístup vyžaduje modulární výrobní platformy, které lze nakonfigurovat stejně efektivně jako například současné smartphony, avšak které se navíc budou vyznačovat vysokou spolehlivostí a efektivitou moderních výrobních linek. Modelování procesů jako základ flexibilní výroby V rámci své přední divize OWL se společnost HARTING věnuje výzkumu, na kterém se podílí rovněž Bielefeld University. Společně pracují na projektu s názvem FlexiMon, jehož cílem je realizovat tuto vizi. Hlavním cílem je vývoj flexibilní výrobní buňky se schopností plug-and-produce (zapoj a vyrob), kterou lze nakonfigurovat s minimálními časovými náklady a začlenit do stávající infrastruktury IT s pomocí otevřených standardů. Klíčovou komponentou této koncepce je model procesu, který zůstává konzistentní na všech vrstvách a ve všech krocích procesu, což umožňuje kompletně popsat výrobní logiku. Část projektu FlexiMon tvoří standard Business Process Modeling Notation (BPMN 2), který je pro účely tohoto projektu rozšířen a slouží k modelování výrobních procesů až na úroveň strojů. Zásluhou všudypřítomnosti BPMN v podnikovém IT vypadá mapování výrobní logiky až na úroveň ERP velmi slibně a téměř bezproblémově. Zásadní otázkou nicméně zůstává, jaká rozšíření a transformace modelu budou potřeba k tomu, aby BPMN modely byly použitelné na úrovni strojů. Klíčovou myšlenkou je, že proces popsaný v BPMN bude možné zavést na úrovni ERP a úspěšně doplit o informace o výrobním procesu, bude-li to zákazník vyžadovat. Například tehdy, když na úrovni zařízení budou chybět informace potřebné k realizaci výroby, pracovník ve výrobním procesu je může do modelu procesu přidat přímo na stroji prostřednictvím uživatelsky přívětivého rozhraní. Postupná optimalizace díky interaktivnímu učení Aby bylo možné lépe předejít chybám hrozícím v důsledku zvýšené technické náročnosti, zaměstnanci pracující s výrobním systémem v režimu výroby nebo konfigurace budou mít k dispozici podpůrné funkce. Rozhraní člověk-stroj umožňuje intuitivně stanovit provozní podmínky a asociovat je s výrobními daty a kroky aktivního procesu. Tato data dovolují využít metody učení k optimalizaci parametrů a procesu nebo k monitorování podmínek. Případně lze s pomocí těchto metod usnadnit automatické zdokonalování modelů procesů nebo podporu pracovníků během interaktivní konfigurace a provozu výrobního systému. Tímto způsobem lze zapojit zaměstnance do flexibilnějších forem výroby, aktivně je učit a přimět ke zlepšování procesu. Hlavním cílem je vyvinout flexibilní výrobní buňky s funkcí plug-and-produce, které lze konfigurovat s minimálními časovými náklady. Stručně Spolupráce společnosti HARTING a institutu CoR-Lab (Research Institute for Cognition and Robotics) univerzity v Bielefeldu na projektu Projekt realizovaný v rámci předního clusteru Intelligent Technical Systems OstWestfalenLippe Dotace ze strany Spolkového ministerstva pro vzdělání a výzkum (BMBF) Obrázek vlevo: Prototyp konfigurovatelného výrobního modulu s flexibilním manipulačním systémem a mobilním rozhraním HMI. 13

14 tec.news 26: Aplikace Integrace Auto-ID: most mezi světy Integrace je v podstatě propojování různých světů. Protože ve společnosti HARTING jsme odborníky na spolehlivá propojení, cítíme se v této oblasti jako doma. Která z Auto-ID technologií je v hodná pro ten který účel a jak vypadá integrace? V závislosti na aplikaci může integrace spočívat v jednoduché implementaci relé, anebo naopak ve složité implementaci do systému SAP.» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com» Dr. Jan Regtmeier, Product Manager RFID Reader, HARTING Technology Group, Jan.Regtmeier@HARTING.com Při převodu médií například z tištěné do digitální podoby může dojít ke značné ztrátě dat a informací. V takovém případě jde pak potenciální zvýšení efektivity a snížení nákladů stranou. U výrobních procesů, s nimiž jsou spojena velká očekávání a finanční tlaky, je takový výsledek naprosto nepřijatelný. Auto-ID technologie dokážou zmíněné ztráty dat minimalizovat. Nezbytným předpokladem je však jejich dostatečná integrace do obou spojovaných světů. V současné době se využívají tři technologie pro automatickou identifikaci: čtení čárových kódů (včetně QR), rozpoznává- Technologie pro automatickou identifikaci mají potenciál minimalizovat ztrátu dat během převodu médií do elektronické podoby, a tím optimalizovat procesy. ní obrazu a RFID. Každý z těchto systémů má své výhody: technologie čtení čárových kódů je vzhledem k nízkým nákladům na implementaci a její nenáročnosti extrémně dostupná. Rozpoznávání obrazu nevyžaduje žádné dodatečné informace. RFID je však jedinou technologií, která současně dovoluje jedinečnou identifikaci, uložení objektu do paměti a obousměrnou komunikaci mezi objektem a IT (srovnání v tabulce níže). Informace získané pomocí Auto-ID musí být připraveny takovým způsobem, aby je cílový IT systém dokázal zpracovat. V závislosti na aplikaci jsou k tomuto účelu vyžadovány rozličné softwarové komponenty: funkční blok PLC, middleware, balíček aplikací nebo modul SAP Auto-ID Infrastructure (AII). Zde je několik příkladů integrace od jednoduché až po komplexní, s využitím různých komponent. Využití v různých odvětvích Jedinečný ID kód Bez tisku Vyměnitelný Paměť Obousměrná komunikace Senzory 14

15 tec.news 26: Aplikace Příklad 4: RFID používané u příjmu zboží Příklad 1: Vlaky se stále prodlužují, zatímco nástupiště nikoli. Proto je třeba, aby se otevíraly pouze ty dveře, které se nacházejí u nástupiště. To lze zajistit právě pomocí RFID. Čtečka RFID sepne relé, jež ukáže strojvedoucímu, které dveře může otevřít. Příklad 2: Moderní stroje se skládají z celé řady modulů. Spuštění PLC programu, který nesouhlasí s aktuální konfigurací modulu, může stroje vážně poškodit. Čtečka RFID rozeznává moduly a komunikuje s PLC pomocí funkčního bloku. Tím zajistí, že budou spuštěny pouze autorizované programy. Příklad 3: Servisní volání jsou velmi nákladná. Proto jsou bezproblémová výroba a fungování velmi důležité. S využitím příručního zařízení jsou identifikovány stroje s naplánovaným servisem. Servisní technik projde procesem krok za krokem pomocí aplikace (implementované přes Ha-VIS Application-Suite). Každý krok je současně zdokumentován a archivován v databázi. Příklad 4: V dnešní době lze příjem zboží automaticky dokumentovat. S pomocí RFID je možné detekovat stovky předmětů současně a odesílat informace přímo do modulu SAP AII přes Ha-VIS Middleware. Společnost HARTING nabízí nejvhodnější produkty na světě, od transpondérů až po softwarové balíky, a v neposlední řadě také konzultační a integrační služby v německy mluvících zemích. Využijte profesionální integraci Auto-ID z jediného zdroje. Příklad 1: RFID v železniční dopravě Příklad 2: RFID v moderním strojírenství Příklad 3: Jednoduchá údržba s Ha-VIS Application-Suite 15

16 tec.news 26: Řešení Ha-VIS mcon 3000 Přepínače PROFINET spolehlivé, adaptabilní a flexibilní Stabilní, bezpečný a spolehlivý přenos dat je u automatizační techniky jedním z nejdůležitějších faktorů. Nároky se stále zvyšují a stejně tak potřeba vyšší flexibility moderních systémů a opětovného využívání komponent modularizovaných návrhů systémů. Ethernet a PROFINET jsou mezinárodně uznávané normy umožňující konstrukci komunikačních platforem nezávislých na výrobci.» Oliver Opl, Product Manager, HARTING Technology Group, Oliver.Opl@HARTING.com 16

17 tec.news 26: Řešení Komunikační řešení od konkrétních výrobců jsou speciálně určena pro předem stanovené využití, aby poskytla kýžené výhody a účinnost. V mnoha případech však vyžaduje využití všech těchto výhod v terénu značné úsilí při výběru komponent i přesnosti plánování. A takový postup není možný vždy. Patentovaná řešení mohou navíc způsobit komplikace v podobě nekompatibility se stávajícími komponentami nebo stroji. U speciálně uzpůsobených komponent je také nutné zpravidla počítat s vyššími náklady. Přepínače HARTING mcon 3000 zajišťují vysokou dostupnost datové komunikace a spolehlivou průmyslovou infrastrukturu. Naproti tomu standardizované komponenty jako například řízené ethernetové přepínače nové řady Ha-VIS mcon 3000 nabízejí promyšlenou konstrukci, vysoký výkon a úsporu nákladů. Splňují normu Ethernet IEEE a vyhovují rovněž požadavkům standardu PROFINET Conformace Class B (CCB). To zaručuje jejich celosvětovou kompatibilitu se všemi komponentami splňujícími tyto mezinárodní normy. PROFINET kombinuje všechny výhody klasických aplikačních sběrnicových systémů (rychlá doba cyklu) a technologie Ethernet (možnost libovolné topologie). Metoda Quality of Service (QoS) zajišťuje garantovanou kvalitu služby pro přenos dat. Díky tomu je možné přenášet kritické a řídicí datové pakety s vysokou prioritou a implementovat aplikace s velmi krátkými dobami cyklu. Tento standard umožňuje rychlý a včasný přenos dokonce i při velkých objemech dat. Aby bylo možné v průmyslovém prostředí zajistit kratší dobu cyklu a rychlejší procesy, je mnohdy nezbytné dočasně synchronizovat všechny prvky systému. Přepínače Ha-VIS mcon 3000 podporují protokol Precision Time Protocol (PTP verze 2, IEEE 1588), který umožňuje synchronizaci v řádu milisekund. Díky tomu v mnoha případech není nutné nasazovat patentovaná automatizační řešení speciálně navržená pro fungování v reálném čase. Bohaté softwarové funkce umožňují uživatelům perfektně nakonfigurovat přepínače pro jakoukoli aplikaci. U nových přepínačů lze při konfiguraci redundantních síťových topologií využít nejen Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), ale také Medium Redundancy Protocol (MRP). Redundance sítě je schopnost přestát chyby spojení bez přerušení komunikace. Přepínače HARTING mcon 3000 zajišťují vysokou dostupnost datové komunikace a spolehlivou průmyslovou infrastrukturu. Stručně Ethernetové přepínače PROFINET CCB Široká nabídka softwarových funkcí 17

18 tec.news 26: Strategie Koncepce infrastruktury pro Smart Factory nezávislá na modulech Revoluční změny doprovázející Integrovaný průmysl mají vliv na konstrukci průmyslových výrobních závodů. Továrny, systémy a zařízení se stále častěji vytvářejí v modulární podobě. Modulární struktury závodů vyžadují infrastrukturu nezávislou na modulech, tzn. takovou, kterou můžeme označit za generickou. Budoucí infrastruktura Smart Factory bude navíc škálovatelná, vysoce dostupná a bude nabízet všechny potřebné topologie.» Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity + Networks, HARTING Technology Group, Andreas.Huhmann@HARTING.com Proč Smart Factories vyžadují infrastrukturu nezávislou na modulech? Důvod lze odvodit z technologických změn, které přišly s Integrovaným průmyslem. Průmyslová automatizace začínala s aplikačními sběrnicemi a infrastrukturou závislou na modulech. Úkolem aplikační sběrnice původně bylo pouze decentralizovaným způsobem sbírat I/O informace. Samostatné I/O moduly nedokázaly zajistit dostupnost komplexních služeb ve výrobním procesu pouze docházelo k úspoře kabeláže vedoucí k senzorům a pohonům. V koncepci Integrovaného průmyslu je na služby ve výrobě nahlíženo z pozice vyráběného produktu což může zahrnovat mechanické zpracování, tisk nebo balení. V koncepci Smart Factory tyto úkoly obstarávají výrobní moduly, které využívají komunikační systémy aplikační sběrnice (fieldbus) k vytvoření vnitřní infrastruktury. Generická infrastruktura modulárního závodu se nachází mimo skutečný výrobní modul, zatímco aplikační sběrnice se nachází primárně uvnitř tohoto modulu. V éře nemodulárních provedení taková omezení neexistovala. Aplikační sběrnice byla tedy využívána univerzálně. V době Integrovaného průmyslu stojí v popředí jednotlivé moduly a jimi poskytované služby. Tyto moduly mohou být dodávány různými výrobci. Jsou flexibilní a variabilní, což znamená, že je lze využít na různých místech a v různých výrobních procesech k výrobě různých produktů. Připojení k nezbytným linkám lze výrazně standardizovat. Aby bylo možné zajistit flexibilní integraci, je nezbytná infrastruktura nezávislá na modulech. Jak je zřejmé, tento přístup se výrazně liší od decentralizačního přístupu u aplikačních sběrnic. Existují zde však i určité podobné znaky. Využití konvergentních sítí skýtá značné výhody pro integraci IT až na úroveň výroby. Výsledkem je snadný a rychlý přenos dat mezi IT a automatizační technikou to je Integrovaný průmysl. 18

19 tec.news 26: Strategie Modulární struktury závodů Infrastruktura nezávislá na modulech Jednotky poskytující moduly (MSU) Nezbytné linky Co musí infrastruktura nezávislá na modulech nabídnout? Infrastruktura nabízí každému modulu komunikační linku ke všem ostatním modulům a aplikacím a zajišťuje rovněž přívod nezbytných médií, například napájení, vzduchu a zabezpečení. V době Integrovaného průmyslu stojí jednotlivé moduly a jimi poskytované služby v centru pozornosti. Společnost HARTING nabízí MSU pro všechny konfigurace infrastruktury podle specifické aplikace, stejně jako vhodné komponenty ze systému Han-Modular až po komponenty ethernetové sítě. Jednotky HARTING smart Power Networks Unit jsou vybaveny ethernetovým přepínačem s 10 porty a SFP sloty, který je doplněn o vhodná rozhraní a umožňuje sběr dat o spotřebě a centrálně ukládat a analyzovat data. Tato infrastruktura je škálovatelná a má vysokou dostupnost. Funkce infrastruktury musí být nezávislá na modulech a musí využívat standardizovaná rozhraní. Distribuovaná topologie a nezávislost modulu na infrastruktuře vede ke vzniku aktivních MSU (Module Supply Units; jednotky poskytující moduly ), ze kterých je možné vytvořit 1 2 moduly nebo které lze větvit do dalších linek. 19

20 tec.news 26: Řešení Konektor základ Integrovaného průmyslu Systémové moduly Smart Factory vyžadují existenci infrastruktury se snadným připojováním. Han-Modular se stará o to, že všechna připojení se vyrábí stejně, ale přesto nabízejí možnost uzpůsobení.» John Witt, Sales & Business Development Manager, HARTING Technology Group, John.Witt@HARTING.com Na Integrovaný průmysl se často nahlíží pouze z pozice IT technologií, a proto je mnohdy považován za výhradně softwarovou záležitost. Integrovaný průmysl však závisí také na vhodných hardwarových komponentách. Jedná se zejména o elektromechanická rozhraní zajišťující připojení k infrastruktuře, tzn. konektory. Modulární konektory Smart Factory vyžaduje použití standardizovaných modulárních konektorů. Konektory musí být vhodné pro přenos všech médií používaných v systémovém modulu i médií dodávaných zvenčí. Konektor v konečném důsledku funguje jako přívod napájení, komunikační port (Gigabit Ethernet), signálové spo Komunikační standardy Elektromechanické základní standardy Stlačený vzduch Nouzové zastavení 20