Завод будущего: Часть 1

источник

Майк Годси | 29 сентября

Майк Годси  - менеджер команды аппликаций в Cross Company Motion Solutions.. Майк имеет более чем 30-летний опыт работы в системах автоматизации. Он работал в качестве инженера в отделе адаптации техники, а также в области проектирования и управления проектами. Майк последние 15 лет работал в Cross Company, обеспечивая своим клиентам наилучшие решения.

Как подготовиться к Интернету вещей в индустрии

Осознание концепций Интернет вещи (IOT) и Индустриальные Интернет вещи (IIOT) продолжает продвигаться. Поскольку концепция людей и машин, подключенных в глобальном масштабе, все более популярна, то работающие в индустрии уже начинают выяснять , как это отразится на их производствах. Эта статья из  Microscan Systems - первая в серии статей, разъясняющих, каким станет завод в будущем, и какова будет роль , которую будут играть технологии IOT и IIOT.
Microscan является ценным поставщиком-партнером для  Cross Company's Automation Group.

Интернет преобладает как  средство цифровой связи по всему миру. Тем не менее, концепция использования передачи данных на глобальном уровне через Интернет для пользы промышленного производства - до сих пор на этапе теории, хотя  несколько интернет-технологий, дружественных индустрии,  фактически доступны на рынке, чтобы можно было реализовать эту концепцию на практике. Несмотря на это, автор статьи предполагает, что в предстоящие менее чем 10 лет, заводы смогут использовать мощь Интернета не только для подключения устройств к заводскому цеху, но и для передачи и получения необходимых данных через World Wide Web. Для заводов сейчас способность конкурировать в будущей экономике зависит от их способности к интеграции с этим Индустриальным Интернетом Вещей:

Получать в цифровом виде
Получать автоматизировано
Присоединяться
Получать в режиме реального времени и по удаленному доступу
Получать Интернет-адаптированные инструменты

Фабрика будущего

В течение следующего десятилетия, лицо завода резко изменится. Фабрики будущего будут характеризоваться не столько своей способностью производить, сколько производить с большей гибкостью. Конкурентные преимущества сбора данных в режиме реального времени и способности реагировать своевременно и адаптивно на требования рынка будут стимулировать предприятия шире использовать распространенные веб-технологии. Представьте себе ситуацию, в которой все устройства на заводской территории (независимо от производителя) будут легко и мгновенно общаться друг с другом, обмениваясь информацией о количестве материала, поступающего на линию, а также о количестве материала отбракованного линией, и способны предупредить заводскую систему ERP (планирование ресурсов предприятия) или систему MES (производственная система исполнения) о моменте инвентаризации и инициировать момент изменения состояния объемов - когда производство должно уменьшить выпуск. Представьте далее, что «Big Data» может войти в этот завод из внешнего мира, предоставляя статистические данные о привычках потребителей товаров, производящихся на этом производстве, и производство будет автоматически увеличиваться в то время года, когда тенденции указывают, что спрос на продукт на самом высоком уровне. Подсоединенный к глобальному потоку данных, завод будущего сможет не только автоматизировать смарт-процессы для удовлетворения своих внутренних целей, но сможет предвидеть возможности и неудачи, основанные на внешних событиях, прежде чем они произойдут.

В основе этого будущего завода - взаимосвязь устройств через одну объединяющую среду, как внутри завода, так и за его пределами. Многие заводы сегодня пользуются конкретными индустриальными протоколами (такими как EtherNet / IP ™, PROFINET I / O®), которые требуют от автоматизированного оборудования способности "говорить" на одном языке, а также требуют от персонала специальных навыков программирования и установки подходящего оборудования на линии.
Как это будет, если топология завода выглядела бы как Интернет и будет построена на открытых стандартах, где устройство - независимо от производителя или типа - смогут "говорить" друг с другом без ограничений? Это будет потребительский мир, уже отточенный на одном носителе связи; глобальная система, которая обеспечивает доступ к дополнительной информации быстрее, и из любой точки мира. Эта сеть будет основана на максимальной коммуникации всех: интернет-протоколов.

Промышленный Интернет вещей



Так же как заводы прошлого имели подходящие средства производства в виде пара, электричества, информационных технологий и автоматизации, для получения конкурентного преимущества на своих рынках, заводы будущего будут использовать Интернет, чтобы участвовать в грядущей мировой  промышленной революции. Компании, которые захотят легче и более удобно интегрироваться с глобальной сетью через World Wide Web, заменят традиционные промышленные платформы, такие как программное обеспечение и программируемые логические контроллеры (PLCs) с технологиями, которые избавятся от зависимости - от типов устройств, операционной системы или протокола. Безопасные облачные вычисления заменят локальные сети, готовые веб-сервисы заменят программное обеспечение, а также устройства с интернет-протоколом заменят устройства, собственные преимущества которых компенсируют слабость ограниченных индустриальных протоколов прошлого. Реализуя эти изменения в интернет-инфраструктуре, предприятия смогут - в определенном смысле - преодолеть ограниченность пространства и времени. Доступные для информационного обмена устройства, имеющие каждое свое место в заводской топологии, будут доступны из любого места в режиме реального времени. - При открытии шлюза связи вертикально ( - подключение машин через завод, что обеспечивает мгновенную доступность данных для заинтересованных сторон в операционных блоках) и горизонтально (для целей поставок, через отделы, подразделения и глобальные точки расположения заводов, и даже с другими рынками).



Ключом к открытию этого шлюза будет интернет-доступ к технологии. Любое устройство с IP-адресом может быть здесь расположено и иметь доступ к веб-службам, которые устанавливают общую открытую сеть для всех устройств на базе Интернета. Интернет вещей (IoT) станет всеобъемлющим, определяя сеть, которая собирает данные по каждой возможной «вещи» в мире - от личных фитнес-трекеров до оборудования наблюдения за погодой, и до умных домов и предприятий. При обсуждении вопроса о заводе, в частности, (где промышленные устройства, такие как датчики, переключатели, роботы, машины автоматизации и мехатроники - это «вещи», которые связаны), это подмножество Интернет вещей называется Индустриальными Интернет Вещами ( IIoT). Индустриальные ИнтернетВещи объединяют потребителей и предприятия в одной интернет-среде,

Для примера, представьте себе последствие воздействия фармацевтического производства на массивы данных из других секторов экономики. Отрасль здравоохранения может собирать данные о количестве пациентов, посещающих медицинские учреждения для решения проблем общих инфекций. С помощью этих данных другие компании, подключенные к глобальной сети Интернет, относящиеся к фармацевтической промышленности, могли бы эффективно использовать этот показатель, чтобы увеличить свои инвестиции в препараты, действующие против той или иной инфекции или для увеличения производства препаратов в некоторых районах, где эта инфекция является наиболее распространенной. Использование IoT для этой цели дает огромные преимущества как потребителям, так и предприятиям - проблемы здоровья потребителей решаются быстро, и быстрее реагирующие производители начинают получать большие прибыли.

Общие заблуждения

Хотя существует много различных интерпретаций Интернета вещей, в наиболее элементарном виде IoT - по существу сеть устройств, 1) имеющих локальный интеллект (устройства, способные принимать, обрабатывать и реагировать на данные от других машин - также известные как «интеллектуальные» устройства); 2) совместно использующих общий сервис или интерфейс прикладных программ (API), который позволяет им общаться друг с другом полезным способом, даже если они "говорят" по нескольким протоколам и 3) способных посылать и получать слово (сигнал) и командную информацию к / от сетевого мира. Другими словами: устройства, дружественные сети, которые подключены к глобальной сети Интернета определенным образом.

Концепция была туманной при обсуждении Индустриального Интернета Вещей из-за существующих и преобладающих сетевых технологий еще на пике своего развития с точки зрения спроса и восприятия. Есть горячие темы, такие, как система M2M (машина-машина) и промышленные сети. В то же время важные элементы в превращении завода настоящего в завод будущего сами по себе не смогут воплотить реально работающую концепцию Индустриального Интернета вещей. Например, эти элементы сами по себе не обеспечивают сети устройствам, подключенным к глобальной сети Интернет для обмена, анализа и реагирования на массивы данных, полученные в операциях машина-машина, что является ключом к пониманию значения IIoT.

Подключение устройств с более индустриальными протоколами


В заводской настройке, промышленные (M2M) сети «машина-машина» широко используются для подключения оборудования для реализации отдельных автоматизированных процессов. Начиная с  19802,PLCs использовали промышленные протоколы (например EtherNet / IP, PROFINET ввода / вывода, и другие), чтобы установить линию связи между машинами, путем сбора и передачи данных из центрального узла. Каждое устройство использует один или набор из нескольких фирменных протоколов, поэтому подключение осуществляется с одного устройства к другому с помощью поиска устройств, которые "говорят" на одном языке. Например, для того, чтобы подключиться к сети EtherNet / IP сети, устройства (такие как считывающий штрих-коды робот, или PLC) должны иметь возможность обмениваться данными по протоколу EtherNet / IP. Кодекс разработан для поддержки этих систем, данные, собранные ими, и интерфейсы и доступ к ним являются уникальными для каждой конкретной системы и, следовательно, их не легко использовать в других системах. Во-первых, это препятствие для обмена данными через завод, так как устройства, используемые для различных целей, не всегда говорят на одном языке. Во-вторых, эти промышленные устройства не говорят на языке Интернета (HTTP является преобладающим, поскольку он является протоколом для World Wide Web). Обмен данными через промышленный протокол, такой как EtherNet / IP в значительной степени ограничивается локальной сетью и устройствами, которые используют его, мешая доступу через глобальную сеть Интернет для настоящей реализации IIoT. эти промышленные устройства не говорят на языке Интернета (HTTP является преобладающим, поскольку он является протоколом для World Wide Web).

Истинный дух Индустриального Интернета Вещей заключается в разработке коллективного интеллекта для систем, оборудования и людей путем обмена данных во многих различных средах и промышленных секторах. Создание «интрасети» подключенных устройств в пределах одного завода является эффективным для создания процессов, которые могут быть достаточно умны, чтобы поддерживать себя. Тем не менее, данные, которые они приобретают не имеет возможности попасть в или из завода, чтобы позволить ему реагировать на колебания в других местах бизнеса, на предприятиях или рынках. Истинная реализация IIoT соединяет завод с другими заводами, поставщиками или клиентами, что позволяет заводу не только удовлетворять сегодняшним целям, но предсказывать завтрашние вызовы.

Доступ к промышленному устройству с помощью веб-браузера

Хотя веб-браузеры, в основном используется для доступа к World Wide Web, они также могут быть использованы для доступа к информации, предоставляемой веб-серверами в локальных сетях или файлов в файловых системах просто за счет размещения объекта с IP-адресом. Устройства, которые могут взаимодействовать с веб-браузерами, обеспечивают наиболее аппаратно-диагностический метод доступа к данным (так как веб-браузеры являются универсальными для наиболее распространенных устройств, таких как персональные компьютеры, смартфоны, планшеты и многое другое). Это означает, что данные могут быть доступны в режиме реального времени через ряд систем, даже отдаленно, до тех пор, пока IP-адрес устройства доступен. Проблемой здесь с использованием веб-браузеров является то, что в большинстве случаев целевое устройство должно быть доступно дискретной локальной сети. Однако, как только информация этого устройства может стать доступна глобальной сети Интернет, настоящий IIoT начнет принимать завтрашние черты.



Лейтмотивом этих сценариев является недоступность данных за пределами заводских стен. Заводы, использующие системы M2M хорошо интегрированы вертикально для поддержания жизненного цикла на объекте, но слепы к общему клиенту или жизненному циклу продукта. Это и есть то состояние, в котором завод находится сегодня.