Индустриалната автоматизация и Internet of Things

АвтоматизацияСтатииВисокотехнологична автоматизация - специално издание на сп. Инженеринг ревю

Industrial Internet of Things
Следващата мащабна трансформация на индустриалната автоматизация вече е в ход. Все по-големият брой свързани устройства, повсеместният интернет достъп и нарастващата ИТ инфраструктура създават и развиват нови бизнес възможности. Производителите все по-масово внедряват решения за автоматизирано управление на процесите и оборудването в индустрията и тези контролни системи постепенно се превръщат в неразделна част от концепцията за Internet of Things (IoT).

Тя дефинира мащабна мрежа, подобна на интернет, в която всички използвани от човека в различните му дейности устройства и системи са свързани помежду си чрез сензори, контролери и други комуникационни компоненти. Визията за IoT платформа в индустрията включва интеграция на различни типове и обеми данни от физически сензори и обработката им посредством аналитични инструменти, за да се осигурят възможности за превантивна поддръжка на устройствата и оборудването, прецизен и навременен контрол и адекватна реакция в случай на непредвидени събития.

В резултат е налице информация в реално време за статуса на цялата мрежа и на всяко отделно свързано устройство. Постепенно се развива и визията за Industrial Internet of Things (IIoT).

Потенциал на IoT концепцията в индустрията
Интегрирането на IoT функционалност в индустриалната автоматизация позволява значително да се намалят оперативните разходи, да се елиминират голяма част от загубите на време, енергия и ресурси в човеко-машинните или изцяло машинните операции и да се оптимизират процесите.

Реализирането на интелигентна производствена инфраструктура, базирана на IoT технологиите, позволява на собствениците и мениджърите на индустриални предприятия да разполагат с необходимата информация за производствените и бизнес процеси по всяко време и от всяка точка. Данните за работата на съоръженията могат да послужат като база за оптимизация на продуктивността и процесния контрол и да помогнат на мениджърите да разработят и реализират стратегии за повишаване на енергийната ефективност, безопасността, надеждността и гъвкавостта на индустриалните операции.

Преходът към Industry 4.0
Всяка следваща революционна иновация в индустрията спомага за драстично увеличаване на качеството и производствения капацитет на промишлените предприятия в глобален мащаб.

Понастоящем световната индустрия е в период на скокообразен преход към Industry 4.0, автоматизираната индустриална икономика, в която Internet of Things свързаността е в основата на по-прецизно управление на производствените и процесните дейности, по-малко разходи, грешки и аварии, благодарение на възможностите на инструментите за прогнозен анализ, както и на нови бизнес модели, базирани на нововъзникващи услуги и новоразработени технологии.

Според актуално проучване на маркетинговата агенция Berg Insight, посветено на индустриалната автоматизация и безжичните M2M (machine-to-machine) мрежи, броят на връзките от типа “машина-към-машина” в автоматизираните промишлени предприятия ще нараства с комбиниран годишен темп от 23,2% през следващите няколко години – от 2,5 милиона в края на 2013 г. до над 7,1 милиона до 2018 г.

Нови стратегии и технологии
Същото проучване на Berg Insight показва, че в системите за автоматизация в глобален мащаб се увеличава както броят на свързаните устройства, така и обемът на събираната и обработвана информация. Това създава потребност от внедряването на допълнителни системи за контрол и управление на тези устройства, както и на нови аналитични инструменти, които да извличат пълния потенциал на големите обеми събрани данни.

Само преди десетилетие имаше отчетлива разлика между цените на технологиите от различни производители, използвани в индустриалните контролери. С течение на времето започна да се наблюдава тенденция към размиване на марките и изравняване на цените на процесорите, паметите, embedded софтуера и комуникационните компоненти.

За съжаление, обаче, традиционните процеси и технологии, които дълго време в малък мащаб служеха добре на индустрията, се оказват неефективно решение за някои от съвременните комплексни и персонализирани мащабни приложения, твърдят специалистите. В прехода към Industry 4.0 са необходими нови стратегии и технологии, които да спомогнат за намаляване времето и усилията, влагани в индустриалните операции.

Освен технологични иновации са нужни и по-задълбочени системи за събиране на данни, както и съответните по-мощни аналитични инструменти. Отговорът на всички тези потребности се крие в Internet of Things, убедени са експертите.

IoT в индустриалната автоматизация
Базирана на сензори и устройства с все по-ниска цена и консумация на енергия, платформата Internet of Things е в основата на значителни икономии на разходи в съвременната индустриална автоматизация. Технологията осъществява директна комуникационна връзка между сензорите, крайните устройства и заводската инфраструктура, която осигурява на операторите и мениджърите необходимата информация за работата и ефективността на системите.

IoT позволява безпроблемна интеграция на множество различни системи и компоненти за автоматизация в една и съща платформа. Посредством стандартни комуникационни протоколи се свързват помежду си контролери и задвижващи механизми, производствено и процесно оборудване, EMS платформи за управление на предприятията, автоматизирани линии и дори системи за видеозапис.

Целта е да се обединят данните от отделните сензори и устройства в обща база и с помощта на аналитични инструменти да се разкрие неизползваният досега оперативен потенциал, както и да се постигне по-съществена оптимизация на процесите и дейностите.

За приложения на Internet of Things в индустриалната автоматизация се разработва изцяло ново поколение контролери и датчици с усъвършенствани възможности за свързване и подобрена интелигентност, което позволява по-прецизно управление на оборудването и още по-ефективна работа с минимум прекъсвания. Безжичните IoT протоколи опосредстват разширени комуникационни възможности и по-лесна интеграция на системите за автоматизация в производствените съоръжения.

IoT и облачни приложения
Разпределеният характер на процесите в областта на индустриалната автоматизация позволява в тази сфера да се разработват и прилагат облачни технологии. Повечето глобални производители на решения за автоматизация изграждат облачна инфраструктура, за да отговорят на нарастващите нужди от събиране, съхранение и обработка на все по-големи и разнородни обеми данни на клиентите си. Основно предимство на използването на облачни услуги от доставчик вместо изграждането на собствена архитектура са намалените време и разходи за системна интеграция.

Благодарение на аналитичните инструменти в облачните бизнес платформи, мениджърите на съоръжения в съвременните предприятия могат да се възползват от възможности за прогнозна поддръжка и предотвратяване на повреди и аварии на оборудването чрез предварително идентифициране на потенциалните проблемни зони.

Посредством IoT концепцията и облачните технологии, системите за планиране на ресурси (ERP) и производствените изпълнителни системи (MES) в предприятията могат да функционират като интегрирана платформа, която изпълнява всички необходими бизнес функции, управление на активите и на веригата на доставките, планиране на производствените графици и оптимизация на дейностите.

Предизвикателства
Нарастващата роля на автоматизацията в изпълнението на индустриалните дейности и “прехвърлянето” на все повече права и задължения от човека към автоматизираното оборудване и роботизираните системи създава огромен потенциал за повишаване на ефективността на процесите и операциите и осъществяването на все по-прецизен контрол.

Internet of Things значително разширява тези възможности и полето за иновации в индустриалната автоматизация, като опосредства интеграцията на неизползвани досега в индустрията устройства и технологии, които я правят по-гъвкава, управляема и проследима отвсякога. Всичко това, разбира се, е свързано с преодоляването на дадени предизвикателства.

Сигурност и безопасност: основна задача на интелигентното автоматизирано производство днес е осигуряването на безопасността на служителите и оборудването и сигурността на системите и данните от мониторинга на процесите. Посредством Internet of Things контролните, информационни и известителни системи в предприятието могат да бъдат обединени в обща платформа, която да осигури централизирана, навременна и адекватна реакция в случай на непредвидено събитие.

Разходи, усилия, съвместимост: често мениджърите на индустриални съоръжения възприемат внедряването на нови системи за автоматизация като големи допълнителни разходи и усилия за инсталация, софтуерна и хардуерна поддръжка, закупуване на лицензи, обучение на персонала и др.

С притеснения е свързан и фактът, че продуктите от различни производители невинаги са съвместими помежду си. В концепцията за фабриките на бъдещето, базирани на Internet of Things, е заложено все по-масово прилагане на технологии с отворен комуникационен стандарт, което да опосредства безпроблемното взаимодействие на устройства от различни производители в единна обща платформа за автоматизация.

Достъпност и надеждност на системата: Когато с изправността на всеки отделен компонент са свързани работата на цели производствени линии и транспортни системи, промишлени агрегати и комунални съоръжения, от които зависи качеството и достъпността на публични услуги като електрификация, топлофикация, водоснабдяване и др., е необходимо да се гарантира максимална надеждност на системата.

За целта Internet of Things платформата осигурява комуникация с всеки отделен елемент, осъществява прецизен мониторинг и контрол и гарантира непрекъсната дейност на предприятието.

Свързаност: необходимостта от надеждност на комуникацията между отделните устройства и машини в индустриалните предприятия и сигурност на данните става все по-голяма с увеличаването на автоматизираните и свързани производства, масовото прилагане на децентрализирани контролни системи и решения за отдалечен мониторинг и управление в индустрията.

За да намалят риска от компрометиране на връзката и сигурността на информацията, производителите на IoT устройства за промишлена и процесна автоматизация традиционно залагат на доказани в индустрията комуникационни стандарти като Modbus, Industrial Ethernet, 6LoWPA N, ZigBee, Z – Wave, Profibus и др.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top