česky english Vítejte, dnes je pátek 30. říjen 2020

Technologické inovace ve výrobním podniku budoucnosti

DPS 5/2019 | Vývoj - články
Autor: Brendan O’Dowd, Analog Devices, Inc.

Růst prosperity v kombinaci s šířením snímačů a rozsáhlou cloudovou konektivitou zrychlí tempo změn v systémech a zařízeních výrobních závodů.

Způsob práce výrobních závodů prochází tváří v tvář mocným ekonomickým a technologickým silám rychlou proměnou. Nejaktivnější výrobci vybavení výrobních závodů budou v tomto rychle se měnícím prostředí prosperovat, protože vyvíjejí stále inteligentnější systémy s lepší konektivitou, které výrobním závodům pomohou být při rozšiřování konektivity pružnější a bezpečnější při zachování zabezpečení. Zvýšené využívání automatizovaných a autonomních systémů sníží závislost výrobních závodů na pracovní síle nutné k činnostem opakujícího se nebo složitějšího manuálního charakteru.

V centru této nové generace zařízení průmyslové automatizace budou polovodiče zajišťující zpracování, řízení a snímací činnosti nutné pro efektivní fungování v propojených prostředích.

Společnost Analog Devices (ADI), která vždy úspěšně fungovala na průsečíku analogových a digitálních světů, hledí na technologické změny, které si nová zařízení průmyslové automatizace vyžadují, pod drobnohledem. Své odborné znalosti v oblasti snímání, úpravy signálu, zpracování digitálního signálu, kabelového a bezdrátového připojení a softwaru ji staví blíže k výzvám, kterým čelí její průmysloví zákazníci, což jí umožňuje vytvářet řešení orientovaná na aplikace, díky nimž se OEM produkty dostanou rychleji na trh. ADI si klade za cíl pomáhat zákazníkům v inovaci prostřednictvím technologií a v připravenosti na vše, co přinese budoucnost, a zároveň pokračovat v podpoře starších systémů prostřednictvím zajištění dlouhodobé dostupnosti průmyslových dílů.

Inteligentní výrobní závod

Nové technologické možnosti také výrobcům pomáhají získat přidanou hodnotu z výdajů na zařízení pro automatizaci výrobních závodů.

Šířením miniaturních a vysoce výkonných polovodičových snímačů společně s všudypřítomnou propojeností se generuje záplava údajů o výkonu strojů a fungování procesů. Nyní existuje větší potenciál než kdy jindy pro nové velkorysé aplikace pro analýzu dat, např. sledování stavu strojů a jejich preventivní údržba. Ve stejné době rostoucí využívání programovatelného hardwaru a softwarově definovaných funkcí elektroniky umožňuje rychlou rekonfiguraci výrobních procesů a nástrojů.

Výrobní závod zítřka pak bude pružnější a vnímavější k poptávce, automatizovanější a spolehlivější. To bude vyžadovat méně lidské obsluhy při menší míře přerušení provozu v důsledku neplánované údržby.

Jaké technologie analogového a digitálního polovodičového světa tedy tento nový model automatizace výroby umožní?

Snímače – klíč ke sledování stavu stroje

Technologie snímačů MEMS umožňuje rozvoj nových typů snímačů, které jsou malé, odolné a mají schopnost přesného měření vibrací a pohybu. Například širokopásmové akcelerometry s nízkou hladinou šumu nabízejí vysokou přesnost a správnost požadovanou pro identifikaci neznatelných změn ve vibrační signatuře stroje. Ve spojení se softwarem pro analytiku snímačů umožňují tato zařízení provozovatelům přesně určit zdroj potenciální poruchy dlouho před tím, než k poruše dojde, a včas aplikovat opatření preventivní údržby.

Sledování stavu stroje je aplikace, která není omezena pouze na konvenční tovární nastavení. Mobilní průmyslové vybavení nebo zařízení ovládané na dálku může s využitím bezdrátového připojení oznamovat diagnostické informace a provozní stav centrální řídicí jednotce. Tento druh aplikace běží na baterie nebo zdroje nesouvislé dodávky energie (např. energie solární) a vyžaduje řešení snímání s velmi nízkým výkonem.

Vysokorychlostní konektivita na dílně

Rozšíření snímačů po celém výrobním nebo zpracovatelském závodu vytváří nesmírné toky dat v reálném čase. Starší komunikační protokoly mezi uzly senzorů a plc (např. řídicí smyčky 4 mA až 20 mA) ustupují ultrarychlým průmyslovým variantám ethernetových protokolů a umožňují tak zvýšení integrace infrastruktury provozní technologie (PT) v závodu s informačními technologiemi (IT) celého podniku.

V reakci na tento nový požadavek na vysokorychlostní přenos dat ve výrobním závodu je třeba, aby výrobci OEM mysleli na budoucnost implementací jejich systémů a podporovali tak nejen průmyslové ethernetové protokoly používané dnes, ale i rozvíjející se ethernetovou variantu tzv. časově citlivých sítí (TSN), která se pravděpodobně stane standardní technologií kabelových sítí pro průmyslovou komunikaci v reálném čase. Na podporu tohoto přechodu ADI dodává ethernetovou platformu, která umožňuje přepínání mezi ethernetovými protokoly i bez nutnosti redesignu hardwaru.

Technologie sítí bezdrátových snímačů jsou také potřebné pro připojení uzlů snímačů v místech, která jsou s fyzickou kabeláží obtížně dosažitelná. Bezdrátové síťové technologie, jako je SmartMesh® a WirelessHART, které jsou konstruovány na provoz v náročných IoT aplikacích, zajišťují osvědčený a vysoce funkční způsob připojení zařízení průmyslové automatizace bez použití kabelů.

Bezpečnostní systémy pro autonomní stroje

Autonomní vozidla a tzv. kolaborativní roboti nabízejí velký prostor pro rozšíření aplikace automatizace ve výrobních závodech a skladech. Výzvou pro obor je zaručit bezpečnost a zajistit komplexní ohled autonomních strojních zařízení k životnímu prostředí. Standard správnosti a přesnosti aplikací pro detekci objektů a blízkosti a 3D mapování zvyšují pokročilé radarové a lidarové technologie.

Ochrana výrobního závodu před útokem online

S nárůstem konektivity je zde zvýšené riziko útoku hackerů se záměrem vymáhat od provozovatelů závodu finanční prostředky, případně útočníků podporovaných určitým státním zřízením majících za úkol způsobit narušení průmyslových systémů vysoké hodnoty.

Provozovatelé výrobních závodů připojují ke cloudu více a více uzlů a otevírají tak hackerům nové vstupní body. Polovodičové systémy konektivity musí mít robustní zabezpečení optimalizované pro integrované systémy. Společnost Analog Devices vyvíjí pro potřeby nově vznikajících hrozeb zabezpečení průmyslových systémů nová řešení, čímž napomáhá budoucímu zajištění průmyslové infrastruktury zákazníků.

Konfigurovatelné výrobní procesy

Výrobní závod budoucnosti musí být schopen rychlé adaptace na nové požadavky a nové pracovní postupy. Klíčová je integrace flexibility do produktů technologie průmyslové automatizace již na úrovni architektury. Jedním z přístupů, kterým lze tuto potřebu pružnosti podpořit, jsou softwarově definovaná V/V zařízení, která lze konfigurovat jako analogová nebo digitální a vstupní nebo výstupní i bez nutnosti změny zapojení.

ADI posouvá hranice dnešní technologie a již dnes dodává robustní a flexibilní průmyslové řešení výstupu umožňující úplnou softwarovou konfigurovatelnost analogového výstupu pro podporu nejrůznějších průmyslových standardů.

Integrace analogu, digitálu a software

Vývoj a výroba zařízení průmyslové automatizace se stává stále více záležitostí hi-tec, přičemž jsou vedeny potřebou splňovat nároky koncového uživatele na vyšší propustnost, větší konfigurovatelnost, bezpečnější provoz a větší míry cloudové integrace. Současně i nadále sílí tlak dostat nová a ještě sofistikovanější technická řešení rychle na trh.

V reakci na to je záměrem společnosti Analog Devices poskytovat zákazníkům komplexní nabídku zajišťující tržně orientovaná řešení pro aplikace zahrnující mimo jiné sledování stavu strojů, vysokorychlostní konektivitu a systémy bezpečnosti a zabezpečení. Stane se tak díky kombinaci analogových a digitálních komponent a komponent se smíšeným signálem s firmwarem a softwarem s cílem řešit nejnaléhavější problémy rozvoje, před nimiž zákazníci společnosti stojí, a umožnit jim tak rychle a efektivně reagovat na intenzivnější technologické a ekonomické výzvy dneška i zítřka.

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik