Nekonečné množství dat otevírá nekonečně možností

Těžká doba vyžaduje rychlá a účinná řešení

Pokud se před rokem 2020 hovořilo o tom, že světový průmysl čelí velkým výzvám, tak v porovnání s tím, co ho mělo čekat o pár měsíců později, to byla ve zpětném pohledu v podstatě legrace. Pandemie Covid-19 převrátila globální trh doslova naruby a téměř přes noc. K pokračujícím trendům, jakými jsou zvyšující se nároky na individualizaci a customizaci jednotlivých řešení a trvalou udržitelnost, se přidala naléhavá nutnost umět reagovat doslova okamžitě téměř na cokoliv a odolat náporu nečekaných okolností. Je vůbec možné v této náročné zkoušce obstát? Naštěstí ano. Klíčem k úspěchu je digitalizace a automatizace.

Cesta, která vede k realizaci digitálního podniku, tzn. takového, ve kterém fyzický a virtuální svět splývají, je dlážděna řadou sofistikovaných řešení a moderních technologií. Siemens je nabízí svým zákazníkům v podobě portfolia Digital Enterprise tzv. z jednoho zdroje a co je důležité, tyto technologie lze okamžitě nasadit jak v rámci modernizace stávajících podniků, tak i při návrhu úplně nových provozů.

Technologie pro brown fields i green fields

Základem digitálního podniku je kompletní propojení dat napříč celým životním cyklem produktů a výroby, propojení informačních technologií (IT) s datovou analýzou a výrobními technologiemi (OT)  a  propojení výrobní části podniku s ostatními částmi provozu a s kancelářemi. Rámec pro tento digitální ekosystém vytváří průmyslový internet věcí (IIoT). IIoT má jednu obrovskou výhodu: umožňuje trvale průběžně sledovat veškeré procesy, které v podniku probíhají, okamžitě je vyhodnocovat a v případě, že je to potřeba, velmi rychle reagovat. A díky tomu celý provoz průběžně a trvale přizpůsobovat aktuálním podmínkám a pochopitelně současně i optimalizovat. Tato činnost se navíc nemusí omezovat pouze na vnitřní tovární prostředí. Do tohoto procesu lze zahrnout i dodavatele, systém transportu a logistiky a také zákazníky.

Předpokladem úspěšného fungování IIoT je pochopitelně kvalitní infrastruktura, především spolehlivá vysokorychlostní síť. Proto se Siemens tak silně angažuje ve vývoji a implementaci sítě 5G. Možnost provozovat privátní 5G sítě, které by si podniky mohly přizpůsobit podle svých potřeb, je podle Siemens základním předpokladem proto, aby mohly opravdu naplno využít potenciál IIoT a současně splnit vysoké nároky na bezpečnost.

V rámci digitální edice veletrhu Hannover Messe 2021 Siemens představil prototyp kampusové průmyslové sítě 5G, kterou budou moct využít vystavovatelé na příštích veletrzích a v době mimo konání veletrhů ostatní firmy, které si zde budou moct provést vlastní zkoušky a testy.

Digitalizace zvyšuje nároky na podnikové sítě

V reakci na rostoucí nároky na podnikové sítě, plynoucí z pokračující digitalizace, společnost Siemens dále rozšiřuje nabídku síťových komponent pro průmyslová řešení WLAN. Na letošním Hannover Messe představila nový klientský modul Scalance WUM766-1, první průmyslový klientský modul na trhu, který splňuje nejnovější standard bezdrátové sítě LAN IEEE 802.11. ax („Wi-Fi 6“) a umožňuje spolehlivé a vysoce výkonné bezdrátové připojení.

Kombinace klientského modulu s novými přístupovými body Scalance WAM766-1 dává uživatelům možnost implementovat náročné aplikace Průmyslu 4.0, jakými jsou rozšířená realita nebo dálkově ovládané jeřáby. Při hrubé rychlosti přenosu dat 1201 Mbit/s mohou přístupové body propojit velké množství mobilních zařízení ve stísněných prostorách, například systémy kyvadlové dopravy v intralogistice.

Data jsou novou „ropou“. Na rozdíl od ropy je jich ale moc

Sbírat data je dnes už poměrně jednoduché a levné. Díky tomu jich můžeme mít k dispozici obrovské množství, které se limitně blíží nekonečnu. Jak se ale v nich vyznat, jak zjistit, která za to stojí, aby se s nimi dál pracovalo? Pomoc přichází v podobě umělé inteligence (AI), cloud computingu a edge computingu.

Optimální využívání dat je základním předpokladem úspěchu. Mnoho průmyslových podniků to již pochopilo a pustilo se do analýzy dat vlastními silami a pomocí vlastního softwaru. I když tento přístup bezesporu přináší dílčí úspěchy, celkově ale příliš efektivní není. Každý jednotlivý použitý software vyžaduje pravidelnou aktualizaci, pravidelnou údržbu vyžadují i jednotlivé operační systémy, nemluvě o zajištění kybernetické bezpečnosti, která je z hlediska aktualizace samostatnou a extrémně náročnou disciplínou. Siemens reaguje na tuto situaci řešením Industrial Edge, které si klade za cíl nejen usnadnil zákazníkům práci s daty a optimalizovat ji, ale především zajistit jejich bezpečnost.

Edge computing – mezi továrnou a cloudem

Řešení Siemens Industrial Edge využívá to nejlepší z edge a cloud computingu a dá se přesně přizpůsobit konkrétním potřebám daného závodu. Jeho princip spočívá v tom, že si zákazník může zvolit, která data bude vyhodnocovat přímo na stroji nebo obecně na výstupu z některého technologického zařízení, která bude zpracovávat jen částečně a která bude rovnou odesílat přímo do cloudu, kde většinou bývá přístup k výkonnější výpočetní síle a většímu úložišti.

Siemens, který již delší dobu nabízí připojení řídicích systémů Simatic a Sinumerik k Siemens Industrial Edge, nyní rozšiřuje nabídku také na připojení pohonů. Pohony jsou považovány za důležitý ukazatel využitelnosti stroje. Kromě toho, že se sledují proměnné, jako je rychlost a točivý moment, dají se zjišťovat také informace o tom, zda stroj běží bezporuchově a na optimální úrovni podle svých parametrů, například z hlediska spotřeby energie. Industrial Edge a analýza dat s využitím prvků AI pak může operátory včas informovat například o tom, kdy je třeba provést údržbu anebo jak by šlo snížit spotřebu energie.

Chytrý monitoring stavu strojních zařízení, který využívá machine learning

Na veletrhu Hannover Messe 2021 Siemens představil Sitrans SCM IQ – nové IIoT řešení určené pro chytré monitorování stavu strojních zařízení, které umožňuje včas odhalit a předcházet možným poruchám. Výsledkem je snížení nákladů na údržbu, eliminace prostojů a zvýšení výkonnosti strojů až o 10 procent.

Základem tohoto řešení jsou robustní bezdrátové vícečetné senzory Sitrans MS200, které lze naistalovat přímo na zařízení, jako jsou čerpadla, převodovky, kompresory a pohony, ze kterých sbírají data o vibracích a teplotě. Sebraná data se odesílají přes Bluetooth na IoT bránu Sitrans CC220, kde se zakódují a dále pokračují do cloudu, v tomto případě do systému MindSphere.

K detekci anomálií systém Sitrans SCM IQ využívá strojové učení. Systém nepřetržitě monitoruje a analyzuje všechny hodnoty, které poskytují senzory, a porovnává je s hodnotami definovanými pro normální provozní stav. Jakmile dojde k zachycení jakékoliv odchylky, systém sám zašle upozornění přes SMS a/nebo e-mailem na zadané kontakty. Systém Sitrans SCM IQ by měl být uveden na trh v létě 2021.

^{Společnost Siemens na veletrhu Hannover Messe 2021 představila Sitrans SCM IQ, nové řešení pro inteligentní monitorování stavu pro průmyslový internet věcí (IIoT). Umožňuje detekovat a předcházet potenciálním incidentům v rané fázi, a tím snížit náklady na údržbu a prostoje, a zvýšit výkon zařízení až o deset procent.}

Chytré továrny nejsou izolované ostrovy uprostřed oceánu

Každý průmyslový podnik je důležitou součástí nějakého ekosystému, do kterého patří a který ovlivňuje. Třicet procent veškeré elektrické energie na světě spotřebovává právě průmysl. Proto musí průmysl myslet na udržitelnost více než na cokoliv jiného. A musí na ni myslet hned od samého začátku, tzn. od okamžiku, kdy se začne plánovat výstavba nového závodu anebo modernizace nějakého staršího.

Udržitelnost ale není jediným významným rysem továren 4.0. Tím dalším je obrovská flexibilita, čili schopnost rychle reagovat na okamžité změny či požadavky, ke kterým dochází v rámci daného ekosystému. Příkladem, který hovoří za vše, je spolupráce společnosti Siemens s firmou BioNTech, jejímž výsledkem byla přestavba jejího stávajícího výrobního závodu v Marburgu na zařízení na výrobu vakcín proti Covid-19, a to v rekordním čase pouhých pěti měsíců.

Produkty od Siemens řídí celou výrobu. Klíčovým byla implementace MES systému Opcenter Execution Pharma, který zajišťuje orchestraci všech zapojených subsystémů a postupů a současně rovnou i analyzuje jejich kvalitu. Příprava, optimalizace i řízení výrobních procesů jsou tedy plně automatizované. Výroba vakcíny zahrnuje rovněž několik manuálních kroků, jako je vážení. Tuto úlohu také kompletně převzaly vážní systémy od Siemens, které zaručují přesnost, ne které závisí samotná kvalita produktu. Všechny systémy byly upraveny pro automatický provoz s pomocí řídicího systému Simatic PCS 7.

V přebudovaném závodě BioNTech byly nasazeny také nové síťové technologie, přístupové body pro bezdrátovou síť WLAN, komunikační technologie a inženýrské prostředí TIA  Portal.

Budoucnost má každý ve svých rukou

Jak se bude tomu kterému průmyslovému podniku v budoucnu dařit, záleží ve velké míře pouze na něm. I když spoustu věcí je těžké předvídat, jedno je jasné: Firma si sama podepíše ortel zkázy, pokud „data bude pouze mít, ale nebude je používat; uzavře se světu a nebude spolupracovat s ostatními; nebude myslet na udržitelnost,“ shrnuje na závěr Cedrik Neike.