В своём стремлении к внедрению цифровых технологий IIoT производители промышленного оборудования часто сомневаются в том, какой подход необходимо применить, какие шаги предпринять в первую очередь, что может подождать, а что наиболее существенно. В этой статье обобщён имеющийся опыт заказчиков компании HARTING Technology Group, работающих в области машиностроения, а также приведены некоторые рекомендации по решению важных вопросов, возникающих в процессе модернизации производства.
Такие темы, как цифровизация и технологии промышленного Интернета вещей, постоянно мелькают в средствах массовой информации. Им отводится значительное место и в информационных источниках для специалистов разных отраслей. Некоторые компании, например Amazon или Uber, часто приводят примеры, демонстрирующие всему миру, как стратегии цифровизации могут применяться для достижения экономического успеха в процессе согласованной цифровизации Интернет-торговли и логистики (Amazon) или в процессе применения цифровых технологий для использования имеющихся ресурсов (Uber). Производители изделий промышленного назначения тоже задаются вопросом о том, могут ли они быстро достичь успешных результатов благодаря цифровизации, и если да, то как (рис. 1).
В отношении вопросов цифровизации и IIoT (промышленного Интернета вещей) для производственных систем необходимо использовать менее обобщённый подход. Рассмотрим возможные шаги по цифровизации типового жизненного цикла оборудования, и если говорить более конкретно, только те шаги, которые относятся к продуктам и услугам, предоставляемым конечному пользователю. Мы не будем рассматривать радикально новые технологии и бизнес-модели, которые подходят для технического анализа, но для которых в настоящее время не определена законодательная база (например, межмашинные взаимодействия по заказу и оплате – Machine-to-Machine Order & Payment).
Прежде всего следует упомянуть об одном фундаментальном аспекте. Некоторые эксперты сомневаются, что технологии цифровизации и IIoT в машиностроении и проектировании вообще способны стать причиной изменения основ или даже радикального изменения существующих бизнес-моделей. Вот комментарий доктора Гюнтера Дюка, частного венчурного инвестора и бывшего технического директора компании IBM, по этому вопросу: «Перед наводнением стройте лодки, а не дамбы... Строим ли мы лодки для того, чтобы в будущем доплыть на них до нового цифрового континента? Ведь мы говорим, что находимся в поисках цифровых инноваций, которые позволят нам вступить в новую эпоху» (рис. 2).
В исследовании «Цифровизация в машиностроении» [1] приводятся более конкретные понятия, а также мнение эксперта: «Очевидно, что мы останемся инженерами в области машиностроения и не превратимся в программистов. Но для того чтобы продать наше оборудование и обеспечить высокие позиции на рынке, нам необходимо программное обеспечение и сетевые технологии. Внедряя цифровые технологии, мы хотим помочь нашим заказчикам лучше решать поставленные перед ними задачи. И прежде всего, мы хотим реализовать новые возможности в сфере цифровых технологий, чтобы напрямую взаимодействовать с нашими заказчиками. Это перспективная стратегия, которая ограничивает влияние извне, и никто – ни Amazon, ни Google, ни Microsoft, ни кто-либо ещё – не встанет между нами и нашими заказчиками». Конкуренция не оставляет производителям изделий промышленного назначения иного выбора, кроме необходимости учитывать развитие цифровых технологий.
Следовательно, это не вопрос выбора, а задача, которую необходимо решать. Тем не менее заинтересованные лица совершенно по-разному оценивают текущее состояние цифровизации и необходимые приоритеты с точки зрения развития машиностроения и проектирования. Гюнтер Кегель, председатель правления компании Pepperl+Fuchs, который в настоящее время является президентом ассоциации производителей электротехнической и электронной промышленности Германии (ZVEI), в своём интервью [2] дал следующий комментарий: «Я думаю, что мы двигаемся вперёд слишком медленно. Перед нами открываются такие разные возможности, что нужно сделать осознанный выбор, на что потратить ресурсы, какие степени свободы предпочесть, и, может быть, принять что-то новое. Нам нужно взвесить все за и против и решить, какие подходы нуждаются в практическом воплощении уже сейчас, а какие подходы можно реализовать позже, в более долгосрочной перспективе». Приведённые высказывания иллюстрируют тот факт, что заинтересованные специалисты дают разную оценку существующей ситуации в машиностроении. В конце 2019 года Commerzbank AG попытался провести количественный анализ цифровизации в сфере машиностроения Германии [3]: «Ключевым критерием развития для компании, ведущей свою деятельность на базе цифровых технологий, является интеграция решений для построения цифровых платформ, как на уровне процессов, так и на уровне сервисов, а также на уровне продаж. При этом три из четырёх компаний сектора утверждают, что платформы IIoT имеют для них важное значение, и приблизительно 30 процентов компаний уже внедрили соответствующие решения». Это означает, что более половины немецких машиностроительных компаний пока не предприняли никаких шагов в направлении внедрения цифровизации/IIoT. Похожая ситуация складывается и в других странах со схожим уровнем развития машиностроительной отрасли.
Но какие успешные примеры можно отметить среди машиностроительных компаний – клиентов HARTING Technology Group (рис. 3), и какие конкретные шаги можно порекомендовать?
Для построения своих производственных систем производителям важно определить ключевых игроков в области промышленной цифровизации/IIoT и принять во внимание их роль, возможности и интересы:
Кроме того, цифровизацию в сфере производства изделий промышленного назначения нельзя рассматривать как отдельный тренд: она затрагивает все ключевые тенденции, среди которых можно выделить следующие:
Эффективное соблюдение всех этих требований в области машиностроения как с экономической, так и с технической точки зрения можно обеспечить только при использовании согласованных модульных, масштабируемых на разных этапах расширения и, наконец, интегрированных в сеть производственных систем. Только модульное оборудование, интегрированное в сеть (рис. 4, 5), в долгосрочной перспективе станет успешным с экономической точки зрения – более подробная информация содержится в [4]. Именно модульность, возможности масштабирования и расширяемость существующих систем должны быть главными характеристиками передового аппаратного обеспечения для современного машиностроения в текущей ситуации. Это и есть ключ к успеху цифровизации (IIoT).
Для демонстрации данного утверждения можно привести два примера из смежных отраслей:
Поскольку экономический успех цифровизации в сфере машиностроения может значительно разниться от сегмента к сегменту и, кроме прочего, зависит от специализации и бизнес-моделей компании, здесь сложно дать конкретные рекомендации.
Оценивая опыт заказчиков компании HARTING в разных сегментах машиностроительной отрасли в различных странах мира, можно выделить три аспекта:
Самые главные сложности для промышленной компании на этом этапе:
Наконец, самое последнее и главное правило: если степень модульности проектов цифровизации (программных средств) будет соответствовать степени модульности оборудования и систем (аппаратных средств), а также функций современных физических соединений и интерфейсов для передачи данных, то промышленная компания сможет построить оптимальную с экономической и технической точки зрения систему в соответствии с актуальными требованиями заказчиков.
Такие системы также характеризуются максимальными возможностями в текущий момент времени для того, чтобы соответствовать постоянно растущим и до сих пор не до конца определённым будущим требованиям.
Соединения играют важную роль в модульных сетевых производственных системах: их называют жизненно важными нервными путями и синапсами, обеспечивающими необходимую инфраструктуру для взаимодействия модулей и оборудования, периферийных устройств, взаимодействия предприятия с другими, более высокими уровнями. Компания HARTING Technology Group предоставляет решения для всех соединений (рис. 6), которые необходимы в современных и перспективных системах управления, приводах, ЧМИ, а также технологии взаимодействия для производственных систем с целью внедрения и развития цифровых технологий в соответствующих отраслях без функциональных ограничений. ●
В статье использованы иллюстрации с сайта www.harting.com.
Экономика профилактики: использование Интернета вещей для планирования профилактического обслуживания оборудования
Машины, а точнее, сложные высокотехнологичные установки – станки или другое технологическое оборудование для любой промышленной отрасли представляют собой ценные активы, которые необходимо защищать от повреждений, неисправностей и отказов с помощью надлежащих мер по техническому обслуживанию. В этой статье будет рассмотрен один из примеров создания системы, автоматически контролирующей состояние и время работы машин с последующей отправкой уведомлений о графике профилактического технического обслуживания (ПТО). 23.04.2024 СТА №2/2024 416 0 0Блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы
В статье представлен блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы. Приведены решения на аппаратном и программном уровнях, обоснован выбор средств автоматизации. 23.04.2024 СТА №2/2024 326 0 0Построение цифрового двойника склада металлопроката с использованием искусственной нейронной сети
Изложены методика и результаты эксперимента по применению искусственной нейронной сети для отслеживания перемещений продукции металлопроката на территории цеха. Приведены преимущества такого способа организации цифрового двойника склада. 23.04.2024 СТА №2/2024 289 0 0Горячее резервирование с MasterSCADA 4D и ПЛК Regul R500 на примере АСУ ТП для авиатопливных комплексов
В статье представлено решение для автоматизированного контроля и управления технологическими объектами склада одного из технологических лидеров российской авиатопливной отрасли. Система построена на базе ПЛК REGUL500 с поддержкой горячего резервирования центральных процессоров и программной платформе MasterSCADA 4D с поддержкой резервирования серверов, работы рантайм на операционной системе Astra Linux и синхронизацией данных на программном уровне. Эти составляющие, а также опыт сертифицированного интегратора ООО «ЛИТЭК», позволили создать отказоустойчивую систему управления повышенной надёжности в полном соответствии с современными требованиями стратегии цифровой трансформации. 23.04.2024 СТА №2/2024 425 0 0