600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Встраивание Интернета вещей в новые машины

Преобразователи частоты

Благодаря легкодоступному оборудованию и программному обеспечению с поддержкой Интернета вещей инженеры видят преимущества включения функций Интернета вещей в новые конструкции машин по умолчанию.

Богатый плотник
Сильвия Гонсалес
Эмерсон

Стремительное развитие в области бытовой электроники стало общим ожиданием пользователей во всем мире, и каждый год выпускаемые производителями устройства предсказуемо превосходят предыдущие версии по производительности, функциональным возможностям и удобству. Более крупные потребительские товары, такие как бытовая техника и автомобили, также улучшаются, хотя обычно более медленными темпами. И все эти разработки могут привести к тому, что технологический прогресс в области промышленного оборудования OEM-производителей покажется ледниковым. Однако эта ситуация меняется по мере того, как Интернет вещей (IoT) и другие сетевые инструменты и средства визуализации оказываются применимыми к машинам OEM-производителей, востребованными конечными пользователями и более широко доступными у поставщиков.

Аппаратные и программные технологии промышленного интернета вещей (IIoT) бросают вызов общепринятому мнению о соотношении затрат и выгод, поскольку первоначальная цена минимальна, в то время как непосредственные и будущие преимущества существенны. Возможно, что еще более важно, это связано с тем фактом, что конечные пользователи осведомлены о современных возможностях Интернета вещей и фактически внедряют их, чтобы улучшить работу и обеспечить надежность своего основного оборудования в будущем.

Спрос конечных пользователей — наряду со способностью производителей оборудования дифференцировать свои предложения и создавать долгосрочные отношения и новые бизнес—модели со своими клиентами — приводит производителей оборудования к осознанию того, что аппаратное и программное обеспечение с поддержкой IIoT должно быть просто встроено во все новые машины, независимо от того, используется оно немедленно или нет.

Накопитель для хранения данных
Производители оборудования OEM являются экспертами в своей продукции и, как правило, внедряют новые технологии с каждым новым поколением станков. Однако спрос клиентов на надежность и повышенную эффективность в настоящее время также побуждает производителей оборудования рассматривать возможность поставки более производительных машин. Во многих случаях для ответа на эти запросы требуется глубокое владение данными об оборудовании, что вынуждает производителей оборудования настраивать и совершенствовать свое оборудование, чтобы они могли обеспечить такое же простое подключение, какое люди имеют сегодня с потребительскими устройствами.

Более того, этим конечным пользователям требуется нечто большее, чем просто необработанные данные; им нужна полезная информация, которая поможет им управлять машинами, локально или удаленно, с максимальной производительностью. Располагая нужной информацией, эти пользователи могут повысить эффективность работы во всех аспектах функциональности оборудования, использования расходных материалов и рабочей силы, увеличивая прибыль при одновременном снижении рисков.

Общепринятая точка зрения гласит, что производителями оборудования, как и любым другим бизнесом, движет стремление к получению прибыли, чтобы минимизировать затраты и максимизировать прибыль. Тем не менее, возможности IIoT настолько экономичны при первоначальном внедрении и могут принести такую огромную пользу как конечным пользователям, так и производителям оборудования в будущем, что их следует рассматривать как обязательную функцию.

Сдвиг в мышлении требует от производителя перейти от создания самой дешевой функциональной машины «просто в достаточном количестве» к созданию машины со встроенным IIoT, которая со временем может эволюционировать в соответствии с потребностями клиентов с помощью обновлений программного обеспечения, обеспечивая гибкость для удовлетворения насущных потребностей и позволяя машинам реагировать на будущие запросы. Это становится возможным благодаря правильному оборудованию, программному обеспечению, приборам и сетевым элементам. В дополнение к традиционным контроллерам автоматизации и вводу-выводу, могут быть подключены другие внешние интеллектуальные устройства и датчики, которые могут непосредственно не участвовать в автоматизации, для предоставления важных данных для анализа с целью получения более точной информации.

Примерами таких дополнительных данных являются устройства контроля состояния вибрации, системы измерения температуры подшипников, сигналы об использовании электроэнергии, давление сжатого воздуха и нормы расхода, а также отслеживание расходных материалов. Интегрируя эти сигналы, конечные пользователи получают оперативную информацию, включая ранние предупреждения о неисправностях компонентов и рекомендации по техническому обслуживанию. Кроме того, производители оборудования могут создавать новые источники дохода, предлагая своим конечным клиентам расширенные услуги мониторинга и поддержки. Лизинг оборудования, основанный на производстве, может быть оценен количественно, и бизнес-модели «машина как услуга» становятся реалистичными с использованием этих подключенных технологий IIoT.

Устанавливаем соединение
Несмотря на то, что аппаратное и программное обеспечение для автоматизации являются относительно зрелыми продуктами, традиционно было дорого и сложно включать возможности удаленного подключения в новое оборудование, и еще более затратно и непрактично модернизировать его позже.

За последние несколько десятилетий устройства с ПЛК и HMI стали намного более производительными, а сетевые и интернет-технологии также усовершенствовались. Несмотря на эти достижения, ранние попытки создания приложений, подобных IIoT, требовали широкой координации между специалистами по операционным технологиям (OT) для оборудования и персоналом по информационным технологиям (IT) для создания сетей, масштабного управления данными и аналитики. Создание настоящего приложения IIoT требовало индивидуального программирования, изучения новых и незнакомых технологий и преодоления различных слабых звеньев в таких областях, как подключение к интернету.

Другая проблема заключается в том, что конечные пользователи предпочитают технологии, которые не вмешиваются в их существующую ПЛК, HMI и сетевую инфраструктуру, чтобы они могли избежать сбоев в работе приложения, сокращая время простоя. В идеале приложения IIoT должны дополнять существующие операции, а не прерывать их. Пользователям нужны решения, позволяющие операторам улучшить повседневное управление производством и запасами, в то время как обслуживающий персонал сосредоточен на максимальном времени безотказной работы оборудования, не создавая при этом никакой дополнительной нагрузки.

Даже производители оборудования, обладающие мощными техническими ресурсами в области автоматизации, могут не обладать полным набором навыков для создания подобных решений IIoT или не иметь абсолютно четкого представления о задачах своих конечных клиентов, особенно в том, что касается подключения к облаку и аналитических потребностей. Эти производители будут стремиться к приобретению комплексных решений и сотрудничеству со своими партнерами по автоматизации для внедрения, поддержки и развития этой цифровой трансформации.

Дорогое и сложное становится экономичным и легким
Усовершенствованные стандарты и экосистема модульных аппаратных и программных продуктов, использующих преимущества новейших технологий IIoT, объединились для создания экономичных, безопасных и несложных решений. Существует множество способов встроить возможности IIoT, основанные на передовых вычислениях и связанном с ними программном обеспечении, но в каждом случае важно рассмотреть решения, которые могли бы быть стандартизированы и внедрены в новых условиях, независимо от существующей инфраструктуры.

Стандартные ПЛК могут выполнять определенный объем обработки IIoT, но новое поколение пограничных контроллеров вытеснило ПЛК, добавив компьютерные вычисления, необходимые для задач IIoT. Пограничные контроллеры поддерживают полные возможности детерминированного управления для надежного управления промышленным оборудованием даже с дополнительными возможностями IIoT. Они стали предпочтительной платформой автоматизации для производителей оборудования, стремящихся обеспечить надежность своего оборудования в будущем, даже если сегодня они не готовы в полной мере использовать возможности IIoT.

Когда производители оборудования готовы продвигаться вперед в области IIoT, появляются дополнительные технологии. Промышленные протоколы Ethernet хорошо работают с существующим оборудованием и на заводах, а MQTT завоевал известность как эффективный и легкий способ передачи заводских данных в облако или другие ИТ-приложения. И вместо пользовательского кода теперь существует множество мощных и хорошо понятных приложений, таких как Node-RED и Grafana, которые можно настроить для беспрепятственной передачи заводских данных и визуализации их в виде полезной информации.

Особый интерес для визуализации IIoT представляют расширенные возможности программного обеспечения HMI с поддержкой Web, которые выходят за рамки базовой визуализации и включают различные функции IIoT. Это программное обеспечение нового поколения масштабируется в зависимости от размера приложения и может быть развернуто в самых разных местах, обеспечивая при этом единообразный опыт разработки.

Веб-визуализация идеально подходит для аналитических приложений IIoT, которые обычно требуют визуализации из любого места. Комбинированная функциональность и гибкое развертывание являются особыми преимуществами для производителей оборудования, особенно тех, которые создают множество разновидностей оборудования. Некоторые варианты установки могут включать:

Независимо от типа установки, важно, чтобы решения IIoT могли интегрироваться с системами, доступными в облаке, особенно если заказчик или OEM-производитель хотели бы визуализировать и анализировать распределенный парк оборудования. Облачные коммуникации — это ценная улица с двусторонним движением, позволяющая производителям оборудования поддерживать всех своих клиентов по всему миру. Кроме того, это позволяет производителям оборудования отслеживать множество объектов — с надлежащей авторизацией — чтобы они могли выполнять аналитику на уровне автопарка, предоставляя отличную информацию для улучшения конструкции оборудования и повышения надежности.

На пути к более интеллектуальной автоматизации
Расширенный контроль и веб-визуализация выходят за рамки базовой автоматизации и предоставляют информационные панели ресурсов, описывающие работоспособность машины в целом, подсистем и компонентов. Персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию предупреждается о возникновении каких-либо проблем, в то время как исторические данные доступны для оценки конечными пользователями и инженерами-изготовителями. Цифровая трансформация — это сбор нужных данных в поддержку улучшенной информации об устранении неполадок, раннего предупреждения о возможных сбоях и обслуживания на основе использования.

Поскольку конечные пользователи начинают уделять IIoT приоритетное внимание, один производитель упаковочного оборудования реагирует на это, делая свои автоматизированные системы более интеллектуальными и готовыми к IIoT. Этот производитель внедряет инновации, включая в свои продукты аппаратные средства автоматизации, программные платформы и дополнительные датчики, чтобы встроить возможности IIoT, улучшающие качество обслуживания конечных потребителей. Затем, благодаря постоянному обучению и усовершенствованиям, они могут со временем добавлять дополнительные аналитические данные для постепенного улучшения работы оборудования.

Поставщикам недостаточно просто добавить некоторые конвергентные возможности OT и IT в свои продукты. Производители оборудования и конечные пользователи ищут партнеров с большим опытом работы в области аппаратного и программного обеспечения для автоматизации, которые разбираются в промышленном рынке. Правильный партнер-поставщик позволяет производителям оборудования повысить удовлетворенность своих конечных потребителей за счет использования передовых возможностей IIoT, таких как аналитика и отчетность об общей эффективности оборудования (OEE).

Двигаясь вперед, конечные пользователи вряд ли согласятся с меньшим объемом данных и уменьшенной наглядностью, особенно для незначительной первоначальной экономии средств. Это связано с тем, что они осознают долгосрочную окупаемость и преимущества максимально эффективной работы и поэтому сейчас требуют платформ автоматизации, поддерживающих IIoT.

www.emerson.com/industrial-automation-controls