Przemysł 4.0 i implikacje dla technologii czujników

Koncepcja przemysłu 4.0 zakłada, że linie produkcyjne będą automatycznie zmieniać swoją konfigurację w celu zoptymalizowania wydajności, skrócenia czasów przełączania i dopasowania do szerokiego zakresu wersji produktów. W kontekście kompleksowej palety technologii i systemów oprogramowania, obejmujących pozyskiwanie sprzedaży, obsługę zamówień, zarządzanie łańcuchem  dostaw, zarządzanie produkcją i logistyką, jest jasne, że w przyszłości będzie wymagana dynamiczna i płynna integracja maszyn i podzespołów produkcyjnych w systemy IT wyższego poziomu.

Będące integralną  częścią większości maszyn produkcyjnych, systemy czujników będą wymagały wielu technologii do zapewnienia funkcjonalności spełniającej warunki maszyny „zgodnej” z koncepcją przemysłu 4.0. To jasne, że pasywne funkcjonalność włączania/wyłączania standardowych czujników nie zapewni możliwości wystarczających do wspierania integracji na wymaganym poziomie.

Czujniki zintegrowane zdolne do komunikacji z systemami kontroli wyższego poziomu w celu zapewnienia automatycznego monitorowania, konfiguracji i parametryzacji będą niewątpliwie wymogiem wstępnym dla dynamicznych zmian konfiguracji maszyn, które opisano w koncepcji przemysłu 4.0.

Analizując uproszczony przykład automatyzacji procesu zmiany produktu w maszynie, mógłby on zostać znacznie usprawniony poprzez zastosowanie inteligentnych i zintegrowanych systemów czujników. Tradycyjne czujniki są konfigurowane pojedynczo i ręcznie podczas procesów przełączania maszyn na podstawie wymagań wytwarzanego produktu. Potencjalnie może to wynikać ze zmiany koloru, rozmiaru lub zróżnicowania innych cech fizycznych produktu. Może to być czasochłonne, nieefektywne i stanowić źródło błędów manualnych.

W myśl koncepcji przemysłu 4.0 proces ten mógłby być całkowicie zautomatyzowany i kompleksowo realizowany od wprowadzenia zlecenia i harmonogramu produkcji, poprzez konfigurację maszyny, do poziomu podzespołów, nawet z uwzględnieniem  systemów czujników. Inteligentne systemy kontroli będą automatycznie ustawiać parametry i ustawienia wykrywania w celu umożliwienia płynnych zmian produktów, zwiększenia wydajności i wyeliminowania typowych błędów manualnych.

Dodatkowo dzięki podniesieniu poziomu integracji systemów czujników informacje o stanie działania i stabilności czujnika mogłyby być przekazywane z powrotem do systemu kontroli maszyny poprzez inteligentne łącze. Monitorowanie tego stanu umożliwiałoby automatyczną optymalizację czujnika i dalsze usprawnianie wydajności produkcji. Inteligentne łącze mogłoby  także zapewnić informacje do diagnostyki usterek i konserwacji zapobiegawczej, pomagając w ograniczeniu przestojów maszyny i dalszym zwiększeniu wydajności produkcji.

W przeciwieństwie do wielu elementów koncepcji przemysłu 4.0, które obecnie opierają się na futurystycznych  i niezrealizowanych technologiach, zintegrowane systemy czujników z zaawansowanymi inteligentnymi  łączami już istnieją. Zasadniczo zintegrowane  rozwiązania czujników, które obejmują interfejs magistrali obiektowej są już dostępne i zapewniają wszystkie funkcjonalności potrzebne do spełnienia wymagań odnośnie w pełni zintegrowanego systemu produkcji.

Obecnie dostępne jest wiele rozwiązań magistrali obiektowej dla czujników, a każde z nich ma własne zalety i ograniczenia. Niektóre technologie magistrali obiektowej zostały specjalnie zaprojektowane z myślą o komunikacji z czujnikami, na przykład łącza we/wy zostały opracowane, aby spełniać unikalne wymagania czujników. Jednak istnieją także ogólne rozwiązania magistrali obiektowej, które obsługują dodatkowe urządzenia oprócz systemów czujników i stanowią pojedyncze rozwiązania magistrali obiektowej  dla maszyn i wszystkich typowych podzespołów maszyn.

Choć firma Omron wspiera szeroką gamę technologii magistrali obiektowej, podstawowa oferta wykorzystuje rozwiązanie EtherCAT, które jest powszechnie uznawane za najszybsze dostępne obecnie rozwiązanie magistrali obiektowej. Jest także znane z elastycznego wsparcia dla integracji szerokiej gamy urządzeń peryferyjnych. Integracja tych urządzeń z siecią magistrali obiektowej jest wyjątkowo prosta i może zostać skonfigurowana kilkoma kliknięciami myszy, zapewniając błyskawiczną wymianę danych z platformą kontroli maszyn i systemem czujników. To rozwiązanie całkowicie eliminuje konieczność tworzenia złożonych protokołów lub pisania własnego kodu oraz gwarantuje szybką i płynną integrację.

O ile funkcjonalność czujników zintegrowanych jest już rzeczywistością, o tyle pozostaje jasne, że wdrażanie tych rozwiązań jest jeszcze w powijakach. Jednak wobec stale rosnących wymagań producentów i dążenia do urzeczywistnienia koncepcji przemysłu 4.0, przewidywane jest, że popyt na rozwiązania czujników zintegrowanych wzrośnie wykładniczo w nadchodzących latach.

industrial.omron.pl

źródło: Omron