Endüstri 4.0'da Otomasyon

Değişken pazarlar ve parti büyüklüğü 1'e kadar olan bireyselleştirilmiş ürünler zamanlarında, hızlı bir parti değişikliği bir nakavt kriteri haline geldi. Doğrudan saha seviyesindeki modüler üretim zekası, örneğin valf adaları veya entegre kontrollü taşıyıcı sistemler şeklinde gerekli esnekliği sağlar.

Endüstri 4.0 araştırma projesinde Akıllı Fabrika Festo, farklı üreticilerin esnek, modüler ve ağ bağlantılı makine hücrelerini gerçeğe dönüştürmek için önemli bir katkı yaptı. Bu, Festo teknoloji fabrikasında zaten uygulandı ve diğer şeylerin yanı sıra, ağ bağlantılı montaj hatlarının kurulum sürelerinin birkaç saatten 13 saniyeye düşürülebileceğini kanıtladı. Ayrıca bir öğleden sonra yeni teknolojileri veya üretim süreçlerini uygulayabilirsiniz. Ve tüm sistemi taşımak bile artık üç hafta değil, sadece üç gün sürüyor.

Önemli: Mevcut sistemler de Endüstri 4.0'da uygun güçlendirme bileşenleriyle kârlı kalır. Şimdilik, üreticiler veya kullanıcılar, kendi süreçleri için makine arayüzlerinin özelliklerini kendileri tanımlamalıdır; Karşılık gelen standartlar veya VDMA önerileri hala beklemededir.

Enerji maliyetleri kendiliğinden düşmeyecek. Verimli üretimin anahtarı, yalnızca ağ bağlantılı sistemlerde mümkün olan kendi kaynaklarınız ve enerji yönetiminizdir. En önemli örneğimiz Scharnhausen teknoloji fabrikasındaki Festo üretim binasıdır: İyi yalıtım, ısı geri kazanımı, talebe dayalı basınçlı hava üretimi vb. ile konum en yüksek enerji standartlarını karşılar.

Ancak hepsinden önemlisi, ağ bağlantılı sensörler tüm makinelerin tüketimini kaydeder. M2M uygulamaları (makineden makineye), optimum senkronizasyon için ayarlanmış ve enerji zirvelerini önleyen üretim kontrol sistemi (MES) ile OPC UA aracılığıyla bağımsız olarak iletişim kurar. Gerekli sensörler ve küçük kontroller, elektrik terminali CPX ve enerji verimliliği modülümüz MSE6-E2M dahil olmak üzere mevcut sistemlere uyarlandı. Makine başına yaklaşık 3.000 ila 5.000 avroluk yatırım gerekliydi. Artı tarafta, fabrika yaklaşık 3 GWh enerji tasarrufu sağlayabilir, bu da üç yıldan daha kısa bir yatırım getirisi sağlar. Diğer müşteri projelerinde, Festo Enerji Tasarruf Hizmetlerimizden sağlanan destek, %60'a varan oranda tasarruf sağladı. Yeni sistemler söz konusu olduğunda, en büyük potansiyel ekonomik tasarımda yatmaktadır.

Önemli bir Endüstri 4.0 avantajı, planlanmamış arıza sürelerini minimumda tutan kestirimci bakımdır. IPad'ler Festo'daki pilot projede önemli bir unsurdu: Servis çalışanları yalnızca sistemden gelen hata mesajlarını tabletlerinde görüntülemekle kalmıyor, aynı zamanda tüm onarım talimatlarını, planlarını, parça ve yedek parça listelerini de görüntüleyebiliyor. Gerekirse, sohbet yoluyla uzmanları arayabilir, geçmiş onarım siparişlerini yükleyebilir ve yedek parça deposuna çevrimiçi bir göz atabilirler. Bu ayrıca hangi hata mesajlarının hala açık olduğunu ve hangi çalışana hangi önceliğe atandığını hemen netleştirir.

Bakım alanı, sipariş defteri ve AR (artırılmış gerçeklik) desteği ile gerçek zamanlı bir bağlantı da dahil olmak üzere gelecekte daha da genişletilebilir. Pilot proje o kadar başarılıydı ki şu anda bu sistemi tüm Festo fabrikalarında kullanıma sunuyoruz. Üretim tesislerinin OEE (Genel Ekipman Etkinliği) önemli ölçüde arttı, çalışanlar daha motive oldu ve yatırım getirisi altı aydan az.

Bu mobil bakım uygulaması AX Smartenance'ı (akıllı bakım) fabrikanızda dijital bakım yöneticisi olarak da kullanabilirsiniz.

Endüstri 4.0 uygulamasından oluşmaktadır. Technologiefabrik Scharnhausen vanalarımızı, vana terminallerimizi, devre kartlarımızı ve düzeneklerimizi ağ bağlantılı montaj hatlarında üretiyoruz: esnek, enerji verimli ve son derece üretken.

EM Goldratt'ın Kısıtlar Teorisi'ne (TOC) göre, her operasyonel değer yaratmanın bir darboğazı vardır. Önünde her şey yedeklenir ve arkasında üretim genellikle boş çalışır. Bu darboğazın belirlenmesi ve giderilmesi gerekir - böylece bir sonraki darboğaz görünür hale gelir ve giderilebilir.

Bu yinelemeli TOC prosedürünü Scharnhausen teknoloji fabrikasında genişlettik ve onu darboğaz odaklı bir organizasyon (EOO) haline getirdik. Spesifik olarak, teslim süreleri ve teslimat performansı ile ilgilidir. İlgili kilit rakamlar; verim, stoklar ve işletme maliyetleridir. Pratik uygulama, bağımsız bir PC, tablet veya akıllı telefon olup olmadığına bakılmaksızın, ilgili tüm tarafların çevrimiçi MES'den gerekli verileri ekranda aldığı tutarlı bir Endüstri 4.0 ağından oluşur.

Bu, hem bizim hem de proje ortaklarımız için mükemmel bir şekilde çalışıyor: Örneğin metal işlemede, gereksinimlere göre EOO ile sipariş vermek, üretim sürelerini fabrika genelinde %56 ve bireysel hizmet birimlerinde %90'a kadar azalttı.

Seri üretime kıyasla, akış üretimi çok daha esnektir. Üretim süreleri kısadır, kalite doğrudur ve alan gereksinimi de küçüktür. Her şeyden önce, tek parça akış süreçleri, ara depolamanın büyük ölçüde gereksiz olduğu ve üretimin çok daha esnek bir şekilde kontrol edilebileceği şekilde tasarlanabilir.

Spesifik olarak, bu tür Heijunka sistemlerini darboğaz odaklı organizasyonun (EOO) bir parçası olarak, yani testere ile çapak alma, delme ve frezelemeden ince işleme ve yüzey işlemeye kadar eksiksiz bir süreç zinciri üzerinde uyguladık. Teknik tarafta, OPC UA aracılığıyla M2M iletişiminin (makineden makineye) yanı sıra Festo'nun akıllı taşıma çözümleri kullanılıyor. Bu, makinelerin çalışma verilerini veya KPI'larını her zaman senkronize tutar. Bir arıza durumunda, tüm hat buna göre düzenlenebilir, böylece hafta sonu veya pahalı gece vardiyalarında üzerinde çalışılması gereken malzeme dalgalarını önüne itmez.

Industry 4.0'ın dijital ikiz senaryolarında, makine tarafından okunabilen net tanımlamalar çok önemlidir. Festo zaten buna sahip: ürün anahtarı isteğe bağlı olarak bir QR veya veri matrisi kodu veya her bir ürünü hatasız bir şekilde tanımlayan alfasayısal on bir haneli koddur. Bu, tip tanımı, seri numarası, revizyon vb. verilerin her zaman elinizin altında olduğu anlamına gelir. Buraya kadar çok tanıdık. Ancak ürün anahtarı daha fazlasını da yapabilir: Örneğin, doğru kullanıcı belgelerini ve CAD verilerini otomatik olarak çağırır. Ve bileşenlerin ve yedek parçaların siparişini büyük ölçüde basitleştirir. Entegre kimlik kodu, bakım personelinin veya makine üreticilerinin, yüzlerce bağımsız parçadan oluşan karmaşık valf adaları ve alt sistemlerde bile, verimli ve hatasız olması garantili, doğrudan işlerinden doğru siparişi başlatmasını mümkün kılar.

Festo'nun ürün anahtarı bulut için bile hazırdır: Bir uygulama kullanarak (yeniden) yapılandırdığınız ve IIoT platformları aracılığıyla yönettiğiniz sistemler için, ürün anahtarı bir erişim kodu işlevi görür. Bu, Festo App World'den en son aygıt yazılımını, yükseltmeleri ve hizmetleri kolayca alabileceğiniz ve uzun vadede güvenli tarafta kalabileceğiniz anlamına gelir.

Bilet sistemleri zaten çok faydalıdır - ancak akış üretimi ve darboğaz odaklı organizasyon (EOO) süreçleri için tasarlanmış akıllı çözümler daha da iyidir.

Her şeyden önce, bakım personeli gerçekten mobil olmalı ve gerekli tüm operasyonel ve makine verilerine, dışarıdayken tabletlerinde gerçek zamanlı olarak çevrimiçi olarak erişebilmelidir. Bir uygulama, bir darboğaz haline gelmeden önce sizi bir sonraki konuma yönlendirir. Bu şu anlama gelir: Makinede kullanmak için merkezi bakım ofisinden yapacağınız yolculuklardan kendinizi kurtarabilirsiniz - daha büyük şirketler için bu, haftada birkaç saat çalışmadır. İkinci olarak, kapasite kullanımı, sipariş durumu ve makinenin katma değeri gibi verimlilik kriterlerine göre siparişler önceliklendirilebilir. Üçüncüsü, mobil bakım, bakım personelini gerçekten harekete geçirebilir hale getirir: İdeal olarak, bir ürün anahtarı kullanarak çevrimiçi ve otomatik olarak hemen bir yedek parça siparişi başlatabilirsiniz.

İnsanlara dayalı bir HMI örneği (İnsan Makine Arayüzü): ProGlove normal bir iş eldivenine benziyor - sadece elin arkasına bir barkod tarayıcı entegre ediyor. Lojistik çalışanları, entegre başparmak sensörleri ile etkinleştiriyor, böylece tek bir iş adımında yükleme ve boşaltma sırasında nelerle uğraştıklarını otomatik ve dijital olarak kaydediyorlar. Ayrıca iki eliniz de serbest. Bu daha hızlıdır ve ayrıca montaj ve manuel iş istasyonlarında kusursuz çalışır.

Scharnhausen teknoloji fabrikamızda, bu akıllı endüstri ilkesini zaten büyük ölçüde uyguladık ve montaj cihazlarını, çalışanların doğru parçaları basit, hızlı ve hatasız olarak otomatik olarak alacakları şekilde işaretleyip kodladık. Bu şekilde, aynı zamanda üretim süreçlerinin gerçek bir "dijital ikizi" yaratılır. Bu da üretim hacimlerinin ve malzeme akışlarının esnek, hassas ve verimli bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.

Makine ve üretim verilerinin ağ bağlantılı bir endüstride faydalı olması için bir araya getirilmesi, birleştirilmesi ve yönetilebilir olması gerekir. IoT ağ geçidi CPX bu görevi üstlenir. Karmaşıklığa bağlı olarak, 10 ila 31'e kadar bileşen ve modül, güvenli bir OPC UA arayüzü aracılığıyla atölye düzeyinde gerçek zamanlı olarak iletişim kurar. Ağ geçidi, veri akışlarını AMQP'ye (istek üzerine MQTT ve diğerleri) çevirerek onları güvenli bir şekilde bulut uyumlu hale getirir. Bu, akıllı bakımdan eksiksiz dijital ikizlere kadar Endüstri 4.0 ve modern veri analizinden tüm seçeneklerin açık olduğu anlamına gelir.

Ekranda ayrı ayrı uyarlanabilen IoT ağ geçidimize önceden yapılandırılmış panoları zaten verdik: önleyici bakım ve yük izleme için trafik ışığı ekranları ve diyagramları olan widget'lar. Örneğin enerji verimliliği modülü MSE6-E2M, taşıma sistemi YXMx veya Motion Terminal VTEM gibi siber-fiziksel sistemlerle hemen kullanıma hazırdır.

Pratikte bu iki şeyle sonuçlanır: otomatik uyarılarla anahtar teslim durum izleme ve gerçek zamanlı güvenilir arıza teşhisinin yanı sıra Festo Bulut'ta iş verileri analitiği için kapsamlı seçenekler: genel sistem etkinliğini artırmak için trend analizleri, erken uyarı sistemleri ve kontrol seçenekleri güvenilir performans göstergelerine dayalıdır.

Her uzman destek sisteminin temeli, her sağlam temelli şirket kararı, her etkili süreç optimizasyonu güvenilir kilit rakamlardır. Bu nedenle, IoT ağ geçitlerinden gelen tüm bilgiler Festo Bulut'ta birleşir ve akıllı veri analizi için hazırdır - ister sezgisel panolar olarak açıkça görselleştirilir, ister karmaşık uzun vadeli değerlendirmeler olarak.

Sanayi şirketlerinin kendi veri miktarlarıyla nasıl başa çıktığı, gelecekteki başarıları için belirleyici olacaktır. Kontrol ve optimizasyon için kapsamlı Endüstri 4.0 seçenekleri bulut düzeyinde zaten mevcuttur. Festo Bulut, arıza sürelerini azaltmaya, kullanımı iyileştirmeye ve genel üretkenliği artırmaya şimdiden doğrudan katkıda bulunuyor. Son olarak, makine ve sistem kurucularının yanı sıra imalat şirketleri de şu anda bulut makine verilerinin daha fazla işlenmesi ve hazırlanmasından kaynaklanan yeni iş ve gelir modelleri üzerinde çalışıyor.

Industry 4.0, makine verilerini buluta ileten sensör teknolojisinden çok daha fazlasıdır. Orijinal siber-fiziksel sistemler de bunun tam tersini yapar, kontrol zekasını saha düzeyine getirir ve hatta pnömatikleri dijital hale getirir: Motion Terminal VTEM, Endüstri 4.0 işlevleriyle mevcut sistemleri kolayca genişletir. Bağımsız valfler uygulama tarafından kontrol edilir ve WebConfig kullanılarak serbestçe programlanabilir: basınç seviyesi, kısma, yönlü valf işlevi, kaçak teşhisi, vb. Hareket Terminali VTEM, makine ve sistem üreticilerine önemli ölçüde daha fazla hareket alanı sağlar ve pnömatik devreleri kurmayı kolaylaştırır. Daha önce 50'den fazla farklı ürün veya pozisyon gerektirecek işlevleri üstlenir. Ancak hepsinden önemlisi, basınçlı havanın dijitalleştirilmesi anlamına gelir: Motion Terminal VTEM ile, donanımı dönüştürmek yerine yalnızca yazılımı kullanarak bir valfin işlevlerini değiştirebilirsiniz.

Otomasyon İşaretleme Dili (AML), özellikle heterojen geliştirme ortamları ve satıcılar arası mühendislik için bir veri değişim formatı olarak kendini kanıtlamıştır. XML tabanlı dil, tarihsel olarak otomotiv endüstrisinden gelir, ancak geliştirici konsorsiyumu bunu genel bir "dijital etkinleştirici" olarak formüle etmiştir. Festo, OtomasyonML derneğinin aktif bir üyesidir ve diğer tanınmış uzmanlar ve araştırma enstitüleri ile birlikte standardın geliştirilmesi, standardizasyonu ve daha fazla yayılmasında yer alır. , özellikle ENTOC projesinde Akıllı Araçların uygulanmasında (Akıllı Fabrikaların Verimli ve Yinelemeli Gelişimi için Mühendislik Araç Zinciri).

AutomationML tescilli bir format değildir, daha ziyade tarafsız ve genişletilebilir olacak şekilde tasarlanmıştır. Aslında, makine mühendisliğindeki tasarımcıların durumu, örneğin geliştiricilerin çok sayıda arayüz sorunu ve sistem kesintisi ile mücadele etmek zorunda olduğu ev otomasyonundan AML ile önemli ölçüde daha iyidir. AML, sistem planlama verilerinin ve güvenilir belgelerin alışverişini sağlar, ancak örneğin üretken sistemlerde sistem simülasyonlarının uygulanmasını da kapsar.

Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie eV (ZVEI) çevresinde açık bir konsorsiyum, Plattform Industrie 4.0 çerçevesinde Endüstri 4.0 (RAMI 4.0) için bir referans mimari modeli geliştirmiştir. BMWi desteği sunulur ve bir Industrie 4.0 bileşeninin temel özellikleri tanımlanır. Spesifik olarak, açık kaynak işbirliği projesi openAAS (open Asset Administration Shell) artık bu tür bileşenler için bir "açık yönetim kabuğu" ile ilgilidir. Protokol temeli, Festo'nun tüm Endüstri 4.0 uyumlu ürünlerinde halihazırda kullanılan OPC UA'dır (Birleşik Mimari).

Uygulamada, görev, bir Endüstri 4.0 bileşenini arayüzlere sahip kapsüllenmiş bir sistem olarak tanımlamak ve bu şekilde tüm dijital ikiz kavramlarının temeli ve her M2M (makineden makineye) işbirliğinin temeli olan dijital bir görüntü oluşturmaktır. Festo bu gelişmede kilit bir rol oynuyor ve ilk pilot uygulamalar şimdiden başarılı oldu.

Büyük veri, 2019 ortasına kadar sürecek olan BMBF tarafından finanse edilen ortak bir araştırma projesinin konusudur. Görev, Endüstri 4.0'da ortaya çıkan veri hacimleri temelinde şirketlerin yeni iş modellerini nasıl oluşturabileceklerine dair yöntemler geliştirmektir.

BigDieMo adresinde Festo, veri tabanlı hizmetlerin yapılandırılmış tasarımı için yöntemler ve araçlar içeren bir kit geliştirmekten özellikle sorumludur. Bunu yaparken, Scharnhausen teknoloji fabrikasındaki kendi deneyimimize ve ayrıca müşterilerin sahalarındaki pilot tesislerin sonuçlarına güvenebiliriz. Bakım, Festo'nun her endüstriyel bileşeni için her zaman merkezi bir mühendislik kriteri olmuştur; bu nedenle, kestirimci bakımın olanaklarından bu yana yalnızca buna özel bir dikkat gösterilmemiştir.