Industry 4.0 – Role OPC UA ve Smart Factory

Industry 4.0 infographic. Connected smart devices with globe.

Pojem „Industry 4.0“ je v současné době velmi populární, a to z dobrého důvodu. Odkaz na velké průmyslové revoluce v minulosti zdůrazňuje význam role, kterou hraje „Továrna budoucnosti“ s jejími propojenými komponentami a systémy.

Tento dokument vysvětluje význam termínu Industry 4.0, nastiňuje operační modus OPC Unified Architecture (OPC UA) a objasňuje, jak jsou obě propojeny. Čtenáři se také dozvědí, jaké problémy lze zvládnout s OPC použitím průkopnické – ale zároveň komplexní – technologie, která je součástí Industry 4.0.

„Podstatnou součástí tohoto procesu je OPC UA, standard, který umožňuje interoperabilitu na všech úrovních – zařízení k zařízení, zařízení pro podnik, i mimo něj.“

Důležitost Industry 4.0

Ať už se ptáte výrobců, nebo uživatelů, termín Industry 4.0 a budoucnost, kterou slibuje, má téměř elektrizující efekt na průmyslovou automatizaci. Industry 4.0 představuje čtvrtou etapu průmyslové revoluce díky nové revoluci odstartované systémem zahrnujícím inteligentní továrny, inteligentní stroje a síťově propojené procesy. První průmyslová revoluce představila mechanizaci výroby pomocí vody a parní energie, druhá představila sériovou výrobu s pomocí elektrické energie a třetí revoluce byla digitální, s využitím elektroniky a IT pro další automatizaci výroby.

Díky internetu se reálné a virtuální světy vzájemně přibližují, aby vytvořily internet věcí (Internet of Things). V budoucnu bude průmyslová výroba charakteristická silnou individualizací produktů prostřednictvím vysoce flexibilní výroby, značným začleněním zákazníků a obchodních partnerů do obchodu a procesů s přidanou hodnotou a propojením produkce a vysoce kvalitních služeb.

V továrně budoucnosti budou všechny komponenty ovládat výrobní proces autonomně – něco, co je možné díky jejich konektivitě. Ať už jsou tyto komponenty lidé, stroje, zařízení nebo systémy: vše je nastaveno tak, aby byly propojeny, sbíraly informace a sdílely je. I z tohoto důvodu budou komponenty budoucnosti automaticky oznamovat, zda potřebují servisní zásah.

Aby bylo možné úspěšně realizovat koncept Industry 4.0 nebo „Integrated Industry“, je třeba nejprve překonat několik problémů. Zatímco se průmysl nachází na prahu poslední (nejnovější) průmyslové revoluce, vzájemné propojení je kritickým pilířem, který ji umožní. Podstatnou součástí tohoto procesu je OPC UA, standard, který umožňuje interoperabilitu na všech úrovních – zařízení do zařízení, zařízení do podniku, i mimo něj.

OPC UA a Embedded

OPC je zkratka pro Open Connectivity a je světově nejrozšířenějším standardizovaným procesem výměny dat pro automatizační technologii. Standard sbírá a přenáší data v jednotné podobě z různých zařízení, řídicích systémů a aplikací v celé organizaci.
OPC je dominantním komunikačním standardem na průmyslových trzích díky jeho snadnému přístupu ke strukturování a abstrakci procesních dat. Design tohoto standardu umožňuje mapovat do OPC datové struktury téměř všechna průmyslová data.

Evoluce OPC, OPC UA spojuje architekturu orientovanou na služby (SOA) s platformově nezávislými protokoly se zabudovanými bezpečnostními mechanismy. OPC UA aplikace se dají snadno vytvořit v jakémkoliv prostředí, což umožňuje, aby byly plně škálovatelné a běžely na čemkoli od mikrokontrolorů až po podnikové serverové farmy.

Použité scénáře pro OPC UA nejsou omezeny na úroveň PC: díky flexibilitě OPC UA mohou být aplikace vyvinuty také pro jiné platformy než Windows, například pro Linux a pro vestavěné systémy (embedded systems) běžící na RTOS (Real Time Operating System) nebo dokonce pro „čistě kovové“ prostředí, které vůbec neobsahuje operační systémy.

„OPC UA poskytuje metodu pro bezpečnou a spolehlivou výměnu dat a vzhledem k tomu, že je nejpopulárnějším otevřeným standardem konektivity, bude hrát hlavní roli v tom, aby se Industry 4.0 stal realitou.“

Tato oblast aplikace na vložené úrovni je důležitá od doby, kdy velké množství senzorů a zařízení nízké úrovně generuje data, která je nezbytné analyzovat. S dnešními automatizačními systémy a začínajícím Industry 4.0 musí být uživatelé schopni prokázat chování procesů a instalace v reálném čase, aby jim lépe porozuměli a aby byla maximalizována jejich ziskovost. Zařízení jsou připojena k dalším zařízením a aplikacím pro uživatele, z nichž všechna musí být nakonfigurována tak, aby posouvala generovaná data. Tato konfigurace je tak složitá, že mnoho zařízení posune uživateli dále jen omezené množství dostupných dat.

Pokud je OPC Server vložen přímo do zařízení, tak mohou být vytvořena optimální řešení téměř pro všechny aplikace, čímž umožňuje průmyslovým zařízením společnosti to, aby byla všechna připojena. Toto poskytuje uživatelům odlišné výhody z hlediska účinnosti, nákladů a provozu svých systémů. OPC UA se již připojilo z podnikové úrovně do složených systémů automatizačních součástek.

Role OPC UA v Industry 4.0

DA je značně rozšířené řešení pro konektivitu dat, OPC UA poskytuje metodu pro bezpečnou a spolehlivou výměnu dat a vzhledem k tomu, že je nejpopulárnějším otevřeným standardem konektivity, bude hrát hlavní roli v tom, aby se Industry 4.0 stal realitou.

OPC UA je navržen tak, aby byl platformově nezávislý a „času odolný“; z toho důvodu podporuje požadavky Industry 4.0. Kromě toho usnadňuje OPC UA integraci „neviditelných“ komponentů továrny budoucnosti v permanentní výměně dat, čímž dává OPC UA důležitou roli v konceptu Internet of Things.

Zabudovaná technologie OPC UA umožňuje otevřenou konektivitu zařízení, senzorů a regulátorů a přináší zjevné výhody pro podnik. Díky datům, která OPC UA poskytuje, mohou koncoví uživatelé těžit z rychlejšího rozhodování a integrované podniky se tak stávají realitou. Koncept tohoto integrovaného průmyslu je jádrem Industry 4.0.

Klasické OPC, jako předchůdce OPC UA, vytvořil „revoluci v otevřené propojitelnosti dat“, která prolomila zábrany proprietární propojitelnosti mezi rozhodovací úrovní a řídicími systémy, jako je propojitelnost s jinými budovami podniku. OPC UA nyní rozšiřuje tento koncept dále díky své nezávislosti na platformě a operačním systému a flexibilním možnostem modelování dat. Toto umožňuje UA nativně reprezentovat data z prakticky jakéhokoli zdroje dat na jedné straně, zatímco zachovává kontext dat a prezentuje je jejich uživatelům v nejlepším použitelném formátu. Toto účinně abstrahuje fyzickou vrstvu zařízení přesným reprezentováním datových struktur prostřednictvím odpovídajících datových modelů UA.

MatrikonOPC vyvinul OPC UA Embedded Server Software Development Kit (SDK) konkrétně s cílem usnadnit tvorbu inteligentních síťových zařízení, a to tím, že umožňuje integraci plně kompatibilních vysoce výkonných OPC UA serverů přímo do zařízení. Tento typ řešení, který je škálovatelný nad každou třídou zařízení, je jedinečný.

Závěr

Řízení toku materiálu, zboží a informací umožňující rychlejší rozhodování a zjednodušení reportování, tohle všechno jsou výhody, které mohou organizace očekávat při přechodu na Industry 4.0. Inteligentní materiály budou informovat stroje o tom, jak mají být zpracovány; údržba a opravy budou přímo iniciovány komponentami inteligentních továren a neměnné výrobní linky budou přeměněny na modulární, efektivní systémy.

Jednoho dne by celý životní cyklus výrobku mohl být plně zdokumentován. I když plně funkční Industry 4.0 se může v této fázi zdát jako futuristický koncept, pokroky se neustále dějí a postupně vedou ke komplexní transformaci a velkým změnám na každé úrovni podniku. Očekává se, že OPC UA bude rozhodující pro úspěšnost, umožňující výměnu dat na všech úrovních organizace.
Více informací o řešeních popsaných v tomto dokumentu:

MatrikonOPC Universal Connectivity Server

Directindustry

Directindustry

MatrikonOPC Universal Connectivity Server (UCS) je jediný OPC Server, který poskytuje připojení k více zařízením, protokolům a API. Tento OPC Server umožňuje společnostem poskytovat bezpečné připojení do každého významného řídicího systému a aplikace na trhu v jednom výkonném OPC Serveru. Další informace najdete na: http://www.matrikonopc.com/drivers/driver-types.aspx

MatrikonOPC UA Embedded Server Software Development Kit

sdk_architecture

OPC UA Embedded Server SDK od MatrikonOPC je softwarová vývojová sada, která vám umožní rychle a jednoduše přidat OPC UA Server do vašeho zabudovaného systému. Naše škálovatelné na standardech založené SDK mohou být integrovány do každé třídy, od samostatných senzorů a akčních členů až po programovatelné řídicí jednotky a jiné. Přidejte skutečnou hodnotu vašemu produktu tím, že umožníte přímou konfiguraci, správu a monitoring z libovolného OPC UA klienta. Další informace najdete na: http://www.matrikonopc.com/opc-ua/embedded/sdk.aspx

Komentáre

    Pridať komentár

    * Nezabudnite na povinné pole.