Integrated manufacturing and production

• door Bill Lydon
• InTech

samenvatting

nieuwe modellen voor informatietechnologie en operationele technologie

door Bill Lydon

de relatie tussen informatietechnologie (IT) en operationele technologie (OT) is een onderwerp van formele en informele discussies op industriefora, gebruikersgroepen, evenementen en beurzen met veel gedachten en meningen. Er zijn duidelijk veranderingen gaande in organisaties met verschillende bedrijfsmodellen en nieuwe technologie, concepten en uitdagingen die deze discussies, pilotprojecten en systeemwijzigingen aanjagen. Er zijn een aantal sterke meningen over de IT en OT relatie, waaronder:

• coöperatieve scheiding
• coöperatieve integratie
• IT-beheer van OT behalve voor real-time machine-en procesbesturing
• nieuwe hybride groepen

op basis van discussies met veel gebruikers lijkt de relatie tussen IT en OT in organisaties zich in verschillende stadia te bevinden. De trend lijkt echter wel de functionele integratie van IT en OT te zijn, ongeacht de organisatiestructuur, om betere productie en productie te bereiken.

Wat is OT?

operationele technologie wordt doorgaans gedefinieerd als de hardware en software die bestemd is om veranderingen in fysische processen te detecteren of teweeg te brengen door directe bewaking of besturing van fysieke apparaten, waaronder machines, robots, productielijnen, kleppen, pompen en andere productie-elementen. De werkelijke besturing reageert op de productie met real-time controllers, zoals programmable logic controllers (PLC ‘ s), distributed control systems (DCSs), machine controllers, robots, proces controllers en andere apparaten die de fysieke productie bewaken en controleren. OT in veel organisaties omvat ook toezicht controle en data acquisitie systemen, mens-machine interface displays, historici, en remote terminal units. Deze systemen communiceren meestal via industriële besturingsnetwerken, zoals Modbus, EtherNET/IP, Profinet en EtherCAT. Meer recent communiceren draadloze sensoren met ISA100, WirelessHART of eigen methoden.

Wat is het?Een vroege definitie van informatietechnologie verscheen in november 1958 in het Harvard Business Review artikel, “Management in the 1980s”door Harold J. Leavitt en Thomas L. Whisler:

” The new technology does not yet have a single established name. Wij zullen het informatietechnologie noemen. Het is samengesteld uit verschillende verwante delen. Men omvat technieken voor het snel verwerken van grote hoeveelheden informatie, en het wordt belichaamd door de hoge snelheidscomputer. Een tweede deel draait om de toepassing van statistische en wiskundige methoden op besluitvormingsproblemen; het wordt vertegenwoordigd door technieken zoals wiskundig programmeren, en door methodologieën zoals operations research. Een derde deel is in aantocht, hoewel de toepassingen ervan nog niet duidelijk naar voren zijn gekomen; het bestaat uit de simulatie van hogere-orde denken door middel van computerprogramma ‘ s.”

dit is nog steeds een vrij goede fundamentele definitie. Het omvat de term operations research. Een brede definitie van operations research is het bepalen van de maximale winst, prestaties, opbrengst of minimale verlies, risico, of kosten van een real-world doelstelling. Industriële engineering en operationeel onderzoek toegepast op industriële en procesproductie combineren twee disciplines gericht op de werking van complexe systemen om betere systemen en operationele procedures te ontwikkelen. De nieuwe technologieën van vandaag maken het mogelijk om deze doelstellingen te bereiken.

Integrated manufacturing

de verwerkende industrie en de procesindustrie streven al lange tijd naar integratie van het gehele bedrijf, met inbegrip van productontwerp, inkoop, supply chain management, productie, onderhoud en uitgaande logistiek. Het idee van computer geïntegreerde productie is een visie sinds de jaren 1970. het wordt gedefinieerd als de integratie van de totale productie onderneming door het gebruik van geïntegreerde systemen en datacommunicatie in combinatie met nieuwe management filosofieën om organisatorische en personeel efficiëntie te verbeteren. In de jaren zeventig en tachtig voerden enkele grote auto-en lucht-en ruimtevaartfabrikanten een klein aantal projecten uit, maar de systemen en technologie waren destijds omslachtig, duur en onbetrouwbaar. Een andere grote uitdaging was de integratie van componenten van verschillende leveranciers, waaronder PLC ‘ s, DCSs, CNC-gereedschapswerktuigen, transportbanden en robots die verschillende communicatieprotocollen gebruiken. Er waren ook concurrerende data interchange en protocol normen tussen de VS en Europa, die contraproductief was.

Industry 4.0, smart manufacturing, et al.Meer recentelijk heeft zich een progressieve denkwijze ontwikkeld bij de toepassing van technologie om de fabricage te verbeteren met de integratie van alle aspecten van productie en handel over de bedrijfsgrenzen heen voor meer efficiëntie. Het wordt geïllustreerd door Industrie 4.0, smart manufacturing, Industrial Internet of Things, en andere initiatieven die een holistische automatisering nastreven, bedrijfsinformatie\, en productie uitvoering architectuur. De doelen zijn een aanzienlijk hogere productiviteit, efficiëntie en zelfmanagement van productieprocessen waarbij mensen, machines, apparatuur, logistieke systemen en processen direct met elkaar communiceren en samenwerken. Deze visie omvat nieuwe technologieën en architecturen om goedkope massaproductie-efficiëntieverbeteringen te bereiken voor de productie op maat van kwantiteit 1.

Single view

IT / OT-convergentie bevordert een single view van de informatie van een onderneming en geeft elke persoon, machine, sensor, PLC, procesregelaar, actuator, motorbesturingscentrum en ander apparaat nauwkeurige gegevens en informatie in een bruikbare context op het juiste moment om de operationele efficiëntie te verbeteren en de productiekosten te verlagen.

beslissing in real time

beslissingen zullen in real time worden genomen met een hoger betrouwbaarheidsniveau, omdat er meer informatie beschikbaar zal zijn over de gebeurtenis of toestand. Het beheer van een evenement in een IT/OT geconvergeerde architectuur zal worden uitgevoerd als een closed-loop proces, waarbij de productiefactoren worden geoptimaliseerd. Dit omvat customer order flow en mix, supply chain, productie, productieprocessen, uitgaande logistiek en klantenservice.

Lean manufacturing ecosystem

de productie-en logistieke processen gaan verder dan één productiebedrijf en worden op intelligente wijze geïntegreerd over de bedrijfsgrenzen heen, waardoor een realtime lean manufacturing ecosysteem ontstaat dat efficiënter en flexibeler is. Dit vergemakkelijkt slimme waardeketens die alle fasen van de levenscyclus van het product omvatten, van het oorspronkelijke productidee, de ontwikkeling, de productie, het gebruik en het onderhoud tot en met de recycling. Op deze manier kan het ecosysteem tegemoet komen aan de wensen van de klant, van productidee tot recycling om responsief te zijn en voortdurend verbeteringen aan te brengen.

gemeenschappelijke platforms

IT-en OT-groepen werden traditioneel ontwikkeld in twee afzonderlijke gemeenschappen waar bijna alle communicatie, hardware en software specifiek voor die gemeenschap waren, wat resulteerde in complexe IT-en OT-systeemintegratie. De nieuwe architectuur, mogelijk gemaakt door de proliferatie van communicatiestandaarden, krachtige processors, webdiensten en open source software, biedt een gemeenschappelijke omgeving voor IT en OT samenwerking en integratie. IT-en OT-groepen Delen nu basisprincipes in communicatie-en netwerkarchitectuur, wat het transport van gegevens tussen systemen vereenvoudigt, waardoor de technologische kloof tussen IT en OT kleiner wordt.

organisatorische en systeemevolutie

de toepassing van nieuwe technologieën om efficiëntere industriële en procesbedrijven tot stand te brengen, leidt tot functionele veranderingen. De nieuwe geïntegreerde productie-en ondernemingsarchitecturen onder leiding van real-time enterprise resource planning systemen integreren plant floor middleware software functies in edge apparaten, enterprise, en cloud computing. Een meer traditionele manier om dit uit te drukken is dat OT erin wordt geïntegreerd. Maar dit beschrijft niet alle nieuwe mogelijkheden van geïntegreerde systemen en nieuwe computing in edge-apparaten. Vooruitstrevende bedrijven verkennen de nieuwe functionaliteit met organisatorische veranderingen en nieuwe systemen door pilotprojecten uit te voeren. De integratie van IT en OT biedt de mogelijkheid om de veldprestaties van complexe machines en hun subcomponenten actief te monitoren om productie en procesverrichting beter te begrijpen, wat bijdraagt aan effectievere programma ‘ s voor continue verbetering. Bovendien zal er meer vertrouwen zijn in de productieresultaten, waardoor de prognoses zullen verbeteren.

Industriediscussie

convergerende IT en OT om effectievere operaties te creëren wordt door veel gebruikers besproken, en sommigen maken veranderingen om efficiëntere fabrikanten te worden. Dit zijn enkele gedachten van productiebedrijven.

een voorbeeld van een organisatorische verandering werd gepresenteerd op de 2017 Ignition Community Conference door Sugar Creek Packing Co., een gediversifieerde en flexibele voedselfabrikant. Een vertegenwoordiger van het bedrijf besprak hoe zijn organisatie één persoon heeft die verantwoordelijk is voor OT en één persoon die verantwoordelijk is voor OT, waarbij beide rapporteerden aan de chief information officer. Hij beschreef hoe deze verbeterde organisatorische samenwerking en operaties over zes productielocaties met meer dan 100 PLC-en controllerapparaten en meer dan 15.000 tags.

deze gedachten vanuit een Rockwell Automation Perspectives event panel en gebruikerspresentaties illustreren dat er verschillende opvattingen over IT / OT zijn. Managers, experts uit de branche en zes gebruikers bespraken en deelden inzichten over hun unieke reis naar het creëren van een verbonden onderneming. De belangrijkste opmerkingen van de paneldiscussie waren deze opmerkingen.:

• het moet het voortouw nemen om gegevens veilig te verplaatsen en te leveren wanneer dat nodig is.
• de uitdaging is OT-mensen vertrouwd te maken met het proces en tegelijkertijd bedrijfsprocessen te begrijpen.
• gemeenschappelijke gegevensmodellen zijn vereist voor een efficiënte uitwisseling van gegevens tussen IT en OT.
• de sleutel tot succes is het verbinden van de gegevens door de gehele architectuur met behulp van niet-eigen open it-standaarden.
• een bedrijf huurde regelingenieurs, ontwerpers en werktuigbouwkundigen in om motorreductoren en aandrijfkettingen te ontwerpen. In de loop der jaren, het bleek dat het inhuren van model niet meer werkt. De besturing en het mechanische ontwerp werden met elkaar verweven, dus het verschoof naar mechatronica ingenieurs die in beide werelden handelen. Die verschuiving gaat nu door met de toevoeging van mensen die de fysica, analytics en IT-technologie begrijpen.
• het levert en beheert Ethernetverbindingen met controllers, inclusief Configuratiebeheer. Automation engineers moeten niet worden belast met netwerken, maar zich richten op het verbeteren van de controles en het optimaliseren van de automatisering.

de verschillende meningen wijzen erop dat organisaties verschillende opvattingen hebben over organisatorische en technologische benaderingen.

doelstellingen

toonaangevende productiebedrijven beginnen wereldwijd te concurreren en maken gebruik van alomtegenwoordige nieuwe technologieën. Ongeacht de vorm van de implementatie van systemen, architecturen en organisatiestructuren, zijn er vaak uitgesproken doelen om de productie te verbeteren, met inbegrip van concurrentievermogen, productiviteit, kwaliteit en klanttevredenheid. Geconvergeerde informatie wordt gebruikt om vaste en variabele activa te optimaliseren. Verbeterde bewerkingen met behulp van realtime gegevens, in combinatie met analyses, bieden vele voordelen, waaronder een lagere uitvaltijd, een lager energieverbruik en een hogere algehele effectiviteit van de apparatuur.Aangezien organisaties werken om te profiteren van de convergentie van IT/OT-functies, moeten belanghebbenden, producteigenaren en organisatorische managers nieuwe geïntegreerde systeemmodellen blijven begrijpen en leren van industrieën die systemen met succes integreren, zoals de computer -, Internet-en mobiele-telefoonindustrie.

over het algemeen vormen deze nieuwe technologieën een uitdaging en geven zij controle-en automatiseringsprofessionals de mogelijkheid om meer waarde te leveren als deskundigen op het gebied van systemen en fabricageprocessen om bedrijfsdoelstellingen te bereiken.