Továrne budúcnosti (13), Nové trendy, Rubriky,

Továrne budúcnosti (13)

Ako by mali vyzerať továrne budúcnosti? Aké technológie budú kľúčové pre výrobné podniky a čo by mali priniesť? Na tieto aj mnohé ďalšie otázky dáva odpoveď Európska komisia, ktorá vydala v spolupráci s EFFRA (European Factories of the Future Research Association) vyše stotridsaťstranový prehľad očakávaných zmien, ktoré výrobný sektor čaká v nasledujúcich rokoch. V tomto seriáli sa pozrieme na to najdôležitejšie z uvedeného dokumentu a predstavíme aj niektoré projekty, ktoré sa už stali realitou.

Možnosti prispôsobovania hromadnej výroby požiadavkám zákazníkov a integrácie zdrojov z reálneho sveta

Dnešným systémom určeným na prepojenie zariadení v rámci podniku chýba schopnosť jednoducho a automatizovaným spôsobom konfigurovať veľký počet zdrojov reálneho sveta, medzi ktoré možno zahrnúť zariadenia na úrovni prevádzok, výrobné a obchodné systémy či abstraktné reprezentácie ľudských zdrojov a nehmotných predmetov. Pri pokuse modelovať rôzne zdroje používajú administrátori dnešných systémov zastaraný softvér prepájajúci operačný, resp. databázový systém s aplikáciou (middleware) na manuálne zadávanie týchto zdrojov a ich následnú konfiguráciu každého zvlášť. Budúcnosť leží vo vývoji middleware na prepojenie zariadení pracujúcich v rámci internetu vecí (IoT). Tie sú vo svojej podstate škálovateľné a distribuované a nevyžadujú žiadne manuálne zásahy s cieľom registrácie a konfigurácie rôznych zdrojov na úrovni prevádzky, ktorými disponujú. Tým sa skracuje čas konfigurácie s možnosťou automatizovaného riadenia rôznych aspektov prevádzky, ktoré majú rovnaké všeobecné špecifikácie. To by mohlo zvýšiť produktivitu v rámci jednotlivých pracovísk prevádzky, a to vďaka kratšiemu času na konfiguráciu a automatizovanému spôsobu riadenia. Ďalší výskum bude potrebné zrealizovať pri vývoji dynamických, objektovo orientovaných modelov, ktoré budú reprezentovať príklady zdrojov z reálneho sveta, ako aj sémantickej reprezentácie na modelovanie nehmotného majetku na úrovni prevádzky. Tento postup by bolo možné prepojiť s vývojom distribuovaného middleware využívajúceho model SOA s funkciou dynamického rozmiestňovania programu a intuitívnej umelej inteligencie, ktoré prinesú holistický pohľad na rozloženie výstupov na úrovni prevádzky a konfigurácie pre ľudí s rozhodovacími právomocami.

Doména 3

Digitálne, virtuálne fabriky efektívne spotrebúvajúce zdroje

Skupina výskumných priorít v rámci tejto domény sa zameriava na návrh fabriky, zber a riadenie údajov, postupy a plánovanie, a to z hľadiska optimalizácie v reálnom čase alebo z dlhodobého hľadiska. Podniky sa stávajú čoraz zložitejšie, nákladnejšie, distribuované a rýchlo sa vyvíjajúce ako kedykoľvek v minulosti a výrobcovia sa snažia zaviesť do praxe riadenie životného cyklu svojich fabrík.

Vo fabrikách budúcnosti by mohli byť podnikové technické prostriedky a zásoby spolu s výrobnými a montážnymi linkami dynamicky navrhované, konfigurované, monitorované a udržiavané. Predpokladom pokročilej správy životného cyklu fabrík je dostupnosť integrovaného a škálovateľného modelu fabriky s viacúrovňovým sémantickým prístupom k funkciám, agregáciou údajov s rôznou mierou nespojitosti, funkciami priblíženia a vzdialenia či zberu údajov v reálnom čase zo všetkých podnikových zdrojov (napr. technických prostriedkov, pracovníkov a objektov). Na úrovni procesov budú čoraz častejšie súčasťou inovačných cyklov aj zložité numerické modely, napr. vysoko nelineárne modely FEM z viacstupňových procesov vrátane teplotných cyklov a funkčného správania. Majitelia fabrík tak získajú hĺbkový prehľad o ktorejkoľvek výrobnej časti a budú môcť sledovať výkon, kvalitu a prostredie procesov prostredníctvom vzájomne súvisiacich kľúčových ukazovateľov výkonu. Tie budú dostupné cez používateľsky príjemné rozhrania, ktoré sa budú prispôsobovať rôznym pracovným pozíciám a mobilným platformám.

Fabriky, ktoré budú navrhnuté takýmto holistickým a štruktúrovaným spôsobom, budú účinnejšie z hľadiska spotreby energií a poskytnú aj bezpečnejšie pracovné prostredie. Štandardizácia návrhu a manažérske prístupy uľahčia ich nasadenie a zlacnia ich prevádzku. Dostupnosť a spoľahlivosť takýchto fabrík porastie aj využívaním pokročilých metód údržby, čo sa zase odrazí na účinnejšej výrobe.

Integrované podnikové modely pre vyvíjajúce sa výrobné systémy

Fabriky sa rozvíjajú rýchlejšie ako v minulosti a stávajú sa zložitejšími, nákladnejšími a sú rozložené na viacerých geografických miestach. Bežne používané IT systémy nie sú ani veľmi prepojené, ani schopné interakcie s inými IT systémami, čo komplikuje holistické zobrazovanie, monitorovanie a riadenie týchto fabrík. Vývoj integrovaných škálovateľných a sémantických modelov fabrík s funkciami viacúrovňového prístupu, zberu údajov s rôznou neurčitosťou, funkciami približovania a oddialenia a zberu údajov v reálnom čase zo všetkých podnikových zdrojov (napr. technických podnikových prostriedkov, strojov, pracovníkov a objektov) umožní nasadiť podporu rozhodovacích procesov, plánovanie aktivít a riadenia prevádzok a uľahčí rýchlejší rast vďaka skráteniu času dodávok na trh. Sémantické modely by mohli byť vo svojej prirodzenosti holistické a schopné reprezentovať všetky úrovne výrobných funkcií a zariadení. Na zber údajov v reálnom čase by sa mal čo najviac využívať model IoT, doplnený mobilnými rozhodovacími aplikáciami, ktoré pomôžu manažérom podnikov získať holistický prehľad o kľúčových ukazovateľoch výkonu počítaných zo získaných údajov.

V nasledujúcej časti budeme pokračovať opisom inteligentných systémov údržby, ktoré budú prínosom pre zvyšovanie spoľahlivosti výrobných systémov. Opíšeme aj prínosy vysoko výkonných výpočtov na riadenie životného cyklu fabrík a zameriame sa na monitorovanie a správu energie vo fabrikách budúcnosti.