DIGITALIZACIJA ALI INDUSTRIJA 4.0

V vsaki razpravi o pomenu digitalizacije podjetij se na neki točki pojavi beseda »Industrija 4.0«. Kaj pa stoji za formulo »4.0« in ali jo potrebuje vaše podjetje?

več

Smart Factory

Uvod

Smart Factory je izraz za raziskave proizvodne tehnologije. Opisuje vizijo proizvodnega okolja, v katerem so proizvodna podjetja v veliki meri organizirana brez človekovega posredovanja. Jedro pametne proizvodnje (Smart Factory) je CPPS (Cyber-Physical Production Systems), ki povezuje vgrajene proizvodne sisteme, dinamične poslovne procese in inženirske procese. To omogoča dobičkonosno proizvodnjo izdelkov, tudi s posameznimi zahtevami kupcev, do serije 1 izdelka. Sistemi kiber-fizične proizvodnje so tehnični temelj kiber-fizičnih sistemov. Del prihodnjega razvoja CPPS v proizvodnji je povezava med izdelkom (na primer obdelovancem) in proizvodnim sistemom. Izdelek sam vsebuje svoje podatke o proizvodnji v strojno berljivi obliki, na primer na RFID čipu. Na podlagi teh podatkov se spremlja pot izdelka skozi proizvodni obrat in posamezne faze proizvodnje. V teku so tudi poskusi z drugimi tehnologijami prenosa, kot so WLAN, Bluetooth, barvno kodiranje ali QR kode.

Industrija 4.0 razlikuje 4 principe zasnove CPPS:

  • Medsebojna povezava Sposobnost strojev, naprav, senzorjev in ljudi, da se združijo v eno omrežje IoT (Internet stvari) in Industrijski internet stvari (angleško Industrial internet of things).
  • Preglednost informacij Zbiranje in zagotavljanje informacij, potrebnih za odločanje.
  • Tehnična podpora Podpora sistemskih elementov s potrebnimi tehničnimi informacijami.
  • Decentralizirane rešitve Sposobnost kiber-fizičnih proizvodnih sistemov, da svoje naloge opravljajo čim bolj avtonomno.

Znanstvene študije kažejo velike potencialne koristi CPPS za zmanjšanje časa izdelave, povečanje avtomatizacije, prilagajanje izdelka določeni stranki in vključevanje vseh zbranih podatkov.

CPPS

V sistemih kiber-fizične proizvodnje so fizične in programske komponente tesno povezane in lahko delujejo na različnih prostorskih in časovnih lestvicah. Oblikovanje takšnih sistemov izhaja iz medsebojnega povezovanja vgrajenih sistemov prek žičnih ali brezžičnih omrežij. V takem sistemu so senzorji, oprema, zaposleni in informacijski sistemi povezani skozi celoten proizvodni tok in medsebojno delujejo z uporabo standardnih internetnih protokolov za napovedovanje in prilagajanje spremembam. Zato CPPS vključuje transdisciplinarne pristope, ki združujejo kibernetiko, mehatroniko in zasnovo pretoka.

Odločilni dejavnik je hitrost odločanja in izvedbe sprememb. Razmerje med stopnjo tehnološkega razvoja, gospodarskih in infrastrukturnih sprememb je glavni pogoj za uspešno konkurenco.

Predhodnike kibernetskih fizikalnih sistemov lahko najdemo na letalskem, avtomobilskem in kemičnem področju.

Načrtovanje in uvajanje kiber-fizičnega produkcijskega sistema je mogoče izvesti na osnovi 5C arhitekture: povezava, analiza, kibernetska komunikacija, spoznavanje in konfiguracija (angleško connection, conversion, cyber, cognition, and configuration).

  1. Raven povezave (Connection Level) Naloga je ustvariti strukturo interneta industrijskih stvari, tako da je mogoče podatke zbirati in kombinirati v različnih oblikah, naprave pa si lahko tudi izmenjujejo podatke.
  2. Raven analize (Conversion Level) Na tej ravni je mogoče nekatere podatke analizirati in lokalno uporabiti na strani naprave za sprejemanje lokalnih odločitev.
  3. Kibernetska raven (Cyber and Congruence Level) Stopnja ustvarjanja digitalnih dvojčkov sistemskih elementov. Nastavitev fizičnih elementov, analiza njihovega stanja in napovedovanje prihodnjega stanja prek digitalnih dvojčkov.
  4. Raven spoznanja (Cognition Level) Raven odločanja. Pri analizi ciljev in stanj različnih delov sedanjega sistema se sprejme odločitev o optimizaciji.
  5. Raven konfiguracije (Configuration Level) Po sprejetju odločitve se razdelijo navodila za izvajanje te odločitve na strani naprave.

MSA in CPPS

Sistem MSA (Manufacturing Stream Automation) popolnoma ponavlja arhitekturo gradnje kiber-fizičnih proizvodnih sistemov in vključuje tudi dodatno raven priprave na preobrazbo.

0. Raven zaloge

Pred prehodom na glavne ravni arhitekture je treba izvesti popoln popis proizvodnje: kako je narejeno naročilo, kako so upoštevani materiali, katere operacije se izvajajo, kateri zaposleni izvajajo operacije, katera oprema se uporablja.

1. Raven povezave (Connection Level)

Določimo vse proizvodne postopke in vire. Vsem potrebnim elementom sistema in zaposlenim zagotavljamo sredstva za zbiranje in izmenjavo informacij.

2. Raven analize (Conversion Level)

Lokalne podatke iz proizvodnje uporabljamo za odločanje na lokalni ravni.

3. Kibernetska raven (Cyber and Congruence Level)

Fizične elemente sistema kombiniramo z digitalnimi dvojniki in ustvarimo enotno mrežo proizvodnih operacij. Raven, na kateri ustvarjamo proizvodni tok, se lahko imenuje navodilo za izdelavo, ki opisuje celotno pot naročila, od njegovega oblikovanja in odobritve do nadzora kakovosti in dostave, do operacij. Raven, kjer smo vsem zaposlenim in opremi zagotovili sredstvo za izmenjavo informacij, pomaga natančno slediti tem navodilom.

4. Raven spoznanja (Cognition Level)

Na podlagi prejetih podatkov sprejemamo odločitve o ponastavitvi elementov sistema ali spreminjanju celotnega proizvodnega toka. Na tej ravni vidimo rezultate svojega dela.

5. Raven konfiguracije (Configuration Level)

Spreminjamo nastavitve sistemskih elementov ali spreminjamo proizvodni tok.

Prednosti

  • Tesnejša integracija digitalnih in fizičnih objektov
  • Prilagodljivost proizvodnje spremenljivemu okolju
  • Povečana učinkovitost proizvodnje
  • Povečana funkcionalnost
  • Povečana zanesljivost