Új időszámítás a gyártásautomatizálásban 1. rész

Ipar 4.0: a negyedik ipari forradalom

2019. június 03., hétfő, 06:00

Címkék: automatizálás digitalizálás Festo ipar 4.0 IT IT infrastruktúra IT menedzsment kiberfizikai rendszer

Törékeny világunkat ősidők óta körülveszi a földi élet kialakulásához és mindennapi létünkhöz nélkülözhetetlen légkör. Az utóbbi évtizedekben egy új, virtuális „atmoszféra” kezdett körvonalazódni, amely ma már szinte ugyanolyan fontos része életünknek, mint a belélegzett levegő. Ez a mind sűrűbb adat- és információfelhő nemcsak a termelő cégek működésének elengedhetetlen feltétele, de hivatalos és magánéletünk kommunikációját is ez teszi lehetővé.

Az információs és adatátviteli technológiák a hagyományos ipari folyamatokkal kombinálva mintegy egymásba olvasztják a valóságos és a virtuális világot, ezzel gyökeresen megváltoztatva a termelési módszereket és a hatékony munka feltételeit. Az adat, a releváns információ a termelési folyamat egyik legfontosabb étékévé vált. Ez a forradalmi fejlődési irány – bár összes hatását és eredményét még nem ismerhetjük – már nevet is kapott: ipar 4.0.

A technológia fejlődését ösztönző tényezők értelemszerűen összhangban vannak korunk ipari, kereskedelmi és társadalmi jelenségeivel. A legjellemzőbbek: az ügyfelek specifikus igényei (változó szükségletek és „testre szabott” megoldások stb.); társadalmi változások (demográfiai jelenségek, egyre magasabb képzettségi igények, ember-gép kapcsolatok stb.); fenntarthatóság (energiahatékonyság, károsanyag-kibocsátás, hulladékhasznosítás stb.); technológiai változások (digitális hálózatok, decentralizált intelligencia, digitális és virtuális gyárak stb.).

A jövő gyárában a digitális hálózatba kötött gyártóegységek „plug-and-produce” képességgel felvértezett intelligens alkatrészekből épülnek fel. A gyártási folyamat virtuális emulációja lehetővé teszi a gyors, automatizált gyártásindítást és -átkonfigurálást. A hálózatban működő részegységek a pillanatnyi feladatnak megfelelően behívhatók a gyártásba, így kapacitásuk optimálisan kihasználható. A teljes termelőrendszer gyorsan alkalmazkodik a megrendelések változásaihoz, és a feladatok megfelelő átcsoportosításával a meghibásodott gépeket is helyettesíteni tudja. Egyre nagyobb szerepet kap az ember és gép közötti együttműködés.

A fejlődés a teljes termelési rendszert érinti: az informatikai képességek növekedésével és globalizációjával lehetővé válik a folyamatok optimalizálása a megrendelések kezelésétől az igények szerinti gyártáson keresztül a kiszállítási logisztikáig és az emberközpontú, feladatorientált oktatásig. A gyártásautomatizálás ennek a rendszernek csak az egyik láncszeme, ami az üzemek eltérő adottságai és sajátosságai miatt rengeteg megoldandó feladatot ad (és fejtörést okoz) a szakembereknek ma és a közeljövőben.

A mechatronikai rendszerek kiber-fizikai rendszerré válnak

Az ipar 4.0-hoz kötődő legfontosabb fejlesztési irányok közé tartozik a „plug and produce”. Hasonlóan ahhoz, ahogy a személyi számítógépek USB-csatlakozójára illesztett eszközök közvetlenül bejelentkeznek, majd kommunikálnak a PC-vel, a gyártórendszerbe beléptetett egyedi berendezések is a megfelelő időpontban, a termelés igényeinek megfelelően önállóan „üzembe helyezik magukat” a jövő gyárában. Egyes elképzelések ma már ennél is továbbmennek: a cél olyan osztott intelligenciájú rendszerek kialakítása, amelyekben a részegységek átveszik a felügyelő számítógép feladatainak jelentős részét a rendszerben megosztott diagnosztikai információk felhasználásával. Egy egyszerű példával élve: egy töltési folyamatban a töltő munkahely képes utasítást adni a következő állomásnak a tartály fedelének lezárására az elvárt és a megvalósult töltési szint, a tartályfedél helyzete és a biztonságtechnikai feltételek ismeretében.

A gazdaságos, energiahatékony tömeggyártás növekvő fontossága mellett egy másik irányzat is megfigyelhető: az ipari termelésben egyre nagyobb szerepet kapnak az egyedi gyártmányok, ezért mind rugalmasabban működő üzemekre van szükség. Az ipar 4.0 ezen a téren is újabb lehetőségeket kínál. Az intelligens módon hálózatba kötött, egymástól független, önkonfiguráló részegységekkel felszerelt gyártórendszerek még a leggyorsabban változó követelményekhez is azonnal képesek alkalmazkodni.

Középpontban a megrendelő

Az ipar 4.0 bevezetése olyan fejlődési folyamatot indít el, ami eltérő sebességgel zajlik le a különböző iparágakban és az egyes gyárakban. Alapelvei gyakorlatilag minden olyan esetben megvalósíthatók, ahol a hálózatolás (networking) képes javítani a hatékonyságot, a vezérlési-szabályozási és szervezési funkciókat, egyértelmű hasznot kínálva a megrendelők számára.

Néhány példa az ügyfélközpontú megközelítésre: az ipar 4.0 szerinti gyártás az ügyfél igényének megfelelő, rugalmasan változtatható sorozatnagyságokra (akár egyedi gyártásra is) képes. A tervezés és a gyártásindítás gyors és kockázatmentes a virtuális üzembe helyezés (emuláció) alkalmazásával. Az energiaköltség, ezzel a termelési költség és a termékek ára csökkenthető a rendelkezésre álló források jobb kihasználásával, valamint anyag- és energiatakarékos megoldásokkal. A megelőző karbantartás segítségével csökken a nem tervezett állásidő, így a tervek és a határidők pontosan betarthatók.

A termelési és kereskedelmi rendszerek hálózatot alkotnak a nemzetek és földrészek között. A heti 7 napos, napi 24 órás „világ körüli” megosztott gyártás az igényeknek és a követelményeknek megfelelően optimalizált kapacitás- és erőforrás-kihasználással működik. Az ehhez szükséges adatok és információk a felhőszolgáltatások segítségével bármikor szinkronizálhatók. Az intelligens hálózatban dolgozó elemek önkonfigurációra képes rendszere alkalmazkodik a folyton változó igényekhez.

Az ipar 4.0 információs technológiája

Az informatika minden eddiginél fontosabb szerepet fog játszani a jövő gyárában, mind az üzemek vezérlésében és üzemeltetésében, mind a termelőberendezések működési adatainak összegyűjtésében és elemzésében, mind pedig a mindenkori energiahatékony működés fenntartásában. Az átfogó, valós idejű, földrajzi határok nélküli adatgyűjtéssel és -kiértékeléssel együtt a gyártásellenőrzés és az azonnali beavatkozás lehetőségei is bővülnek (lásd az ábrán).

Valós idejű, földrajzi határok nélküli információkezelés

Ezekben a folyamatokban találkozik egymással az információs technológia virtuális és a termelőüzem valós világa: az IT felügyeli a gyártás informatikai hálózatát, és rendelkezésre bocsátja a megfelelő infrastruktúrát: az adatbázisokat, a szervereket, a fejlesztői környezeteket, stb. A berendezések működtetéséhez szükséges szoftverek alapvetően a gépgyártók kompetenciakörébe tartoznak, ugyanakkor nem mindig különülnek el élesen a tevékenységi területek: az interdiszciplináris együttműködés és egymás tevékenységének kölcsönös megértése egyre fontosabb lesz. A gyárak felépítése során, de még a gépek beszerzésénél is a specifikáció lényegi részévé válik az alkalmazott információs technológia. Mindenekelőtt az IT-szabványok és a standard interfészek (AutomationML, OPC UA, IO Link stb.) kapnak döntő szerepet az üzemek hálózataiban.

Folytatjuk

Radvány Miklós

Festo Kft.

Kapcsolódó cikk:

Új időszámítás a gyártásautomatizálásban 2. rész

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Austria transfers

Média Partnerek