Nástroje pro efektivní digitalizaci výroby. Amper 2019, Moravské přístroje a.s., Roman Cagaš

Transkript

1 Nástroje pro efektivní digitalizaci výroby Amper 2019, Moravské přístroje a.s., Roman Cagaš

2 Od automatizace k autonomizaci Digitalizace výroby bez ideologie a občas matoucích sloganů kampaně zvané Průmysl 4.0. Nejde o politiku, granty a dotace, jde o produktivitu výroby. Decentralizace Odolnost podnikového prostředí vůči poruchám i narušení zvenčí Odolnost vůči snaze dodavatelů o závislost na nich Interoperabilita a konektivita Internet věcí (internetové standardy dosud vždy přežily snahu velkých koncernů mít vše pod kontrolou) Hierarchická struktura, není nutná plošná struktura TCP/IP sítě do každého senzoru Autonomní automatizace a řízení Kognitivní technologie, umělá inteligence Auto optimalizace Adaptivní a prediktivní automatizace Inteligentní systémy od řízení strojů přes veškeré procesy ve výrobě včetně interakce s dodavateli i odběrateli

3 Inteligentní digitální průmysl: cloud?, cokoliv jako služba?, streaming aplikací? Pro digitalizaci průmyslové výroby není vhodné použít stejné koncepce jako např. u digitalizace bankovních služeb nebo tzv. digitalizace státu (více úředníků, větší represe, větší kontrola občanů atd.) SaaS zranitelnost, i malý incident má velký dopad, aplikace je pod totální kontrolou svého poskytovatele, vysoká bezpečnostní rizika Cloud je neurčitý pojem, existují pouze vlastní nebo cizí počítače, podstatný je obchodní model poskytování služeb Edge computing není žádným novým konceptem, je to obvyklé řešení u většiny strojů a výrobních linek Pro některé aplikace, jako je např. strojové vidění, bude SaaS vždy velmi neefektivní Jako SaaS se občas skrývá normální lokálně instalovaný software, který pouze bez pravidelných plateb přestane fungovat

4 Zranitelnost, soukromí, obchodování s daty klientů Žádný softwarový systém v historii dosud nebyl stoprocentně bezpečný (může takový existovat?) V mnoha IoT zařízeních běží nikdy neaktualizovaný Linux Cloud vaše data na veřejném Internetu a online dohled poskytovatele služby, i v případě poctivého poskytovatele roste riziko napadení zvenčí Velké internetové firmy obchodují s daty svých klientů zdá se, že velké průmyslové firmy by chtěly totéž Pokud má data o vás soukromá firma, používá je pro vydělávání peněz, pokud by je měl stát, použije je pro represe a posilování své moci

5 Ve výrobě nemůžeme veškerou výrobní a informační technologii najednou vyhodit a pořídit novou verze 4.0 Proto je důležité, aby maximum strojů a výrobních linek zachovalo otevřenou konektivitu a interoperabilitu Pod slogany o Průmyslu 4.0 často bývá skrytá a o to rafinovanější snaha o vendor lock in

6 Uzamčení zákazníka dodavatelé usilují, aby na nich byli zákazníci závislí. Vyvázat se ze závislosti je později velice nákladné, je dobrá obezřetnost předem. Použití proprietární technologie vlastnická rozhraní a protokoly nebo software a technologie vyvinuté na míru Patentové a licenční blokování protokolů, komunikačních standardů, rozhraní, konsorcia, poplatky GigE, Camera Link, OPC UA atd. Softwarové uzamykání obecně použitelných technologií, válka platforem např. v oblasti virtuální reality Occulus, Vive, Microsoft WMR, Magic Leap (účet u konzultační firmy, certifikát pro spárování s hardwarem) Aplikace vyžaduje on line spojení se systémem poskytovatele Aplikace běží celá u dodavatele a poskytuje jen grafiku uživatelského rozhraní Nyní je docela zábavné, že koncerny musejí deklarovat otevřenost, uzavřenost a blokování je přece proti principům Průmyslu 4.0. Uzamykání zákazníků se proto děje mnohem rafinovanějšími metodami, než tomu bývalo dříve.

7 Programové prostředí Control Web Aplikace je strukturou instancí programových komponent Virtuální přístroje, ovladače, vykreslovače, kroky strojového vidění Shodný výkon s napevno napsanou aplikací, ale vyšší kvalita a spolehlivost Snadná a přitom neomezená tvorba libovolných aplikací

8 Průmyslový počítačový systém DataLab Průmyslové počítače, operační systémy pro spolehlivý trvalý provoz Jednotky průmyslových vstupů a výstupů připojené přes: Ethernet, TCP/IP libovolně vzdálené USB v rámci jednoho rozvaděče nebo stroje RS485 v rámci jednoho rozsáhlého celku

9 Operační systém pro kritické aplikace v průmyslu OS Windows 10 jsou dodávány v několika edicích. Pro potřeby automatizačních aplikací je k dispozici Windows 10 Enterprise LTSC (Long Term Servicing Channel). Systém není aktualizován s novými funkcemi a bude podporován kritickými aktualizacemi po dobu 10 let od jeho vydání. Výsledkem je malý, efektivní a spolehlivý operační systém bez mnoha doplňků, jako je např. Windows Store, Cortana, Edge a mnoho dalších. DataLab PC nainstalované operační systémy Windows 10 IoT Enterprise LTSC (IoT Internet of Things). Filtr zápisu (Unified Write Filter) zápisy na disk nebo do registrační databáze, která se nachází na disku, mohou být přesměrovány do vyhrazené části paměti RAM. Po novém spuštění počítače se systém rozběhne opět do výchozího nastavení.

10 Nejen zvýšení produktivity výroby, ale také produktivita a efektivita vývoje zakázkových řešení Jedno programové prostředí pro řízení stroje, rozhraní pro obsluhu, komunikaci s okolním světem atd. Integrace kamer a strojového vidění do aplikací Vývoj veškerého programového vybavení v jednom vývojovém prostředí Vzestupná kompatibilita aplikací a velmi snadná migrace na nový hardware Dlouhá životnost systémů nyní jsou často modernizovány cca 20 let staré trvale běžící systémy aplikační programy převáděny v původní podobě

11 Příklad probíhajícího řešení digitalizace závodu vyrábějícího plastové díly Monitoring výrobních strojů s možností komunikace s řídícím systémem monitorovaných strojů Monitoring a řízení osvětlení výrobních hal Monitoring vytápění a řízení plynové kotelny a ohřevu TUV Monitoring a ovládání vratových systémů a vchodů včetně detekce pohybu osob Řízení podpůrných technologií výroby stlačeného vzduchu a chladící vody Monitoring a statistiky spotřeby elektrické energie Řízení systému dopravy palet, skladů a skladových zásob Okamžitý přehled a statistiky pro údržbu, sledování efektivity strojů, počty cyklů, počty výrobků, počty cyklů za hodinu, směnu, den, týden, měsíc Veškerá vizualizace, archivace dat, statistiky, dálkový přístup atd.

12 Průmyslový počítač se systémem Control Web Veškerá konektivita včetně programových rozhraní V řadě případů není nutno používat další PLC Přímé řízení stroje, servomotory, stlačený vzduch, senzory, ethernetové připojení, grafické operátorské rozhraní atd.

13 Univerzálním standard pro komunikaci a sdílení dat mezi různými zařízeními od různých výrobců Na rozdíl od klasického OPC je v OPC UA komunikace mezi serverem a klientem vždy síťová. Jsou možné dvě varianty: Binární protokol prostřednictvím TCP Webový protokol (HTTP, SOAP) Server může podporovat jeden nebo oba protokoly. Specifikace protokolu je součástí URL (adresy) serveru: opc.tcp://ua_server.mii.cz

14 Grafické renderery pro obecnou 2D i 3D grafiku GDI GDI offscreen Direct2D OpenGL

15 Rozpoznávání obecných objektů v obraze Deskriptory významných bodů: Detekce vad povrchů v průmyslové výrobě Identifikace obecných objektů

16 Snímání prostoru stereoskopickou dvojicí kamer Akcelerace detekce a deskripce významných bodů pomocí GPU V modelu 3D prostoru lze měřit vzdálenosti jednotlivých povrchů od kamer

17 Virtuální a rozšířená realita Scéna systému Control Web dokáže generovat obrazová data pro headsety Vývoj prostředí Control Web pro simulaci lidského organismu ve výuce medicíny. Model fyziologie člověka tj. zajímavý příklad digitálního dvojčete (v terminologii Průmyslu 4.0)