integrat de fabricație și producție

• de Bill Lydon
• InTech

rezumat

noi tehnologii informaționale și modele tehnologice operaționale

de Bill Lydon

relația dintre tehnologia informației (IT) și tehnologia operațională (OT) este un subiect de discuții formale și informale la forumurile din industrie, grupuri de utilizatori, evenimente și târguri cu multe gânduri și opinii. Există în mod clar schimbări în organizații cu diferite modele de afaceri și noi tehnologii, concepte și provocări care conduc aceste discuții, proiecte pilot și schimbări de sistem. Există câteva opinii puternice despre relația IT și OT, inclusiv:

• separare cooperativă
• integrare cooperativă
• gestionarea IT OT cu excepția controalelor în timp real ale mașinilor și proceselor
• noi grupuri hibride

pe baza discuțiilor cu mulți utilizatori, relația dintre IT și OT în organizații pare să fie în diferite etape. Cu toate acestea, tendința pare a fi integrarea funcțională a IT și OT, indiferent de structura organizațională, pentru a obține o producție și o producție îmbunătățite.

ce este OT?

tehnologia operațională este de obicei definită ca hardware-ul și software-ul dedicat detectării sau provocării schimbărilor în procesele fizice prin monitorizarea directă sau controlul dispozitivelor fizice, inclusiv mașini, roboți, linii de producție, supape, pompe și alte elemente de producție. Controlul real răspunde producției cu controlere în timp real, cum ar fi Controlere logice programabile (PLC), sisteme de control distribuite (DCSs), controlere de mașini, roboți, controlere de proces și alte dispozitive care monitorizează și controlează producția fizică. OT în multe organizații cuprinde, de asemenea, sisteme de control de supraveghere și de achiziție de date, afișaje de interfață om-mașină, istorici și unități terminale la distanță. Aceste sisteme comunică de obicei folosind rețele de control industriale, cum ar fi Modbus, EtherNET/IP, Profinet și EtherCAT. Mai recent, senzorii wireless comunică folosind metode ISA100, WirelessHART sau proprietare.

ce este?

o definiție timpurie a tehnologiei informației a apărut în articolul Harvard Business Review din noiembrie 1958, „Management în anii 1980” de Harold J. Leavitt și Thomas L. Whisler:

„noua tehnologie nu are încă un singur nume stabilit. O vom numi tehnologia informației. Este compus din mai multe părți conexe. Unul include tehnici pentru procesarea rapidă a unor cantități mari de informații și este reprezentat de computerul de mare viteză. O a doua parte se concentrează în jurul aplicării metodelor statistice și matematice la problemele de luare a deciziilor; este reprezentat de tehnici precum programarea matematică și de metodologii precum cercetarea operațională. O a treia parte este în perspectivă, deși aplicațiile sale nu au apărut încă foarte clar; constă în simularea gândirii de ordin superior prin programe de calculator.”

aceasta este încă o definiție fundamentală destul de bună. Acesta include termenul de cercetare operațională. O definiție largă a cercetării operaționale determină profitul maxim, performanța, randamentul sau pierderea minimă, riscul sau costul unui obiectiv din lumea reală. Ingineria industrială și cercetarea operațională aplicată producției industriale și de proces combină două discipline axate pe funcționarea sistemelor complexe pentru a dezvolta sisteme și proceduri operaționale mai bune. Noile tehnologii de astăzi permit atingerea acestor obiective.

producție integrată

industriile de fabricație și proces urmăresc conceptul de integrare a întregii afaceri, inclusiv proiectarea produselor, achizițiile, gestionarea lanțului de aprovizionare, producția, Întreținerea și logistica de ieșire, pentru o lungă perioadă de timp. Ideea fabricării integrate a computerului a fost o viziune încă din anii 1970. este definită ca integrarea întreprinderii totale de producție prin utilizarea sistemelor integrate și a comunicării de date cuplate cu noi filozofii manageriale pentru a îmbunătăți eficiența organizațională și a personalului. În anii 1970 și 1980, unii producători mari de automobile și aerospațiale au implementat un număr mic de proiecte, dar sistemele și tehnologia de atunci erau greoaie, scumpe și nesigure. O altă provocare majoră a fost integrarea componentelor de la diferiți furnizori, inclusiv PLC-uri, DCSs, mașini-unelte CNC, transportoare și roboți folosind diferite protocoale de comunicații. Au existat, de asemenea, schimburi de date concurente și standarde de protocol între SUA și Europa, ceea ce a fost contraproductiv.

Industry 4.0, smart manufacturing și colab.

mai recent, o linie progresivă de gândire a dezvoltat în aplicarea tehnologiei pentru a îmbunătăți de fabricație cu integrarea tuturor aspectelor legate de producție și comerț dincolo de granițele companiei pentru o mai mare eficiență. Este exemplificat de Industry 4.0, smart manufacturing, Industrial Internet of Things și alte inițiative care urmăresc o automatizare holistică, informații de afaceri și arhitectură de execuție a producției. Obiectivele sunt productivitatea, eficiența și auto-gestionarea proceselor de producție semnificativ mai mari, în care oamenii, mașinile, echipamentele, sistemele logistice și munca în proces comunică și cooperează direct între ele. Această viziune include noi tehnologii și arhitecturi pentru a obține eficiențe de producție în masă cu costuri reduse pentru fabricarea la comandă a cantității unu.

vizualizare unică

convergența IT/OT promovează o singură vizualizare a informațiilor unei întreprinderi și oferă fiecărei persoane, mașini, senzori, PLC, controler de proces, actuator, centru de control al motorului și alte dispozitive date și informații exacte într-un context acționabil la momentul potrivit pentru a îmbunătăți eficiența operațională și a reduce costurile de producție.

decizie în timp real

deciziile vor fi luate în timp real cu niveluri mai ridicate de încredere, deoarece vor fi disponibile mai multe informații cu privire la eveniment sau condiție. Gestionarea unui eveniment într-o arhitectură convergentă IT/OT se va executa ca un proces în buclă închisă, optimizând factorii de producție. Aceasta include fluxul și mixul comenzilor clienților, lanțul de aprovizionare, producția, procesele de producție, logistica de ieșire și serviciul pentru clienți.

Lean manufacturing ecosystem

dincolo de o singură companie de producție, procesele de producție și logistică sunt integrate inteligent peste granițele companiei, creând un ecosistem de producție lean în timp real, care este mai eficient și mai flexibil. Acest lucru facilitează lanțurile inteligente de creare a valorii care includ toate fazele ciclului de viață al produsului, de la ideea inițială a produsului, dezvoltarea, producția, utilizarea și întreținerea până la reciclare. În acest fel, ecosistemul poate satisface dorințele clienților pentru ca totul, de la ideea produsului la reciclare, să fie receptiv și să aducă îmbunătățiri continue.

platforme comune

grupurile IT și OT s-au dezvoltat în mod tradițional în două comunități separate, unde aproape toate comunicațiile, hardware-ul și software-ul erau specifice acelei comunități, rezultând integrarea complexă a sistemelor IT și OT. Noua arhitectură, activată de proliferarea standardelor de comunicare, procesoare puternice, servicii web și software open source, oferă un mediu comun pentru colaborarea și integrarea IT și OT. Grupurile IT și OT împărtășesc acum fundamentele în comunicații și arhitectura rețelei, ceea ce simplifică transportul datelor între sisteme, astfel încât diviziunea tehnologică dintre IT și OT se închide.

evoluție organizațională și de sistem

aplicarea noilor tehnologii pentru a realiza companii industriale și de producție de proces mai eficiente duce la schimbări funcționale. Noile arhitecturi integrate de fabricație și întreprindere conduse de sisteme de planificare a resurselor întreprinderii în timp real integrează funcțiile software middleware plant floor în dispozitive edge, enterprise și cloud computing. Un mod mai tradițional de a exprima acest lucru este OT este integrat în ea. Dar acest lucru nu descrie toate noile posibilități ale sistemelor integrate și ale noilor computere în dispozitivele edge. Companiile progresive explorează noua funcționalitate cu schimbări organizaționale și noi sisteme prin implementarea proiectelor pilot. Integrarea IT și OT aduce capacitatea de a monitoriza în mod activ performanța pe teren a mașinilor complexe și a subcomponentelor acestora pentru a înțelege mai bine producția și funcționarea proceselor, contribuind la programe de îmbunătățire continuă mai eficiente. În plus, va exista o mai mare încredere în rezultatele producției care vor îmbunătăți previziunile.

discuție Industrie

convergente IT și OT pentru a crea operațiuni mai eficiente este discutată de mulți utilizatori, iar unele fac modificări pentru a fi producători mai eficienți. Acestea sunt câteva gânduri ale companiilor producătoare.

un exemplu de schimbare organizațională a fost prezentat la Conferința comunității Ignition din 2017 de către Sugar Creek Packing Co., un producător de alimente diversificat și flexibil. Un reprezentant al companiei a discutat despre modul în care organizația sa are o persoană responsabilă pentru OT și una pentru aceasta, ambele raportând ofițerului șef de informații. El a descris modul în care această cooperare și operațiuni organizaționale îmbunătățite pe șase site-uri de producție cu mai mult de 100 de PLC și dispozitive de control și mai mult de 15.000 de etichete.

aceste gânduri dintr-un panou de evenimente Rockwell Automation Perspectives și prezentările utilizatorilor ilustrează că există opinii diferite despre acesta/OT. Managerii, experții din industrie și șase utilizatori au discutat și au împărtășit informații despre călătoriile lor unice către crearea unei întreprinderi conectate. Principalele observații ale grupului de discuții au inclus aceste observații:

• ar trebui să preia conducerea pentru a muta datele în siguranță, livrându-le atunci când este necesar.
• provocarea este de a avea oameni OT familiarizați cu procesul în timp ce înțelegerea proceselor de afaceri.
• sunt necesare modele comune de date pentru schimbul eficient de date între IT și OT.
• cheia succesului este conectarea datelor prin întreaga arhitectură folosind standarde it nonproprietare, deschise.
• o companie obișnuia să angajeze ingineri de control, designeri și ingineri mecanici pentru a proiecta cutii de viteze cu motor și lanțuri de acționare. De-a lungul anilor, a constatat că modelul de angajare nu mai funcționează. Controlul și designul mecanic s-au împletit, așa că s-au mutat la inginerii mecatronici care se ocupă în ambele lumi. Această schimbare continuă acum cu adăugarea de oameni care înțeleg fizica, analiza și tehnologia IT.
• oferă și gestionează conexiunile Ethernet la controlere, inclusiv controlul configurației. Inginerii de automatizare nu ar trebui să fie împovărați de rețele, ci concentrați pe îmbunătățirea controalelor și optimizarea automatizării.

diferitele opinii exprimate sugerează că organizațiile au gânduri diferite cu privire la abordările organizaționale și tehnologice.

obiective

companiile producătoare de Leadership încep să concureze la nivel mondial și să utilizeze noi tehnologii omniprezente. Indiferent de forma implementării sistemelor, arhitecturilor și structurilor organizaționale, există obiective exprimate în mod obișnuit pentru a îmbunătăți producția, inclusiv competitivitatea, productivitatea, calitatea și satisfacția clienților. Informațiile convergente sunt utilizate pentru a optimiza activele fixe și variabile. Operațiunile îmbunătățite folosind date în timp real, împreună cu analizele, aduc multe beneficii, inclusiv timpi de nefuncționare mai mici, consum redus de energie și eficiență generală mai mare a echipamentelor.

pe măsură ce organizațiile lucrează pentru a beneficia de convergența funcțiilor IT/OT, părțile interesate, proprietarii de produse și managerii organizaționali trebuie să continue să înțeleagă noile modele de sisteme integrate și să învețe de la industriile care integrează sistemele cu succes, cum ar fi industria computerelor, Internetului și telefonului mobil.

în ansamblu, aceste noi tehnologii sunt provocatoare și împuternicesc profesioniștii în control și automatizare să ofere mai multă valoare ca sisteme și experți în materie de proces de fabricație pentru a atinge obiectivele corporative.