integrált gyártási és termelési

• Bill Lydon
• InTech

összefoglaló

új informatikai és műveleti technológiai modellek

By Bill Lydon

az Informatika (IT) és az operatív technológia (OT) közötti kapcsolat az iparági fórumokon, felhasználói csoportokban, rendezvényeken és kereskedelmi kiállításokon folytatott formális és informális megbeszélések témája, sok gondolattal és véleménnyel. A különböző üzleti modellekkel és új technológiákkal, koncepciókkal és kihívásokkal rendelkező szervezetekben egyértelműen változások zajlanak, amelyek ezeket a megbeszéléseket, kísérleti projekteket és rendszerváltozásokat vezérlik. Van néhány határozott nézet az IT és az OT kapcsolatról, beleértve:

• cooperative separation
• cooperative integration
• it kezelése OT kivéve a valós idejű gép és folyamat vezérlők
• új hibrid csoportok

a sok felhasználóval folytatott megbeszélések alapján úgy tűnik, hogy az IT és az OT közötti kapcsolat a szervezetekben különböző szakaszokban van. Úgy tűnik azonban, hogy a tendencia az IT és az OT funkcionális integrációja, függetlenül a szervezeti felépítéstől, a jobb gyártás és termelés elérése érdekében.

mi az OT?

az operatív technológia tipikusan olyan hardver és szoftver, amely a fizikai folyamatok változásainak észlelésére vagy előidézésére szolgál a fizikai eszközök, beleértve a gépeket, robotokat, gyártósorokat, szelepeket, szivattyúkat és más termelési elemeket. A tényleges vezérlés valós idejű vezérlőkkel reagál a termelésre, például programozható logikai vezérlőkkel (plc), elosztott vezérlőrendszerekkel (DCSS), gépvezérlőkkel, robotokkal, folyamatvezérlőkkel és más eszközökkel, amelyek figyelik és ellenőrzik a fizikai termelést. Az OT számos szervezetben magában foglalja a felügyeleti ellenőrző és adatgyűjtő rendszereket, az ember-gép interfész kijelzőket, a történészeket és a távoli terminálegységeket. Ezek a rendszerek általában ipari vezérlési hálózatokon keresztül kommunikálnak, mint például a Modbus, az EtherNET/IP, a Profinet és az EtherCAT. Újabban a vezeték nélküli érzékelők ISA100, WirelessHART vagy saját módszerekkel kommunikálnak.

mi ez?

az információs technológia korai meghatározása megjelent 1958 novemberében Harvard Business Review cikk, “menedzsment az 1980-as években” Harold J. Leavitt és Thomas L. Whisler:

“az új technológiának még nincs egyetlen megállapított neve. Ezt nevezzük információs technológiának. Több kapcsolódó részből áll. Az egyik a nagy mennyiségű információ gyors feldolgozására szolgáló technikákat foglalja magában, amelyeket a nagy sebességű számítógép testesít meg. A második rész a statisztikai és matematikai módszerek alkalmazására összpontosít a döntéshozatali problémákra; olyan technikák képviselik, mint a matematikai programozás, és olyan módszertanok, mint az operációkutatás. A harmadik rész még folyamatban van, bár alkalmazásai még nem jelentek meg nagyon világosan; a magasabb rendű gondolkodás szimulációjából áll számítógépes programokon keresztül.”

ez még mindig nagyon jó alapvető meghatározás. Ez magában foglalja az operációkutatás kifejezést. Az operációkutatás tág meghatározása a valós cél maximális nyereségének, teljesítményének, hozamának vagy minimális veszteségének, kockázatának vagy költségeinek meghatározása. Az ipari és folyamatgyártásban Alkalmazott ipari mérnöki és műveleti kutatás két tudományágat ötvöz, amelyek a komplex rendszerek működésére összpontosítanak, hogy jobb rendszereket és működési eljárásokat fejlesszenek ki. A mai új technológiák lehetővé teszik e célok elérését.

integrált gyártás

a gyártó és feldolgozóipar hosszú ideje folytatja az egész üzlet integrálásának koncepcióját, beleértve a terméktervezést, a beszerzést, az ellátási lánc menedzsmentjét, a termelést, a karbantartást és a kimenő logisztikát. A számítógépes integrált gyártás ötlete az 1970-es évek óta vízió. a teljes gyártási vállalkozás integrációja az integrált rendszerek és az adatkommunikáció, valamint az új vezetői filozófiák felhasználásával a szervezeti és személyzeti hatékonyság javítása érdekében. Az 1970-es és 1980-as években néhány nagy autóipari és repülőgépgyártó néhány projektet hajtott végre, de a rendszerek és a technológia akkoriban nehézkes, drága és megbízhatatlan volt. Egy másik nagy kihívás a különböző szállítóktól származó alkatrészek integrálása volt, beleértve a PLC-ket, a DCS-ket, a CNC szerszámgépeket, a szállítószalagokat és a különböző kommunikációs protokollokat használó robotokat. Az Egyesült Államok és Európa között versengő adatcsere-és protokollszabványok is voltak, ami kontraproduktív volt.

Ipar 4.0, intelligens gyártás, et al.

újabban progresszív gondolkodásmód alakult ki a technológia alkalmazásában a gyártás javítása érdekében, a termelés és a kereskedelem minden aspektusának integrálásával a vállalat határain keresztül a nagyobb hatékonyság érdekében. Ezt példázza az Ipar 4.0, az intelligens gyártás, az ipari tárgyak internete és más kezdeményezések, amelyek holisztikus automatizálást, üzleti információkat és gyártási végrehajtási architektúrát folytatnak. A cél a jelentősen nagyobb termelékenység, hatékonyság és önmenedzselő termelési folyamatok, ahol az emberek, gépek, berendezések, logisztikai rendszerek és a folyamatban lévő munkák közvetlenül kommunikálnak és együttműködnek egymással. Ez a jövőkép új technológiákat és architektúrákat foglal magában az alacsony költségű tömegtermelés hatékonyságának elérése érdekében az első mennyiség rendelésre történő gyártása érdekében.

egyetlen nézet

az IT/OT konvergencia elősegíti a vállalat információinak egyetlen nézetét, és minden személynek, gépnek, érzékelőnek, PLC-nek, folyamatvezérlőnek, működtetőnek, motorvezérlő központnak és más eszköznek pontos adatokat és információkat ad a megfelelő időben, a működési hatékonyság javítása és a termelési költségek csökkentése érdekében.

döntés valós időben

a döntéseket valós időben, magasabb szintű bizalommal hozzák meg, mert több információ áll rendelkezésre az eseményről vagy az állapotról. Egy esemény kezelése egy IT/OT konvergált architektúrában zárt hurkú folyamatként fog végrehajtani, optimalizálva a termelési tényezőket. Ez magában foglalja az ügyfelek megrendelésének áramlását és keverését, az ellátási láncot, a gyártást, a gyártási folyamatokat, a kimenő logisztikát és az ügyfélszolgálatot.

Lean manufacturing ecosystem

az egyetlen gyártó vállalaton túl a termelési és logisztikai folyamatok intelligensen integrálódnak a vállalat határain túl, valós idejű lean manufacturing ökoszisztémát hozva létre, amely hatékonyabb és rugalmasabb. Ez elősegíti az intelligens értékteremtési láncokat, amelyek magukban foglalják a termék életciklusának minden szakaszát a kezdeti termékötlettől, a fejlesztéstől, a gyártástól, a felhasználástól és a karbantartástól az újrahasznosításig. Ily módon az ökoszisztéma képes kielégíteni az ügyfelek kívánságait a termékötlettől az újrahasznosításig, hogy reagáljon és folyamatosan javítson.

közös platformok

az IT és az OT csoportok hagyományosan két különálló közösségben alakultak ki, ahol szinte az összes kommunikáció, hardver és szoftver az adott közösségre jellemző volt, ami összetett IT és OT rendszerintegrációt eredményezett. Az új architektúra, amelyet a kommunikációs szabványok, a nagy teljesítményű processzorok, a webszolgáltatások és a nyílt forráskódú szoftverek elterjedése tesz lehetővé, közös környezetet biztosít az IT és az OT együttműködéséhez és integrációjához. Az IT és az OT csoportok ma már megosztják a kommunikáció és a hálózati architektúra alapjait, ami egyszerűsíti az adatok rendszerek közötti szállítását, így az IT és az OT közötti technológiai szakadék lezárul.

szervezeti és rendszerfejlődés

az új technológiák alkalmazása a hatékonyabb ipari és folyamatgyártó vállalatok elérése érdekében funkcionális változásokhoz vezet. A valós idejű vállalati erőforrás-tervezési rendszerek által vezetett új integrált gyártási és vállalati architektúrák integrálják a plant floor middleware szoftver funkcióit az edge eszközökbe, a vállalati és a felhőalapú számítástechnikába. Ennek kifejezésének hagyományosabb módja az OT integrálása. De ez nem írja le az integrált rendszerek és az edge eszközök új számítástechnikai lehetőségeit. A progresszív vállalatok kísérleti projektek végrehajtásával vizsgálják az új funkciókat szervezeti változásokkal és új rendszerekkel. Az IT és az OT integrációja lehetővé teszi a komplex gépek és részkomponenseik terepi teljesítményének aktív nyomon követését a gyártás és a folyamat működésének jobb megértése érdekében, hozzájárulva a hatékonyabb folyamatos fejlesztési programokhoz. Ezenkívül nagyobb lesz a bizalom a termelési eredményekben, ami javítja az előrejelzéseket.

iparági megbeszélés

az IT és az OT hatékonyabb műveletek létrehozása érdekében történő Konvergálását sok Felhasználó vitatja meg, és néhányan változtatásokat hajtanak végre a hatékonyabb gyártók érdekében. Ez néhány gondolat a gyártó cégektől.

a szervezeti változás példáját a 2017-es Ignition Community konferencián mutatta be a Sugar Creek Packing Co. diverzifikált és rugalmas élelmiszergyártó. A vállalat képviselője megvitatta, hogy szervezetének van-e egy személye az OT-ért, egy pedig az IT-ért, mindkettő jelentést tesz az információs igazgatónak. Leírta, hogy ez hogyan javította a szervezeti együttműködést és a működést hat gyártóüzemben, több mint 100 PLC és vezérlő eszközzel és több mint 15 000 címkével.

ezek a gondolatok a Rockwell Automation Perspectives esemény panel és a felhasználói prezentációk illusztrálják vannak különböző nézetek IT/OT. Vezetők, iparági szakértők és hat felhasználó megvitatták és megosztották a betekintést az összekapcsolt vállalkozás létrehozása felé vezető egyedi utazásaikról. A panelbeszélgetés legfontosabb megjegyzései a következőket tartalmazták:

• vezető szerepet kell vállalnia az adatok biztonságos mozgatásában, szükség esetén kézbesítve azokat.
• A kihívás az, hogy az OT-emberek ismerik a folyamatot, miközben megértik az üzleti folyamatokat.
• közös adatmodellekre van szükség az IT és az OT közötti hatékony adatcseréhez.
• A siker kulcsa az adatok összekapcsolása a teljes architektúrán keresztül nem védett, nyílt IT szabványokkal.
• az egyik vállalat vezérlőmérnököket, tervezőket és gépészmérnököket alkalmazott motoros sebességváltók és hajtóláncok tervezésére. Az évek során kiderült, hogy a bérleti modell már nem működik. A vezérlés és a gépészeti tervezés összefonódott, így áttért a mechatronikai mérnökökre, akik mindkét világban foglalkoznak. Ez a váltás most folytatódik olyan emberek hozzáadásával, akik értik a fizikát, az analitikát és az informatikai technológiát.
• Ethernet kapcsolatokat biztosít és kezel a vezérlőkhöz, beleértve a konfigurációvezérlést is. Az automatizálási mérnököket nem kell hálózatokkal terhelni, hanem a vezérlések javítására és az automatizálás optimalizálására kell összpontosítani.

a különböző nézetek azt sugallják, hogy a szervezeteknek eltérő gondolataik vannak a szervezeti és technológiai megközelítésekről.

célok

a vezető gyártó vállalatok világszerte versenyeznek, és átfogó új technológiákat alkalmaznak. Bármi legyen is a rendszerek, architektúrák és szervezeti struktúrák megvalósítása, gyakran kifejezett célok vannak a gyártás javítására, beleértve a versenyképességet, a termelékenységet, a minőséget és az ügyfelek elégedettségét. A konvergált információkat a fix és változó eszközök optimalizálására használják. A valós idejű adatok felhasználásával végzett jobb műveletek az elemzéssel párosulva számos előnnyel járnak, beleértve az alacsonyabb állásidőt, a csökkentett energiafogyasztást és a nagyobb általános berendezések hatékonyságát.

mivel a szervezetek azon dolgoznak, hogy profitáljanak az IT/OT funkciók konvergenciájából, az érdekelteknek, a terméktulajdonosoknak és a szervezeti vezetőknek továbbra is meg kell érteniük az új integrált rendszermodelleket, és tanulniuk kell olyan iparágaktól, amelyek sikeresen integrálják a rendszereket, mint például a számítógép, az Internet és a mobiltelefon-ipar.

összességében ezek az új technológiák kihívást jelentenek, és felhatalmazzák az ellenőrzési és automatizálási szakembereket arra, hogy több értéket nyújtsanak a rendszerek és a gyártási folyamatok tárgyaként a vállalati célok elérése érdekében.