Print

Spojení závodu a podniku: přechod automatizace na vyšší úroveň

-- 31.03.08

Pokud na vás udělala dojem pokročilá robotika a vysokorychlostní systémy automatizace strojů, počkejte, až uvidíte automatizaci závodu na vyšší úrovni!

Společnost Mitsubishi Electric Corporation (MELCO) nedávno hostila novináře z celé Evropy a autora tohoto článku ze Severní Ameriky na exkluzivním turné s plným přístupem po několika vysoce automatizovaných japonských průmyslových závodech. Tento článek nabízí pohled na vyspělou automatizaci, s níž jsme se setkali, a na to, jak japonští technici průmyslové automatizace pracují na propojení základní řídicí úrovně se sítěmi na podnikové úrovni.

Každá výrobní firma na světové úrovni je ve skutečnosti jediným systémem tvořeným řadou prvků. V době před nástupem počítačů byly prvky na výrobní a exekutivní úrovni úzce propojeny papírovou cestou. Ale s tím, jak se různé části podniku vybavovaly počítači, došlo k přerušení spojení mezi prvky provozní a podnikové úrovně. Neboli, přesněji řečeno, s tím, jak se rozrůstal podnik a systémy základní řídicí úrovně, spojení mezi nimi nedokázalo držet krok a vznikla trhlina, kterou je potřeba překlenout.

Jak uvádí Satoshi Takeda, vedoucí oddělení marketingu řídicích prvků společnosti MELCO Nagoya Works, „současné sítě ve výrobních podnicích vykazují trhlinu mezi systémy podnikového managementu řízenými oddělením informačních technologií (IT) a systémy výrobního managementu na základní řídicí úrovni (provoz).

V minulosti integrace obchodních systémů postupovala nezávisle na integraci automatizovaných systémů. Zavádění sítí na podnikové úrovni znamená vývoj rozsáhlého intranetu tvořeného osobními počítači a pracovními stanicemi pod záštitou oddělení IT. Tyto intranety jsou přímo napojeny na internet prostřednictvím pečlivě vybudovaných a udržovaných firewallů.

Na druhé straně, na základní řídicí úrovni fungují jednotlivé automatizované stroje nezávisle a sdílejí data nebo řídicí signály prostřednictvím řady protokolů sítě automatizace závodu. Současnou výzvou pro techniky automatizace závodu na celém světě je integrace ostrůvků automatizace na základní řídicí úrovni do intranetu podnikové úrovně.

Automatizace na základní řídicí úrovni je u firem světové třídy v současnosti prakticky úplná. Sledovaným podnikem je pivovar Suita Brewery společnosti Asahi Breweries v japonské Ósace. Stejně jako u většiny výrobních závodů je i v tomto pivovaru síť automatizace závodu organizována ve vrstvách.

V nejnižší vrstvě jednotlivé stroje fungují jako kompletní pracovní buňky. Každý stroj má své vlastní analogové a digitální senzory pro monitorování regulovaných veličin, například teploty. Hodnoty z těchto senzorů jsou výchozím bodem pro řídicí smyčky řízené programovatelnými automaty (PLC). Tyto PLC poskytují signály pro řízení aktuátorů, například vypnutí nebo zapnutí topných zařízení. Jde o vrstvu fieldbus, která ve společnosti Asahi Brewery běží na protokolu CC-Link.

Na další vrstvě pivovar používá Ethernet k propojení jednotlivých PLC se systémem pro průmyslové řízení a sběr dat (SCADA). Primárními funkcemi systému SCADA je získat procesní a výrobní data pro kontrolu managementem a archivaci, poskytovat informace o řízení pro udržování koordinace jednotlivých pracovních buněk a monitorovat celý provoz pokud jde o výskyt anomálií vyžadujících zásah obsluhy.

Pokud by byl zapotřebí zásah obsluhy, systém SCADA vydá upozornění a pokyn prostřednictvím bezdrátové komunikace. „Přešli jsme zcela na bezdrátovou technologii, protože nechceme, aby naši technici byli připoutáni k pevným linkám,“ říká Yutaka Henmi, manažer technického oddělení společnosti Suita Brewery. „Každý technik má u sebe mobilní telefon, na který mu může systém SCADA zavolat. Může mu také zaslat textové zprávy s podrobnými informacemi o problému a pokyny k nápravě.“

Kromě toho je každý mobilní telefonní přístroj vybaven také systémem globálního satelitního určování polohy (GPS). „Vzhledem k tomu, že máme tak málo pracovníků pokrývajících tak velkou oblast, musíme být schopni sledovat, kde se každý pracovník nachází a neustále si s ním vyměňovat informace,“ říká Henmi. „Díky přímému bezdrátovému napojení na náš systém SCADA s možností GPS, mají dělníci důvěru v to, že nejsou sami, dokonce i v nejvzdálenější části závodu.“

Vyšší úroveň

I když výrobní závody na světové úrovni propojily své ostrůvky automatizace prostřednictvím sítě vrstvy SCADA, komunikační spojení s podnikovou úrovní je stále problematické. Jak uvádí Takeda ze společnosti Mitsubishi, „problém spočívá v tom, že stávající systémy pro operativní řízení výroby (manufacturing execution systems – MES) využívají klasickou architekturu „brány“. Pro získání přístupu k těmto životně důležitým datům musí management manuálně vytvořit dotazy do SQL databází, které je shromažďují a archivují je.

Tento systém ale začíná pokulhávat, když výrobní provoz expanduje a generuje více dat. Vývoj a údržba architektur brány jsou navíc velmi nákladné. Existuje příliš mnoho úrovní systému, přes které se musí procházet a stává se obtížnějším integrovat nezpracovaná řídicí data do procedur na serverové straně. Výsledkem je řízení výrobního závodu, které neprobíhá v reálném čase.

Společnost Nagoya Works byla průkopníkem integračního přístupu, nazvaného „e-Factory“, který vyplňuje tuto mezeru pomocí modulu rozhraní MES (MES Interface Module – MIM). Tento modul reprezentuje softwarový systém, který komunikuje s podnikovou sítí a sítí základní řídicí úrovně po síti Ethernet. Modul MIM je umístěn přímo na propojovací rovině PLC Mitsubishi řady Q, kde má přímý přístup k procesním datům generovaným při běžném fungování PLC na úrovni fieldbus. Automaticky zachytává data v reálném čase a nahrává je přímo do databáze MES na podnikové úrovni. Zde jsou okamžitě dostupná pro aplikace MES, které slaďují operace závodu s podnikovými cíli.

Například systém SCADA dokáže koordinovat rychlosti výrobní linky součástí A a B s montážní linkou, která součásti A a B spojuje do montážního celku C, a může proto maximalizovat produktivitu a minimalizovat skladové zásoby nedokončených výrobků. Co se však stane, když přijde velká objednávka? Management by rád zrychlil všechny tři linky, ale kvůli momentální nemožnosti vidět v reálném čase to, co se děje na základní řídicí úrovni, ve skutečnosti neví, zda toto zrychlení může provést.

Systém „e-Factory“ zajišťuje viditelnost v reálném čase, takže management vidí, že pokud závod běží na 80 % kapacity, zvýšení produkce na 90 % umožní rychle splnit objednávku bez zpoždění dodávek dalším zákazníkům.

Bez této viditelnosti nemůže podnik rychle reagovat na změny poptávky zákazníka bez udržování nákladných skladových zásob dokončených výrobků. Skladové zásoby představují pasivní kapitálovou investici, která zvyšuje základní částku kalkulace návratnosti investice (ROI). Ta je pro akcionáře velmi důležitá.

Není divu, že týmům managementu velkých podniků světové úrovně, jako je např. Mitsubishi a Asahi, tolik záleží na rozšíření automatizace na všechny jejich operace. Propojení systémů plánování podnikových zdrojů (enterprise resource planning – ERP) a systémů pro operativní řízení výroby s automatizací na základní řídicí úrovni má výrazně příznivý vliv na provozní efektivitu podniku. Efektivnější provoz lépe využívá své zdroje a reaguje rychleji na měnící se obchodní podmínky.

ce

C. G. Masi je vedoucí redaktor časopisu
Control Engineering. Kontaktujte jej na adrese
charlie.masi@reedbusiness.com.

Pro více informací navštivte:
http://global.mitsubishielectric.com
www.asahibeer.co.jp/english

 

 


Kdy automatizace NENÍ vhodná

Lidé by měli provádět pouze tu práci, kterou roboti dělat nemohou, nebo jejíž efektivní programování by bylo příliš složité. Například v závodě Himeji Works společnosti Mitsubishi navíjejí měděné vinutí statoru automatizované navíjecí stroje, ale zasunutí konců vodičů do konektorů vyžaduje mimořádně přesnou koordinaci zraku a rukou. Současná generace robotů to nedokáže, a proto to musejí dělat lidé.

Samozřejmě, pokud dojde k jakýmkoli nesnázím, roboti musejí požádat člověka o pomoc. Automatizované strojní vybavení je mimořádně schopné, pokud vše, s čím má co do činění, zůstává v úzce vymezených tolerancích. Když se parametry dostanou příliš daleko, roboti nemají flexibilitu k analýze situace a vypracování plánu pro přivedení daného stavu pod kontrolu. To dokážou pouze lidé.

Náklady na návrh, instalaci a programování automatického výrobního zařízení jsou navíc obvykle velmi vysoké. Aby byly tyto náklady ospravedlnitelné, výsledný automatizovaný systém musí produkovat značný počet jednotek za nižší náklady s malým nebo žádným zásahem.

Náklady na lidskou práci jsou do značné míry variabilní, zatímco automatizace má náklady fixní – jakmile investici realizujete, zařízení může produkovat tolik jednotek, kolik je jen možné, za nízké nebo žádné dodatečné náklady. Pro srovnání těchto dvou přístupů musíte nejprve amortizovat náklady na automatizaci do počtu jednotek, které může stroj během své provozní životnosti reálně vyprodukovat. To znamená odhadnout počet jednotek, které vyprodukuje před tím, než bude potřebovat generální opravu nebo výměnu, a tímto počtem vydělit náklady na vlastnictví stroje.

Pak můžete srovnávat jablka s jablky, protože oba náklady jsou vypočteny jako jednotkové. Když je složitost úkolu vysoká, náklady na automatizaci mohou být mimořádně velké. V takovém případě vám kalkulace řekne, že je levnější, aby tento úkol prováděli lidé.

V jiných případech, například když jsou produkty do značné míry zakázkově přizpůsobené, nikdy neprodáte dostatečný počet jednotek, aby se automatizace zaplatila. Řešením je opět najmout na tuto práci lidské pracovníky – možná i za vyšší mzdu odrážející nutnost odborných znalostí.


 


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI