integreret produktion og produktion

• af Bill Lydon
• InTech

Resume

ny informationsteknologi og driftsteknologiske modeller

af Bill Lydon

forholdet mellem informationsteknologi (IT) og operationel teknologi (OT) er et emne for formelle og uformelle diskussioner på branchefora, brugergrupper, begivenheder og messer med mange tanker og meninger. Der sker helt klart ændringer i organisationer med forskellige forretningsmodeller og ny teknologi, koncepter og udfordringer, der driver disse diskussioner, pilotprojekter og systemændringer. Der er nogle stærke synspunkter om IT-og OT-forholdet, inklusive:

• kooperativ adskillelse
• kooperativ integration
• it-styring af OT undtagen realtidsmaskine-og proceskontrol
• nye hybridgrupper

baseret på diskussioner med mange brugere synes forholdet mellem IT og OT i organisationer at være på forskellige stadier. Tendensen ser imidlertid ud til at være den funktionelle integration af IT og OT, uanset organisationsstrukturen, for at opnå forbedret produktion og produktion.

Hvad er OT?

driftsteknologi defineres typisk som udstyr og programmel dedikeret til at detektere eller forårsage ændringer i fysiske processer gennem direkte overvågning eller kontrol af fysiske enheder, herunder maskiner, robotter, produktionslinjer, ventiler, pumper og andre elementer i produktionen. Den faktiske kontrol reagerer på produktion med realtidscontrollere, såsom programmerbare logiske controllere (PLC ‘ er), distribuerede kontrolsystemer (DCSs), maskincontrollere, robotter, procescontrollere og andre enheder, der overvåger og styrer fysisk produktion. OT i mange organisationer omfatter også overvågningskontrol-og dataindsamlingssystemer, skærme mellem menneske og maskine, historikere og fjernterminalenheder. Disse systemer kommunikerer typisk ved hjælp af industrielle kontrolnetværk, såsom Modbus, EtherNET/IP, Profinet og EtherCAT. For nylig kommunikerer trådløse sensorer ved hjælp af ISA100, Trådløshart eller proprietære metoder.

Hvad er det?

en tidlig definition af informationsteknologi dukkede op i november 1958 Harvard Business anmeldelse artikel, “ledelse i 1980 ‘erne” af Harold J. Leavitt og Thomas L. hvisker:

“den nye teknologi har endnu ikke et enkelt etableret navn. Vi kalder det informationsteknologi. Den består af flere relaterede dele. Den ene inkluderer teknikker til hurtig behandling af store mængder information, og den er indbegrebet af højhastighedscomputeren. En anden del handler om anvendelsen af statistiske og matematiske metoder til beslutningsproblemer; det er repræsenteret af teknikker som matematisk programmering og af metoder som operations research. En tredje del er i gang, skønt dens applikationer endnu ikke er kommet meget tydeligt frem; det består af simulering af højere ordens tænkning gennem computerprogrammer.”

dette er stadig en ret god grundlæggende definition. Det omfatter udtrykket operations research. En bred definition af operationer forskning er at bestemme den maksimale fortjeneste, ydeevne, udbytte eller minimum tab, risiko, eller omkostninger ved nogle virkelige verden mål. Industriel Teknik og driftsforskning anvendt til industriel og procesfremstilling kombinerer to discipliner med fokus på driften af komplekse systemer for at udvikle bedre systemer og operationelle procedurer. Dagens nye teknologier gør det muligt at nå disse mål.

integreret fremstilling

fremstillings-og procesindustrier har i lang tid forfulgt konceptet med at integrere hele virksomheden, herunder produktdesign, indkøb, supply chain management, produktion, vedligeholdelse og udgående logistik. Ideen om computerintegreret produktion har været en vision siden 1970 ‘ erne. det defineres som integrationen af den samlede fremstillingsvirksomhed ved hjælp af integrerede systemer og datakommunikation kombineret med nye ledelsesfilosofier for at forbedre organisations-og personaleeffektiviteten. I 1970 ‘erne og 1980’ erne implementerede nogle store bil-og rumfartsproducenter et lille antal projekter, men systemerne og teknologien på det tidspunkt var besværlige, dyre og upålidelige. En anden stor udfordring var integrationen af komponenter fra forskellige leverandører, herunder PLC ‘ er, DCSS, CNC-værktøjsmaskiner, transportører og robotter ved hjælp af forskellige kommunikationsprotokoller. Der var også konkurrerende dataudveksling og protokolstandarder mellem USA og Europa, hvilket var kontraproduktivt.

Industri 4.0, smart manufacturing, et al.

for nylig er der udviklet en progressiv tankegang i anvendelsen af teknologi til forbedring af fremstillingen med integrationen af alle aspekter af produktion og handel på tværs af virksomhedsgrænser for større effektivitet. Det er eksemplificeret ved Industri 4.0, smart manufacturing, Industrial Internet of Things og andre initiativer, der forfølger en holistisk automatisering, forretningsinformation\ og fremstillingsudførelsesarkitektur. Målene er betydeligt højere produktivitet, effektivitet og selvstyrende produktionsprocesser, hvor mennesker, maskiner, udstyr, logistiksystemer og arbejde i processen kommunikerer og samarbejder direkte med hinanden. Denne vision inkluderer nye teknologier og arkitekturer for at opnå billig masseproduktionseffektivitet til fremstilling på bestilling af mængde et.

enkelt visning

IT/OT-konvergens fremmer et enkelt billede af en virksomheds information og giver hver person, maskine, sensor, PLC, processtyring, aktuator, motorkontrolcenter og anden enhed nøjagtige data og information i en handlingsmæssig sammenhæng på det rigtige tidspunkt for at forbedre driftseffektiviteten og lavere produktionsomkostninger.

beslutning i realtid

beslutninger træffes i realtid med højere niveauer af tillid, fordi der vil være flere oplysninger om begivenheden eller tilstanden. Styring af en begivenhed i en it/OT konvergeret arkitektur udføres som en lukket kredsløbsproces, der optimerer produktionsfaktorerne. Dette inkluderer kundeordrestrøm og-blanding, forsyningskæde, fremstilling, produktionsprocesser, udgående logistik og kundeservice.

Lean manufacturing ecosystem

Produktions-og logistikprocesser integreres intelligent på tværs af virksomhedsgrænser og skaber et realtids lean manufacturing-økosystem, der er mere effektivt og fleksibelt. Dette letter smarte værdiskabelseskæder, der inkluderer alle produktets livscyklusfaser fra den oprindelige produktidee, udvikling, produktion, brug og vedligeholdelse til genbrug. På denne måde kan økosystemet tilfredsstille kundernes ønsker om, at alt fra produktidee til genbrug skal være lydhør og løbende foretage forbedringer.

fælles platforme

IT-og OT-grupper udviklede sig traditionelt i to separate samfund, hvor næsten al kommunikation, udstyr og programmer var specifikke for dette samfund, hvilket resulterede i kompleks IT-og OT-systemintegration. Den nye arkitektur, muliggjort af udbredelsen af kommunikationsstandarder, kraftfulde processorer, internettjenester og open source-programmer, giver et fælles miljø for IT og OT-samarbejde og integration. IT-og OT-grupper deler nu grundlæggende elementer inden for kommunikations-og netværksarkitektur, hvilket forenkler transporten af data på tværs af systemer, og dermed lukker teknologiens kløft mellem IT og OT.

organisations-og systemudvikling

anvendelse af nye teknologier for at opnå mere effektive industri-og procesproduktionsvirksomheder fører til funktionelle ændringer. De nye integrerede Produktions-og virksomhedsarkitekturer ledet af real-time enterprise resource planning systems integrerer plantegulvets mellemvarefunktioner i edge-enheder, enterprise og cloud computing. En mere traditionel måde at udtrykke dette på er, at OT integreres i det. Men dette beskriver ikke alle de nye muligheder for integrerede systemer og ny computing i edge-enheder. Progressive virksomheder udforsker den nye funktionalitet med organisatoriske ændringer og nye systemer ved at implementere pilotprojekter. Integrationen af IT og OT bringer evnen til aktivt at overvåge feltpræstationen for komplekse maskiner og deres underkomponenter for bedre at forstå fremstillings-og procesdrift, hvilket bidrager til mere effektive kontinuerlige forbedringsprogrammer. Derudover vil der være større tillid til produktionsresultater, der vil forbedre prognoserne.

Branchediskussion

konvergering af IT og OT for at skabe mere effektive operationer diskuteres af mange brugere, og nogle foretager ændringer for at være mere effektive producenter. Dette er nogle tanker fra fremstillingsvirksomheder.

et eksempel på en organisatorisk ændring blev præsenteret på 2017 Ignition Community Conference af Sugar Creek Packing Co. en diversificeret og fleksibel fødevareproducent. En virksomhedsrepræsentant diskuterede, hvordan dens organisation har en person, der er ansvarlig for OT og en for den, med begge rapportering til chief information officer. Han beskrev, hvordan dette forbedrede organisatorisk samarbejde og operationer over seks produktionssteder med mere end 100 PLC-og controllerenheder og mere end 15.000 tags.

disse tanker fra et eventpanel for Automationsperspektiver og brugerpræsentationer illustrerer, at der er forskellige synspunkter om IT/OT. Ledere, brancheeksperter og seks brugere diskuterede og delte indsigt om deres unikke rejser mod at skabe en tilsluttet virksomhed. De vigtigste kommentarer fra paneldiskussionen omfattede disse observationer:

• det skal tage føringen for at flytte data sikkert og levere dem, når det er nødvendigt.
• udfordringen er at have OT-folk fortrolige med processen, mens de forstår forretningsprocesser.
• fælles datamodeller er nødvendige for effektiv udveksling af data mellem IT og OT.
• nøglen til succes er at forbinde dataene gennem hele arkitekturen ved hjælp af ikke-proprietære, åbne it-standarder.
• et firma plejede at ansætte kontrolingeniører, designere og Maskiningeniører til at designe motorgearkasser og drivkæder. I årenes løb fandt den, at ansættelsesmodellen ikke fungerer længere. Kontrol og mekanisk design blev sammenflettet, så det skiftede til mekatronikingeniører, der handler i begge verdener. Dette skift fortsætter nu med tilføjelsen af mennesker, der forstår fysik, analyse og IT-teknologi.
• det giver og styrer Ethernet-forbindelser til controllere, herunder konfiguration kontrol. Automatiseringsingeniører bør ikke belastes med netværk, men fokusere på at forbedre kontroller og optimere automatisering.

de forskellige synspunkter, der udtrykkes, antyder, at organisationer har forskellige tanker om organisatoriske og teknologiske tilgange.

mål

Leadership manufacturing companies begynder at konkurrere over hele verden og bruge gennemgribende nye teknologier. Uanset hvilken form implementeringen af systemer, arkitekturer og organisationsstrukturer er, er der ofte udtrykte mål for at forbedre produktionen, herunder konkurrenceevne, produktivitet, kvalitet og kundetilfredshed. Konvergerede oplysninger bruges til at optimere faste og variable aktiver. Forbedret drift ved hjælp af realtidsdata kombineret med analyser giver mange fordele, herunder lavere nedetid, reduceret energiforbrug og højere samlet udstyrseffektivitet.

da organisationer arbejder for at drage fordel af konvergensen mellem IT/OT-funktioner, skal interessenter, produktejere og organisationsledere fortsætte med at forstå nye integrerede systemmodeller og lære af industrier, der integrerer systemer med succes, såsom computer -, Internet-og Mobiltelefonindustrien.

i det store og hele er disse nye teknologier udfordrende og giver kontrol-og automatiseringspersonale mulighed for at levere mere værdi som systemer og eksperter i fremstillingsprocesser for at nå virksomhedens mål.