Jakým způsobem používat automatizační technologie v rámci řízení podniků na dálku?

Představte si, že každé rozhodnutí provedené na výrobní hale se bude opírat o zdokumentovaná data namísto současného stylu řízení výroby shrnutého do jedné věty: „Ale takhle jsme to přece dělali vždycky.“ Obrázek publikován se svolením společnosti Nidec a Motion. Představte si, že každé rozhodnutí provedené na výrobní hale se bude opírat o zdokumentovaná data namísto současného stylu řízení výroby shrnutého do jedné věty: „Ale takhle jsme to přece dělali vždycky.“ Obrázek publikován se svolením společnosti Nidec a Motion.

Automatizační technologie pro vzdálené řízení provozu a údržbu zařízení je v praxi používána stále častěji.

Vzhledem k tomu, že automatizace proniká stále hlouběji do podniků, distribučních center a dalších průmyslových prostředí, jsou vedoucí pracovníci podniků nuceni dbát na to, aby investovali do vhodných technologií, které maximalizují produktivitu a efektivitu jednotlivých činností. Řízení provozu na dálku může znamenat řízení výrobní linky z druhé strany podniku nebo také z druhého konce světa a síťové nástroje potřebné pro každý tento jednotlivý případ se vzájemně poněkud liší. Cloudové technologie a mobilní sítě 5G jsou pro práci na dálku velkým příslibem, ale na rovinu je třeba si říct, že jsou s tím spojeny určité problémy. Kybernetická bezpečnost představuje hlavní problém pro mnohé technologické odborníky v průmyslovém světě a pro řadu společností se jedná o linii, kterou stále nejsou ochotni překročit. Tato linie obvykle odděluje řízení automatizace procesů od veřejně přístupného internetu prostřednictvím firewallů a dalších bezpečnostních opatření.

Mnoho hráčů na poli průmyslových technologií řeší tyto problémy tím, že průmyslový internet věcí (IIoT) využívají výhradně pro monitorování zařízení a procesů a samotné řízení (zatím) ponechávají stranou. Tato metoda vytváří hybridní přístup, který by mohl v příštích letech dominovat v odvětví, v němž jsou poznatky zjišťovány v cloudu z velkých dat proudících z provozu a akce jsou prováděny samostatně pracovníky na pracovišti po schválení navržených změn. Budoucnost provozování zařízení na dálku bude definována pokrokem dnešních výrobců průmyslových zařízení, protože do strojů bude zabudováváno stále více hardwaru a softwaru pro sběr dat. Díky stále většímu šíření „chytrých“ nebo „připojených“ zařízení bude v průmyslovém světě přibývat příležitostí pro činnosti prováděné na dálku, protože inovace v oblasti kybernetické bezpečnosti podporuje účinnost této budoucí reality.

Využití velkých dat

Existuje mnoho důvodů, proč se cílem vedoucích pracovníků v průmyslu staly činnosti prováděné na dálku, ačkoli se převážně soustředí na využití rozhodovací síly velkých dat, zefektivnění počtu zaměstnanců a odborných znalostí lidských zdrojů. Zamysleme se nad těmito dvěma tématy trochu podrobněji. V tomto bodě časové osy čtvrté průmyslové revoluce se zatím jen tak zlehka dotýkáme přínosů, které slibuje analýza velkých dat. Potenciál pro optimalizaci rozhodovacích procesů v tovární hale je nekonečný – od zvýšení spolehlivosti provozu strojů přes kvalitu výrobků až po řízení zásob a efektivitu procesů.

Pravdou je, že člověk není schopen konkurovat pokročilému analytickému softwaru, pokud jde o vyhodnocování trendů a korelací v rámci dat z různých zdrojů. Ještě méně jsme schopni v první řadě ručně shromažďovat použitelná data z výrobní haly. Snímače, kamery, váhy a další zařízení pro sběr dat nepřetržitě monitorují své příslušné aplikace, což vede k exponenciálně většímu množství dat, než kolik jich mohou technici zmapovat během vyhodnocování v rámci klasické obchůzky po dílně. Vzhledem k tomu, že vedoucí představitelé průmyslových podniků budou i nadále řadit sběr a analýzu dat mezi své hlavní priority, bude zvýšení produktivity a efektivity objevováno na každém rohu. Představte si, že každé rozhodnutí provedené na výrobní hale se bude opírat o zdokumentovaná data namísto současného stylu řízení výroby shrnutého do jedné věty: „Ale takhle jsme to přece dělali vždycky.“ (viz obrázek 1) Podobná tvrzení se stanou minulostí a podniky budou díky inovativnímu přístupu prosperovat.

Personální oblast byla pro manažery vždy prioritou z hlediska rozpočtu, ale nyní je možná důležitější než kdy jindy z jiného důvodu, a to kvůli snižujícímu se počtu kvalifikovaných pracovníků na trhu. Nedostatek mechaniků, elektrikářů, strojníků, operátorů zařízení, inženýrů a dalších technických lidských zdrojů omezuje schopnost vedoucích pracovníků vhodně obsadit své provozy, zejména na více pracovištích. Stávající kvalifikované pracovní pozice se uvolňují stále rychleji v důsledku odchodu generace z období baby boomu do důchodu i kvůli tendenci mladší generace měnit zaměstnavatele častěji, než bylo dříve obvyklé. Zachycení znalostí těchto zkušených zaměstnanců a kvantifikace jejich znalostí do algoritmů pro rozhodování na základě dat je klíčovou součástí tohoto nového uspořádání.

Existuje mnoho scénářů, které lze kvalifikovat jako provoz řízený na dálku. Představte si obecný příklad, v němž korporátní tým řídí několik výrobních závodů v různých geografických lokalitách. Vezměme v potaz tři technologické oblasti, které v našem příkladu umožní provoz řízený na dálku a přispějí k jeho rozšíření v reálném světě: digitální dvojčata, prediktivní údržba a rozšířená realita.

Digitální dvojčata

„Digitální dvojče“ výrobního procesu si můžeme představit jako grafický model linky s metrikami a klíčovými ukazateli výkonnosti (KPI) ze skutečného procesu v reálném (nebo téměř reálném) čase. Digitální dvojče lze vytvořit v softwaru pro 3D modelování zpodobněním vstupních surovin, dopravníkových pásů, technologických zařízení, montážních robotů, kontrolních bodů kvality, balicích stanic atd. Jakmile existuje vizuální model, do příslušných částí digitální výrobní linky se vloží dynamické ukazatele výkonnosti. Tyto klíčové ukazatele výkonnosti mohou být proměnné; jsou jimi časy, hmotnosti, tlaky, teploty, úrovně vibrací, otáčky, počty dílů a kódy příčin vad kvality. Kromě informací generovaných snímači na lince mohou digitální dvojče doplnit také živé videopřenosy pro další rozšíření možností řízení. Digitální dvojčata lze také použít k porovnání „projektovaného“ výkonu se skutečným výkonem. Jakákoli odchylka mezi nimi mimo určité povolené pásmo může být použita jako včasný indikátor potenciálních závad na lince nebo zařízení. Lze je také použít k doladění procesu za účelem dosažení maximální účinnosti nebo propustnosti.

Prediktivní údržba

„Prediktivní údržba“ (PdM – Predictive maintenance) představuje moderní postup, který umožňuje nepřetržité sledování stavu a výkonnosti strojů prostřednictvím instalovaných snímačů a analytického softwaru. Cílem shromažďování a analýzy údajů o stavu stroje (jako jsou teplota, vibrace, spotřeba energie atd.) je zefektivnění úsilí v oblasti údržby. Namísto závislosti na tradičních postupech údržby založených na časových intervalech výměny ND, které nemusejí být pro danou aplikaci vhodné, umožňují řešení PdM vedoucím pracovníkům zaměřit své zdroje na aktiva, u nichž je na základě údajů o výkonnosti největší riziko selhání. Díky nástrojům PdM mohou vedoucí pracovníci naplánovat údržbu tak, aby byla provedena dříve, než dojde k degradaci daného aktiva do kritického stavu poruchy. Měření, plánování a vyhodnocování činností údržby může probíhat prostřednictvím vzdáleného přístupu, pouze samotné provedení servisních prací musí probíhat na daném pracovišti.

Rozšířená realita

Pod pojmem „rozšířená realita“ (AR – Augmented reality) se skrývá interaktivní technologie, kterou lze využít v mnoha aplikacích se vzdáleným přístupem. Pokud stále netušíte, o čem vlastně AR vůbec je, představte si živou videokonferenci bez použití rukou, při níž se videopřenos propojuje s reálným světem kolem vás. Řešení AR může zahrnovat nositelnou součást podobnou helmě, která vytváří vizuální projekce v bezprostředním zorném poli uživatele, aniž by mu zakrývala zrak. Jednou z oblíbených aplikací AR je metoda, kdy technický expert pracující na dálku vysvětluje začínajícímu technikovi technologický postup výroby v tovární hale. Průvodce v tomto případě vidí i slyší vše, co se nachází v prostředí uživatele v terénu, a provádí nováčka postupem, přičemž mu v zorném poli zobrazuje instruktážní grafiku. V jiných aplikacích rozšířené reality lze postupy zaznamenávat krok za krokem a vytvořit tak digitální instruktážní příručku, aby se uživatelé mohli vzdělávat v reálném čase při provádění pracovních úkolů. Technologie AR se aktivně využívá v průmyslových prostředích, zejména při servisních pracích a opravách.

Každá technologie má dvě společné vlastnosti: sběr a analýzu obrovského množství dat a možnost připojit se k přenosu dat do vzdálených míst v reálném čase. Cloud computing je populárním řešením požadavků na analýzu a ukládání velkých objemů dat. Ačkoli je využívání cloudu v mnoha odvětvích běžné, vedoucí pracovníci podniků se stále obávají bezpečnostních hrozeb. Tyto obavy jsou exponenciálně větší, pokud cloudový nebo internetový zdroj dat může ovlivnit fyzický provoz podniku. I když je kybernetická bezpečnost na prvním místě v seznamu obav vedoucích pracovníků, není to jediný problém, který stojí v cestě skutečnému provozu řízenému na dálku. Prodlevy a spolehlivost sítě jsou také faktory, které je třeba zvážit v každém případě, kdy je pro řízení procesů zapotřebí vstup v reálném čase. Funguje vaše internetová služba bezchybně ve 100 % případů? Většina z nás zažila přerušení služby a mnoho vedoucích pracovníků není připraveno spoléhat se při řízení svých zařízení na nepřetržité vstupy prostřednictvím cloudu.

Metodou, která zmírňuje některé obavy týkající se kybernetické bezpečnosti a sítě, může být hybridní architektura cloudu a okrajových sítí. V tomto přístupu se většina nepřetržitého provozu a analýzy provádí lokálně na serverech nebo průmyslových počítačích (koncových zařízeních – edge devices). Koncová zařízení pravidelně komunikují s cloudem nebo používají předem definovaná pravidla. Cloudová platforma přijímá tyto vybrané vstupy, provádí analýzu a upravuje algoritmy, které jsou odesílány dolů do koncových zařízení (počítačů). Tento přístup se podobá spuštění antivirového softwaru na počítači. „Definiční soubory“ virů jsou pravidelně aktualizovány, například jednou denně, ale antivirový software běží na počítači nepřetržitě s použitím naposledy dostupných definičních souborů, i když není k dispozici připojení k internetu.

Automatizační technologie pro řízení a údržbu zařízení na dálku jsou stále rozšířenější. I když existují oprávněné technické a praktické problémy, jež zatím neumožňují úplný provoz na dálku, tato technologie se rychle vyvíjí a podniky nacházejí kreativní způsoby, jak realizovat některé výhody, které vzdálený přístup poskytuje.

Justin Lesley je manažer pro inovace v oblasti Průmyslu 4.0 ve společnosti Motion. Řídí strategii IIoT a partnerství související s odvětvími zabývajícími se opravami a údržbou průmyslových zařízení. Ve své kariéře se zaměřuje na provozní efektivitu, kterou podporuje získanými certifikáty z Lean manufacturing a Six Sigma v kombinaci s inženýrskými tituly. J. Lesley vede výrobce na jejich cestě k digitální transformaci tím, že jim pomáhá využívat propojená řešení prediktivní údržby.

Timothy Albers je ředitel produktového managementu divize komerčních a průmyslových motorů / US Motors společnosti Nidec Motor Corporation. Zodpovídá za produktový management, plánování a vývoj nových produktů pro komerční a průmyslové motory. T. Albers v posledních dvaadvaceti letech zastával různé pozice v marketingu společností Nidec Motor Corporation a Emerson Motor Company, včetně manažera produktové řady motorů NEMA. Je čestným členem IEEE a působí v mnoha technických komisích Hydraulického institutu. Strávil také 12 let v aktivní a záložní službě jako důstojník amerického námořnictva a byl kvalifikovaným provozním inženýrem.

Článek napsal Pranesh Rao, ředitel pro nové produkty, elektroniku a software ve společnosti Nidec Motor. Je zodpovědný za vývoj integrovaných motorových pohonů a platforem IIoT společnosti Nidec. Má zkušenosti s vývojem produktů a podnikáním v oblasti veřejných služeb, průmyslu a obnovitelných zdrojů energie. 

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz