Přesouvání na edge

Výrobní firmy čelí stále se měnícím výzvám spojeným s jejich provozem. Průmyslové podniky, ať jde o procesní nebo strojní výrobu, musí zacházet s komplexní množinou proměnných, které mohou mít vliv na efektivitu strojů a produktivitu. Jakmile je vyřešen jeden problém nebo odstraněno jedno úzké hrdlo, objeví se další. Již po mnoho let používají týmy výrobních podniků jako nástroje pro zvýšení stupně automatizace, zpracování alarmů, analýzu a reportování DCS, PLC, SCADA a MES. Protože však tyto systémy zůstávají na úrovni řízení strojů stále nepropojené, jsou ostrůvky v nich obsažených informací, které by mohly být využity ke zlepšení rozhodovacích procesů na podnikové úrovni, nedostupné.

Daniel Coetzee, obchodní ředitel EMEA v oboru řešení průmyslové automatizace a řízení společnosti Emerson.

Příchod průmyslu 4.0 a pokrok v oblasti elektronických komponent pomohl sadám těchto tradičních nástrojů, aby se staly mnohem chytřejšími – mimo jiné tím, že k nim přibyla konektivita s cloudem, kybernetická bezpečnost a distribuovaný výpočetní výkon. Nová konvergence systémů vytváří příležitost navrhovat nové funkce k řešení problémů, umožňuje vhled do provozu a implementaci nových technologií v oblasti průmyslové automatizace zvané „edge“.

Edge computing

Výkonné počítače nyní splývají s CPU tradičních řídicích systémů průmyslové automatizace a vytvářejí zařízení „2 v 1“, která mají fyzicky velikost přibližně knihy. To znamená, že to samé zařízení, které řídí váš stroj nebo procesní linku, obsahuje také počítač schopný komunikace s cloudem, a dává tak strojům nové funkce.

Řídicí systémy strojů sice bývaly připojeny k počítačům i dříve, ale většinou šlo o oddělené pracovní stanice nebo servery, nejčastěji umístěné v kanceláři, daleko od stroje. Toto uspořádání vycházelo z konceptu, podle nějž má být kancelářská informační síť (IT) oddělená od sítě systémů přímo řídících provozní techniku (OT). Kombinované výpočetní a řídicí zařízení však poskytuje podnikům nové možnosti ukládání dat, přináší výpočetní výkon potřebný pro jejich analýzu a umožňuje komunikaci s cloudem, a to buď přímo z řídicího systému stroje, nebo prostřednictvím jednotky pro výpočty na okraji provozní sítě – edge.

Chytřejší řízení

Firmy s výpočetní technikou umístěnou na okraj provozní sítě, tedy v oblasti edge, mohou své stroje nebo procesní linky řídit chytřeji. Tradiční PLC a DCS mají svá omezení v programovacích jazycích, ale počítače disponují větším výpočetním výkonem a širším souborem funkcí pro zpracování dat. Na počítačové straně řídicí jednotky edge mohou být zpracovávány pokročilé algoritmy a výsledky mohou být předávány zpět do řídicího systému reálného času jako součást zvláště inteligentních regulačních smyček. Umožňuje to počítačová jednotka malého formátu, ale s pokročilým výpočetním výkonem.

Zjednodušené lokální ukládání dat

Na počítačové straně řídicí jednotky edge může být provozována lokální databáze historických dat, kde se ukládají data reálného času generovaná na straně PLC. To dává návrhářům možnost flexibilně si vybrat, která lokální data budou analyzována přímo u zdroje a která budou připojena k serveru historických dat celého podniku, je-li preferováno centralizované ukládání. Lokální ukládání pomůže lépe realizovat úlohy strojového učení nebo optimalizační algoritmy řízení stroje.

Popisek: PACSystems RX3i CPL410 Edge Controller od firmy Emerson umožňuje realizovat deterministické řízení v reálném čase, analýzu a vizualizaci dat na úrovni stroje stejně jako připojení do úrovně podnikových informačních systémů a cloudu.

Omezená komplexnost

Řídicí jednotka edge s vestavěným počítačem zbavuje podniky nutnosti ke strojům kupovat externí počítače. Periférie mohou být snadno připojeny k portům dostupným na řídicí jednotce. Připojení lokálního displeje je stejně snadné jako zapojení kabelu. To zjednodušuje požadavky na výpočetní techniku v celém závodě a dává uživatelům možnost využívat odolná průmyslová zařízení s maximální spolehlivostí. Jedna řídicí jednotka edge může řídit stroj i zajišťovat připojení ke cloudovým službám ukládání dat, mohou na ní běžet složité algoritmy, umožňuje zobrazovat data v reálném čase a poskytuje platformu pro okamžité rozhodovací procesy.

Propojení do cloudu

Implementace cloudové strategie už není složitá. S využitím řídicího systému s funkcemi edge může být váš stroj snadno, během několika minut, připojen ke cloudové službě ukládání dat. Nová generace řídicí techniky zbavuje tuto oblast nádechu tajemna, takže místo přemýšlení o tom, jak věci připojit, můžete uvažovat o tom, které připojit. Schopnost sdílet informace o stavu stroje s vnějším světem umožňuje realizovat nové modely podnikání prostřednictvím připojení ke vzdálenému strojovému parku, k celopodnikovým datům, k odborným informacím nebo k údajům o trhu.

Připojení strojů a provozních zařízení ke cloudu umožňuje firmám využívat množství potenciálních přínosů a dosáhnout četných výhod. Například jedním z nejjednodušších způsobů, jak identifikovat možnosti zlepšení, je porovnat podobné výrobní prostředky z různých míst z hlediska jejich výkonnosti. Pomocí základních KPI je snadné identifikovat zařízení, které má nižší výkonnost a u nějž zásah, který výkonnost zvýší, přinese rychlé zlepšení.

Sběr dat ze senzorů na strojích poskytuje dlouhodobý obraz jejich výkonnosti a srovnání s původními plánovanými parametry. Určení zdrojů selhávání a hranic možností v reálném světě potom může pomoci při budoucí konstrukční práci a přináší OEM konkurenční výhodu. Data ze senzorů mohou být použita k vytvoření digitální historie výkonnosti a stavu stroje. Na tomto základě mohou být vyvíjeny algoritmy, které využívají aktuální data ze senzorů a varují pověřené odborníky kdekoliv na světě, že se výkonnost stroje začíná odlišovat od optimální úrovně nebo že se stav zařízení zhoršuje.

Řídicí jednotky edge, které mají na základě autodiagnostiky informace o stavu stroje, mohou být připojeny ke cloudovým řešením, jež využívají GPS a zónový dohled, aby co nejrychleji informovala proškolené techniky, kteří se právě nacházejí nejblíže, a tak bylo možné co nejrychleji odstranit vzniklý problém. Řídicí jednotky edge mohou pomoci zlepšovat spolupráci mezi různými organizacemi, např. mezi výrobci a dodavateli surovin či polotovarů. Možnost připojit k jednotce edge systémy třetích stran, např. pro řízení dodavatelských řetězců mimo vlastní závod, stejně jako vlastní MES nebo systém ERP, vytváří jednoduchý prostředek pro digitální spolupráci mezi různými odděleními a organizacemi, zajišťuje transparentnost a přináší vyšší efektivitu.

Stejně jako se data do cloudu odesílají, mohou z něj být i přijímána. Algoritmy v cloudu mohou sbírat data z různých závodů a využívat výkonné centralizované zpracování pro realizaci základních cílů firmy. Výsledek může být odeslán zpět do řídicí jednotky, která tak může zlepšit řízení průběhu výrobu nebo snížit náklady. Příkladem může být cloudový algoritmus, který hlídá aktivní tarify energií a posílá řídicí jednotce zprávy, kdy má zapnout čerpadla nebo motory, aby běžely v době, kdy je cena za elektřinu nízká.

Kombinací těchto funkcí mohou vznikat nové modely podnikání. OEM mohou vytvářet pro své zákazníky nové hodnoty tím, že jim nabízejí nové typy servisních smluv. Dodavatelé surovin se mohou odlišit tím, že mohou přijmout přísnější podmínky kontraktů se svými zákazníky, neboť mají k dispozici kritické obchodní informace v reálném čase. Integrátoři automatizačních systémů mohou rozšířit své podnikání o nabídku nových a diferencovaných cloudových služeb. S tím, jak poroste počet propojených strojů, mohou jako nový průmyslový obor vzniknout střediska centralizovaného dohledu nad průmyslovými provozy.

Více se o technologii edge dozvíte na:

https://www.emerson.com/en-us/automation/control-and-safety-systems/programmable-automation-control-systems/edge-devices-software