Zintegrowana produkcja i produkcja

• autor: Bill Lydon
• InTech

podsumowanie

nowe modele technologii informatycznych i operacyjnych

by Bill Lydon

związek między technologią informacyjną (IT) A technologią operacyjną (OT) jest tematem formalnych i nieformalnych dyskusji na forach branżowych, grupach użytkowników, wydarzeniach i targach z wieloma przemyśleniami i opiniami. Wyraźnie zachodzą zmiany w organizacjach z różnymi modelami biznesowymi i nowymi technologiami, koncepcjami i wyzwaniami, które napędzają te dyskusje, projekty pilotażowe i zmiany systemowe. Istnieją pewne mocne poglądy na temat relacji IT I OT, w tym:

• rozdzielenie spółdzielni
• integracja spółdzielni
• zarządzanie IT OT z wyjątkiem maszyn czasu rzeczywistego i kontroli procesów
• nowe grupy hybrydowe

na podstawie dyskusji z wieloma użytkownikami relacje między IT a OT w organizacjach wydają się być na różnych etapach. Wydaje się jednak, że trend polega na funkcjonalnej integracji IT I OT, niezależnie od struktury organizacyjnej, w celu osiągnięcia poprawy produkcji i produkcji.

co to jest OT?

Technologia operacyjna jest zazwyczaj definiowana jako sprzęt i oprogramowanie przeznaczone do wykrywania lub powodowania zmian w procesach fizycznych poprzez bezpośrednie monitorowanie lub sterowanie urządzeniami fizycznymi, w tym maszynami, robotami, liniami produkcyjnymi, zaworami, pompami i innymi elementami produkcji. Rzeczywista Kontrola odpowiada na produkcję za pomocą sterowników czasu rzeczywistego, takich jak programowalne sterowniki logiczne (Plc), rozproszone systemy sterowania (DCSs), sterowniki maszyn, Roboty, sterowniki procesów i inne urządzenia, które monitorują i kontrolują fizyczną produkcję. OT w wielu organizacjach obejmuje również systemy kontroli i akwizycji danych, wyświetlacze interfejsów człowiek-maszyna, historycy i zdalne jednostki terminalowe. Systemy te zazwyczaj komunikują się za pomocą przemysłowych sieci sterowania, takich jak Modbus, EtherNET/IP, Profinet i EtherCAT. Ostatnio bezprzewodowe czujniki komunikują się za pomocą ISA100, WirelessHART lub zastrzeżonych metod.

Co to jest?

wczesna definicja technologii informacyjnej pojawiła się w artykule Harvard Business Review z listopada 1958 roku, „Management in the 1980s” autorstwa Harolda J. Leavitta i Thomasa L. Whislera:

„nowa technologia nie ma jeszcze jednej ustalonej nazwy. Nazwiemy to informatyką. Składa się z kilku powiązanych części. Jeden obejmuje techniki szybkiego przetwarzania dużych ilości informacji i jest uosabiany przez szybki komputer. Druga część koncentruje się wokół zastosowania metod statystycznych i matematycznych do problemów decyzyjnych; jest reprezentowany przez techniki takie jak programowanie matematyczne, oraz przez metodologie takie jak badania operacyjne. Trzecia część jest w offing, choć jego zastosowania nie pojawiły się jeszcze bardzo wyraźnie; składa się z symulacji myślenia wyższego rzędu za pomocą programów komputerowych.”

to wciąż całkiem dobra definicja fundamentalna. Obejmuje ona termin badania operacyjne. Szeroka definicja badań operacyjnych określa maksymalny zysk, wydajność, wydajność lub minimalną stratę, ryzyko lub koszt jakiegoś rzeczywistego celu. Inżynieria przemysłowa i badania operacyjne stosowane do produkcji przemysłowej i procesowej łączą dwie dyscypliny skoncentrowane na działaniu złożonych systemów w celu opracowania lepszych systemów i procedur operacyjnych. Dzisiejsze nowe technologie umożliwiają osiągnięcie tych celów.

Zintegrowana produkcja

branże produkcyjne i procesowe od dawna realizują koncepcję integracji całej działalności, w tym projektowania produktu, zaopatrzenia, zarządzania łańcuchem dostaw, produkcji, konserwacji i logistyki wychodzącej. Idea computer integrated manufacturing była wizją od 1970 roku. jest ona zdefiniowana jako integracja całego przedsiębiorstwa produkcyjnego za pomocą zintegrowanych systemów i komunikacji danych w połączeniu z nowymi filozofiami zarządzania w celu poprawy efektywności organizacyjnej i personalnej. W latach 70. i 80. niektórzy wielcy producenci motoryzacyjni i lotniczy realizowali niewielką liczbę projektów, ale systemy i technologia w tym czasie były uciążliwe, drogie i zawodne. Kolejnym dużym wyzwaniem była integracja komponentów różnych dostawców, w tym sterowników PLC, DCSs, obrabiarek CNC, przenośników i robotów wykorzystujących różne protokoły komunikacyjne. Istniały również konkurencyjne standardy wymiany danych i protokołów między USA a Europą, co przyniosło odwrotne efekty.

Industry 4.0, smart manufacturing, et al.

ostatnio rozwinęła się postępowa linia myślenia w zakresie stosowania technologii w celu poprawy produkcji dzięki integracji wszystkich aspektów produkcji i handlu ponad granicami firmy w celu zwiększenia wydajności. Przykładem jest Przemysł 4.0, Inteligentna produkcja, przemysłowy Internet Rzeczy i inne inicjatywy realizujące holistyczną automatyzację, informacje biznesowe i architekturę realizacji produkcji. Celem jest znacznie wyższa produktywność, wydajność i samodzielne zarządzanie procesami produkcyjnymi, w których ludzie, maszyny, urządzenia, systemy logistyczne i praca w procesie komunikują się i współpracują ze sobą bezpośrednio. Wizja ta obejmuje nowe technologie i architektury w celu osiągnięcia wydajności produkcji masowej przy niskich kosztach produkcji na zamówienie w ilości pierwszej.

pojedynczy widok

konwergencja IT/OT Promuje pojedynczy widok Informacji przedsiębiorstwa i zapewnia każdej osobie, maszynie, czujnikowi, sterownikowi procesowemu, siłownikowi, centrum sterowania silnikiem i innym urządzeniom dokładne dane i informacje w użytecznym kontekście we właściwym czasie, aby poprawić wydajność operacyjną i obniżyć koszty produkcji.

decyzja w czasie rzeczywistym

decyzje będą podejmowane w czasie rzeczywistym z wyższym poziomem pewności, ponieważ więcej informacji będzie dostępnych na temat zdarzenia lub warunku. Zarządzanie eventem w architekturze konwergentnej IT / OT będzie realizowane jako proces w pętli zamkniętej, optymalizując czynniki produkcji. Obejmuje to przepływ i mieszanie zamówień klienta, łańcuch dostaw, produkcję, procesy produkcyjne, logistykę wychodzącą i obsługę klienta.

ekosystem Lean manufacturing

wychodząc poza jedną firmę produkcyjną, procesy produkcyjne i logistyczne są inteligentnie zintegrowane ponad granicami firmy, tworząc ekosystem lean manufacturing w czasie rzeczywistym, który jest bardziej wydajny i elastyczny. Ułatwia to inteligentne łańcuchy tworzenia wartości, które obejmują wszystkie fazy cyklu życia produktu, od początkowego pomysłu, rozwoju, produkcji, użytkowania i konserwacji po recykling. W ten sposób ekosystem może zaspokoić życzenia klientów dotyczące wszystkiego, od pomysłu na produkt po recykling, aby reagować i stale wprowadzać ulepszenia.

wspólne platformy

grupy IT I OT tradycyjnie rozwijały się w dwóch oddzielnych społecznościach, w których prawie cała komunikacja, sprzęt i oprogramowanie były specyficzne dla tej społeczności, co skutkowało złożoną integracją systemów IT I OT. Nowa architektura, umożliwiona przez mnogość standardów komunikacyjnych, wydajnych procesorów, usług internetowych i oprogramowania open source, zapewnia wspólne środowisko do współpracy i integracji IT I OT. Grupy IT I OT mają teraz wspólne podstawy w komunikacji i architekturze sieci, co upraszcza transport danych między systemami, a tym samym zmniejsza się podział technologiczny między IT I OT.

ewolucja organizacji i systemu

zastosowanie nowych technologii w celu osiągnięcia bardziej wydajnych przedsiębiorstw przemysłowych i produkcyjnych prowadzi do zmian funkcjonalnych. Nowe zintegrowane architektury produkcyjne i korporacyjne oparte na systemach planowania zasobów przedsiębiorstwa w czasie rzeczywistym integrują funkcje oprogramowania middleware w urządzeniach brzegowych, przedsiębiorstwach i chmurze obliczeniowej. Bardziej tradycyjnym sposobem wyrażania tego jest integracja z nim OT. Ale to nie opisuje wszystkich nowych możliwości zintegrowanych systemów i nowych obliczeń w urządzeniach brzegowych. Postępowe firmy badają nowe funkcjonalności wraz ze zmianami organizacyjnymi i nowymi systemami, wdrażając projekty pilotażowe. Integracja IT I OT umożliwia aktywne monitorowanie wydajności złożonych maszyn i ich podzespołów w terenie w celu lepszego zrozumienia działania produkcji i procesu, przyczyniając się do bardziej skutecznych programów ciągłego doskonalenia. Ponadto zwiększy się zaufanie do wyników produkcji, które poprawią prognozy.

dyskusja branżowa

łączenie IT I OT w celu stworzenia bardziej efektywnych operacji jest omawiane przez wielu użytkowników, a niektórzy wprowadzają zmiany, aby być bardziej wydajnymi producentami. Oto kilka myśli z firm produkcyjnych.

przykład zmiany organizacyjnej został przedstawiony na konferencji społeczności Ignition 2017 Przez Sugar Creek Packing Co., zróżnicowany i elastyczny producent żywności. Przedstawiciel firmy omówił, w jaki sposób jego organizacja ma jedną osobę odpowiedzialną za OT i jedną za IT, z obiema raportami do dyrektora ds. informacji. Opisał, w jaki sposób usprawniło to współpracę organizacyjną i operacje w sześciu zakładach produkcyjnych z ponad 100 sterownikami PLC i sterownikami oraz ponad 15 000 znaczników.

te myśli z Panelu zdarzeń Rockwell Automation Perspectives i prezentacji użytkowników ilustrują istnieją różne poglądy na temat IT / OT. Menedżerowie, eksperci branżowi i sześciu użytkowników dyskutowało i dzieliło się spostrzeżeniami na temat ich unikalnych podróży w kierunku tworzenia połączonego przedsiębiorstwa. Najważniejsze uwagi z dyskusji panelowej zawierały te spostrzeżenia:

• powinien przejąć inicjatywę, aby bezpiecznie przenosić dane, dostarczając je w razie potrzeby.
• wyzwaniem jest zaznajomienie ludzi OT z procesem przy jednoczesnym zrozumieniu procesów biznesowych.
• do efektywnej wymiany danych między IT a OT wymagane są wspólne modele danych.
• kluczem do sukcesu jest łączenie danych przez całą architekturę przy użyciu niezastrzeżonych, otwartych standardów IT.
• jedna firma zatrudniała inżynierów sterowania, projektantów i inżynierów mechaników do projektowania przekładni silnikowych i łańcuchów napędowych. Z biegiem lat okazało się, że model zatrudniania już nie działa. Sterowanie i konstrukcja mechaniczna splecione, więc przeniósł się do inżynierów mechatroniki, którzy zajmują się w obu światach. Ta zmiana jest kontynuowana teraz z dodaniem ludzi, którzy rozumieją fizykę, analitykę i technologię IT.
• zapewnia i zarządza połączeniami Ethernet ze sterownikami, w tym kontrolą konfiguracji. Inżynierowie automatyki nie powinni być obciążeni sieciami, ale skupieni na poprawie sterowania i optymalizacji automatyzacji.

różne poglądy sugerują, że organizacje mają różne myśli na temat podejścia organizacyjnego i technologicznego.

cele

wiodące firmy produkcyjne zaczynają konkurować na całym świecie i wykorzystują wszechobecne nowe technologie. Niezależnie od formy wdrażania systemów, architektury i struktur organizacyjnych, są powszechnie wyrażone cele poprawy produkcji, w tym konkurencyjności, produktywności, jakości i zadowolenia klienta. Konwergentne informacje są wykorzystywane do optymalizacji aktywów trwałych i zmiennych. Usprawnione operacje z wykorzystaniem danych w czasie rzeczywistym w połączeniu z analizą przynoszą wiele korzyści, w tym krótsze przestoje, mniejsze zużycie energii i wyższą ogólną efektywność sprzętu.

ponieważ organizacje pracują nad korzystaniem z konwergencji funkcji IT/OT, interesariusze, właściciele produktów i kierownicy organizacji muszą nadal rozumieć nowe modele zintegrowanych systemów i uczyć się od branż, które skutecznie integrują systemy, takich jak branże komputerowe, internetowe i komórkowe.

ogólnie rzecz biorąc, te nowe technologie stanowią wyzwanie i umożliwiają specjalistom ds. sterowania i automatyzacji dostarczanie większej wartości jako ekspertom ds. systemów i procesów produkcyjnych w celu osiągnięcia celów korporacyjnych.