Integrated manufacturing and production

• Bill Lydon
• InTech

Summary

uudet tietotekniikka-ja toimintatekniikkamallit

Bill Lydon

the relationship between information technology (IT) and operational technology (OT) is a topic of formal and informal discussions at industry forums, user groups, events, and tradeshows with many thoughts and opinions. On selvää muutoksia meneillään organisaatioissa, joissa on erilaisia liiketoimintamalleja ja uutta teknologiaa, konsepteja ja haasteita, jotka ohjaavat näitä keskusteluja, pilottihankkeita ja järjestelmämuutoksia. IT – ja OT-suhteesta on vahvoja näkemyksiä, mm.:

• cooperative separation
• cooperative integration
• IT managing OT lukuun ottamatta reaaliaikaista kone-ja prosessiohjausta
• new hybrid groups

monien käyttäjien kanssa käytyjen keskustelujen perusteella IT: n ja OT: n suhde organisaatioissa näyttää olevan eri vaiheissa. Trendinä näyttää kuitenkin olevan IT: n ja OT: n toiminnallinen integraatio organisaatiorakenteesta riippumatta tuotannon ja tuotannon parantamiseksi.

mikä on OT?

operatiivisella teknologialla tarkoitetaan tyypillisesti laitteistoa ja ohjelmistoa, jonka tarkoituksena on havaita tai aiheuttaa muutoksia fyysisissä prosesseissa valvomalla tai ohjaamalla suoraan fyysisiä laitteita, kuten koneita, robotteja, tuotantolinjoja, venttiilejä, pumppuja ja muita tuotannon osia. Varsinainen ohjaus vastaa tuotantoon reaaliaikaisilla ohjaimilla, kuten ohjelmoitavilla logiikkaohjaimilla (PLCs), hajautetuilla ohjausjärjestelmillä (DCSS), koneohjaimilla, roboteilla, prosessiohjaimilla ja muilla fyysistä tuotantoa valvovilla ja ohjaavilla laitteilla. OT monissa organisaatioissa kattaa myös valvonta-ja tiedonhankintajärjestelmät, ihmisen ja koneen käyttöliittymänäytöt, historioitsijat ja etäpääteyksiköt. Nämä järjestelmät kommunikoivat tyypillisesti käyttämällä teollisia ohjausverkkoja, kuten Modbus, EtherNET/IP, Profinet ja EtherCAT. Viime aikoina langattomat anturit kommunikoivat käyttäen ISA100, WirelessHART, tai omia menetelmiä.

mikä se on?

tietotekniikan varhainen määritelmä ilmestyi marraskuussa 1958 Harvard Business Review ’ n artikkelissa ”Management in the 1980s”, jonka kirjoittivat Harold J. Leavitt ja Thomas L. Whisler:

”uudella teknologialla ei ole vielä yhtä vakiintunutta nimeä. Kutsumme sitä tietotekniikaksi. Se koostuu useista toisiinsa liittyvistä osista. Yksi sisältää tekniikoita käsitellä suuria määriä tietoa nopeasti, ja se on ruumiillistunut nopea tietokone. Toinen osa keskittyy tilastollisten ja matemaattisten menetelmien soveltamiseen päätöksenteko-ongelmiin; sitä edustavat tekniikat, kuten matemaattinen ohjelmointi, ja menetelmät, kuten operaatiotutkimus. Kolmas osa on tulossa, vaikka sen sovelluksia ei ole vielä tullut kovin selvästi esiin; se koostuu korkeamman kertaluvun ajattelun simuloinnista tietokoneohjelmien avulla.”

tämä on vielä aika hyvä perusmääritelmä. Se sisältää termin operaatiotutkimus. Laaja määritelmä toiminnan tutkimus on määrittää suurin voitto, suorituskyky, tuotto tai pienin tappio, riski tai kustannukset jonkin reaalimaailman tavoite. Teolliseen ja prosessivalmistukseen sovellettu tuotantotekniikka ja operaatiotutkimus yhdistävät kaksi tieteenalaa, jotka keskittyvät monimutkaisten järjestelmien toimintaan ja kehittävät parempia järjestelmiä ja toimintatapoja. Nykyiset uudet teknologiat mahdollistavat näiden tavoitteiden saavuttamisen.

integroitu valmistus

valmistus-ja prosessiteollisuus on jo pitkään pyrkinyt integroimaan koko liiketoiminnan, mukaan lukien tuotesuunnittelu, hankinnat, toimitusketjun hallinta, tuotanto, huolto ja ulkomaanlogistiikka. 1970-luvulta lähtien on ollut visiona ajatus tietokoneintegroidusta valmistuksesta, joka on määritelty koko tuotantoyrityksen integroinniksi integroiduilla järjestelmillä ja dataviestinnällä yhdistettynä uusiin johtamisfilosofioihin organisaation ja henkilöstön tehokkuuden parantamiseksi. 1970-ja 1980-luvuilla eräät suuret auto-ja ilmailuvalmistajat toteuttivat muutamia projekteja, mutta silloiset järjestelmät ja teknologia olivat hankalia, kalliita ja epäluotettavia. Toinen suuri haaste oli eri toimittajien komponenttien, kuten PLCs: n, DCSs: n, CNC-työstökoneiden, kuljettimien ja erilaisia viestintäprotokollia käyttävien robottien integrointi. Yhdysvaltain ja Euroopan välillä oli myös kilpailevia tiedonsiirto-ja protokollastandardeja, mikä oli haitallista.

Teollisuus 4.0, älykäs valmistus ym.

viime aikoina on kehittynyt edistyksellinen ajattelutapa sovellettaessa teknologiaa, jolla parannetaan valmistusta ja integroidaan kaikki tuotannon ja kaupan osa-alueet yli yritysrajojen tehokkuuden lisäämiseksi. Siitä ovat esimerkkinä Industry 4.0, smart manufacturing, Industrial Internet of Things ja muut aloitteet, joilla pyritään kokonaisvaltaiseen automaatioon, yritystietoihin\ ja valmistuksen toteutusarkkitehtuuriin. Tavoitteena on merkittävästi korkeampi tuottavuus, tehokkuus ja itseohjautuvat tuotantoprosessit, joissa ihmiset, koneet, laitteet, logistiikkajärjestelmät ja prosessityöskentely kommunikoivat ja tekevät suoraa yhteistyötä keskenään. Visioon sisältyy uusia teknologioita ja arkkitehtuureja, joilla saavutetaan edullisia massatuotantotehokkuuksia ykkösmäärän valmistamiseen.

Single view

IT / OT-konvergenssi edistää yhden näkemyksen yrityksen tiedoista ja antaa jokaiselle henkilölle, koneelle, anturille, PLC: lle, prosessiohjaimelle, toimilaitteelle, moottorinohjauskeskukselle ja muulle laitteelle täsmällistä tietoa ja tietoa toimintakelpoisessa yhteydessä oikeaan aikaan toiminnan tehokkuuden parantamiseksi ja tuotantokustannusten alentamiseksi.

päätös reaaliaikaisesti

päätökset tehdään reaaliaikaisesti paremmalla luottamuksella, koska tapahtumasta tai tilasta saadaan enemmän tietoa. Tapahtuman hallinta IT / OT convergoidussa arkkitehtuurissa toteutetaan suljettuna prosessina optimoiden tuotannontekijät. Tämä sisältää asiakkaan tilausvirtaa ja-sekoitusta, toimitusketjua, valmistusta, tuotantoprosesseja, lähtevää logistiikkaa ja asiakaspalvelua.

Lean manufacturing ecosystem

yhden tuotantoyrityksen lisäksi tuotanto-ja logistiikkaprosessit on integroitu älykkäästi yli yritysrajojen, mikä luo reaaliaikaisen lean manufacturing ecosystem, joka on tehokkaampi ja joustavampi. Tämä helpottaa älykkäitä arvonmuodostusketjuja, jotka sisältävät tuotteen elinkaaren kaikki vaiheet alkuperäisestä tuoteideasta, kehityksestä, tuotannosta, käytöstä ja ylläpidosta kierrätykseen. Näin ekosysteemi voi tyydyttää asiakkaiden toiveet siitä, että kaikki tuoteideasta kierrätykseen on reagoivaa ja jatkuvasti parannettavaa.

yhteiset alustat

IT-ja OT-ryhmät kehittyivät perinteisesti kahdessa erillisessä yhteisössä, joissa lähes kaikki viestintä, laitteisto ja ohjelmistot olivat nimenomaan kyseiselle yhteisölle ominaisia, mikä johti monimutkaiseen IT-ja OT-järjestelmien integraatioon. Viestintästandardien, tehokkaiden prosessorien, verkkopalvelujen ja avoimen lähdekoodin ohjelmistojen lisääntymisen mahdollistama uusi arkkitehtuuri tarjoaa yhteisen ympäristön IT-ja OT-yhteistyölle ja-integraatiolle. IT-ja OT-konsernit jakavat nyt tietoliikenne-ja verkkoarkkitehtuurin perusteet, mikä yksinkertaistaa tiedon kuljetusta järjestelmien välillä, jolloin IT: n ja OT: n välinen teknologiakuilu on kaventumassa.

organisaation ja järjestelmän kehitys

uusien teknologioiden soveltaminen tehokkaampiin teollisuus-ja prosessivalmistusyrityksiin johtaa toiminnallisiin muutoksiin. Uudet integroidut tuotanto-ja yritysarkkitehtuurit, joita johtavat reaaliaikaiset toiminnanohjausjärjestelmät, integroivat laitoslattian väliohjelmistotoiminnot edge-laitteisiin, enterprise-ohjelmistoon ja pilvipalveluihin. Perinteisempi tapa ilmaista tämä on OT integroidaan siihen. Tämä ei kuitenkaan kuvaa kaikkia integroitujen järjestelmien ja uuden tietojenkäsittelyn uusia mahdollisuuksia edge-laitteissa. Edistykselliset yritykset tutkivat uutta toiminnallisuutta organisaatiomuutoksilla ja uusilla järjestelmillä toteuttamalla pilottihankkeita. IT: n ja OT: n integrointi tuo kyvyn seurata aktiivisesti monimutkaisten koneiden ja niiden alikomponenttien kenttätehokkuutta ja ymmärtää paremmin valmistus-ja prosessitoimintaa, mikä edistää tehokkaampia jatkuvia parannusohjelmia. Lisäksi luottamus tuotantotuloksiin kasvaa, mikä parantaa ennusteita.

Teollisuuskeskustelu

IT: n ja OT: n lähentämisestä tehokkaampien toimintojen luomiseksi keskustellaan monissa käyttäjissä, ja jotkut tekevät muutoksia ollakseen tehokkaampia valmistajia. Nämä ovat joitakin ajatuksia tuotantoyhtiöiltä.

Sugar Creek Packing Co esitteli vuoden 2017 Ignition Community-konferenssissa esimerkin organisaatiomuutoksesta., monipuolinen ja joustava elintarvikkeiden valmistaja. Yrityksen edustaja keskusteli siitä, miten sen organisaatiossa on yksi OT: stä vastaava henkilö ja toinen siitä, molemmat raportoivat tiedotuspäällikölle. Hän kuvaili, miten tämä paransi organisaatioyhteistyötä ja toimintaa kuudessa tuotantolaitoksessa, joissa oli yli 100 PLC-ja controller-laitetta sekä yli 15 000 tunnistetta.

nämä Rockwell Automation Perspectives – tapahtumapaneelin ajatukset ja käyttäjien esitykset havainnollistavat, että siitä on erilaisia näkemyksiä. Johtajat, alan asiantuntijat ja kuusi käyttäjää keskustelivat ja jakoivat näkemyksiä ainutlaatuisesta matkastaan kohti liitetyn yrityksen luomista. Paneelikeskustelun keskeisiä kommentteja olivat muun muassa nämä huomiot:

• sen pitäisi johtaa siirtää tietoja turvallisesti, toimittaa sitä tarvittaessa.
• haasteena on saada ihmiset tuntemaan prosessi ja ymmärtämään liiketoimintaprosesseja.
• tarvitaan yhteisiä tietomalleja, jotta tietohallinnon ja tietohallinnon välinen tiedonvaihto olisi tehokasta.
• avain menestykseen on datan liittäminen koko arkkitehtuurin läpi käyttäen ei-kaupallisia, avoimia IT-standardeja.
• eräällä yrityksellä oli tapana palkata ohjausinsinöörejä, suunnittelijoita ja koneinsinöörejä suunnittelemaan moottorivaihteistoja ja voimansiirtoketjuja. Vuosien varrella kävi ilmi, että palkkausmalli ei toimi enää. Ohjaus ja mekaaninen suunnittelu kietoutuivat toisiinsa, joten se siirtyi mekatroniikan insinööreille, jotka toimivat molemmissa maailmoissa. Tämä muutos jatkuu nyt lisäämällä ihmisiä, jotka ymmärtävät fysiikkaa, analytiikkaa ja IT-teknologiaa.
• se tarjoaa ja hallinnoi Ethernet-yhteyksiä ohjaimiin, mukaan lukien konfigurointiohjaus. Automaatioinsinöörejä ei pidä kuormittaa verkoilla, vaan keskittyä valvonnan parantamiseen ja automaation optimointiin.

eri näkemykset viittaavat siihen, että organisaatioilla on erilaisia ajatuksia organisatorisista ja teknisistä lähestymistavoista.

tavoitteet

Leadership manufacturing companies alkaa kilpailla maailmanlaajuisesti ja käyttää läpitunkevaa uutta teknologiaa. Riippumatta järjestelmien, arkkitehtuurien ja organisaatiorakenteiden toteuttamisesta, on yleisesti ilmaistuja tavoitteita parantaa valmistusta, mukaan lukien kilpailukyky, tuottavuus, laatu ja asiakastyytyväisyys. Yhtenäistettyä tietoa käytetään kiinteiden ja muuttuvien varojen optimointiin. Reaaliaikaista dataa hyödyntävän toiminnan parantaminen yhdessä analytiikan kanssa tuo mukanaan monia etuja, kuten vähemmän seisokkeja, vähemmän energiankulutusta ja paremman laitteiden kokonaistehokkuuden.

koska organisaatiot pyrkivät hyötymään IT / OT-toimintojen lähentymisestä, sidosryhmien, tuotteiden omistajien ja organisaatioiden johtajien on edelleen ymmärrettävä uusia integroituja järjestelmämalleja ja opittava aloilta, jotka integroivat järjestelmiä onnistuneesti, kuten tietokone -, Internet-ja matkapuhelinteollisuus.

kaiken kaikkiaan nämä uudet teknologiat ovat haastavia ja voimaannuttavat ohjaus-ja automaatioalan ammattilaisia tuottamaan enemmän lisäarvoa järjestelmien ja valmistusprosessien aiheasiantuntijoina yrityksen tavoitteiden saavuttamiseksi.