23. ledna 2019 10:27

Digitalizace výrazně zjednoduší standard rozhraní

Na veletrhu EMO Hannover 2019 bude prezentována první konkrétní OPC UA Companion. A také představena specifikace na bázi reálného souboru parametrů.

Globální propojení sítí v rámci projektu Průmysl 4.0 je realizovatelné, pokud bude výměna dat probíhat podél celého procesového řetězce přes standardizovaná rozhraní. Umati, nová značka Svazu německých výrobců obráběcích strojů VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken), pracuje na podobném standardu pro otevřené rozhraní k napojení obráběcích strojů přes nadřazené IT systémy, který digitalizaci výrazně zjednoduší a umožní i středně velkým a malým firmám využívat potenciály moderního výrobního prostředí. Na veletrhu EMO Hannover 2019 to všechno bude k vidění v rámci ucelené přehlídky.

foto: Bosch Rexroth

Na stánku umati v hale č. 9 na veletrhu EMO Hannover čeká na návštěvníky demonstrace práce značky umati ve velkém stylu. Naplánováno je minimálně 100 digitálně propojených strojů německých a mezinárodních výrobců, představení běžných aktivit a prezentace mezinárodně koordinovaného návrhu companion specification.

Inzerce

Rozhraním umati (universal machine tool interface) na bázi OPC UA chce VDW docílit toho, aby byla z výrobního zařízení data vedena otevřeným standardizovaným rozhraním vybaveným různými řídícími prvky podobně jako USB flash disk. „Jde o to vytvořit něco, co počítačový průmysl už dávno má,“ zdůrazňuje Dr. Heinz-Jürgen Prokop, předseda VDW.

Dr. Heinz-Jürgen Prokop, předseda VDW (foto: VDW)

umati může splnit pestrá přání zákazníků

Pro výrobce strojů a zařízení je digitalizace už dávno každodenní praxí. Firmy proto umí naformulovat své požadavky a přání pro praktické využití otevřeného standardu umati. „Ve společnosti Profiroll se nyní soustředíme na analýzu strojových dat, abychom dosáhli co nejnižších tolerancí při zachování stabilního procesu. V minulých letech byla vyvinuta metoda kompenzace při měření tvrdosti, jejíž pomocí se během výrobního procesu na inteligentním zařízení vyrovnávají vibrace vstupního materiálu. Komplexní zpracování stavových dat zařízení se u nás zatím neprovádí. Zatím jsme se proto ve Svazu VDW podíleli na vývoji standardu umati, protože v naší firmě jsou k dispozici jen omezené zdroje pro vývoj softwaru,“ říká dr. Stephan Kohlsmann, jednatel společnosti Profiroll Technologies GmbH z Bad Dübenu. „Naši zákazníci stále více požadují, aby dostávali informace o stavu zařízení, dosaženého počtu vyrobených produktů a také specifická data k dílům. My výrobci víme, jaké informace jsou pro provozovatele zajímavé a proto je naším úkolem definovat standardy a dohodnout se s výrobci řídícího softwaru. Provozovatel nejrůznějších obráběcích strojů se tak může spolehnout, že dostane potřebná data v jednotném kontextu, taktu a datovém formátu. To představuje velký pokrok, protože se tak zákazník může zaměřit jen na specifické, rovněž standardizované ukládání a zpracování dat,“ dodává S. Kohlsmann.

Multi Machine Monitor (foto: Emag)

K potenciálu úspor a optimalizaci, které mohou být realizovány díky jednotnému standardu rozhraní, říká S. Kohlsmann: „Dnes dostáváme jako výrobci zařízení od každého zákazníka ve specifikaci jeho  požadavky na poskytnutí pro něho důležitých dat ve formátu, který si určí. Proto je třeba, aby byl software přizpůsoben danému projektu, což je spojeno s časovou náročností  jeho zpracování a s odpovídajícími náklady. Díky standardu umati je vůbec možné plnit pestrá přání zákazníků. Ve strojírenské branži je to revoluční projekt, srovnatelný s novým standardem mobilní sítě 5G, díky kterému se budou moci stát součástí všedního dne inovace, jako jsou autonomní řízení, Augmented a Virtual Reality nebo aplikace pro sdílení dat v reálném čase.“

dr. Stephan Kohlsmann, jednatel společnosti Profiroll Technologies GmbH (foto: Profiroll)

Základ budoucích dynamických obchodních modelů

Společnost Samag Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH jako provozovatel výrobního zařízení přikládá  digitalizaci velký význam jak pro sériovou výrobu, tak pro výrobu nástrojů pro automobilový průmysl. „Základem IoT nebo projektu Průmysl 4.0 je jednak znalost výrobních dat a jejich významu během životnosti systému a jednak využívání společného jazyka, aby byly všechny prvky systému vzájemně kompatibilní. Samag Machine Tools vytváří potřebné předpoklady v úzké spolupráci s odděleními vývoje hlavních dodavatelů,“ říká jednatel společnosti Samag Roland Emig.

„Díky optimalizovanému, bezpečnému a standardizovanému přístupu dat k systémům plánování anebo řízení je možno kromě jiného realizovat optimalizovanou vytíženost strojů a zařízení, zabránit neplánovaným odstávkám a realizovat optimalizované plány disponibility zařízení a kapacit,“ pokračuje R. Emig a doplňuje, „společný postup je základem budoucích dynamických obchodních modelů jako je například Pay-per-Use, Predictive Maintenance, Smart Monitoring, Smart Data Services a Capacity-on-Demand“.

Touch Line control system (foto: Chiron)

„Dále je možno stroje a zařízení ihned implementovat do stávajících organizačních struktur bez lokalizace v jednotlivých zemích, čímž vzniká značný potenciál pro usnadnění exportu.  S tím souvisí snížení počtu různých variant, možnost zajistit v podniku koncentrované odborné znalosti, bezpečné spuštění systému a zabezpečení dat,“ zdůrazňuje R. Emig.

Roland Emig,  jednatel společnosti Samag (foto: Samag)

Technické základy globálního standardu propojení sítí

Základem vznikající specifikace je OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) – standard datové výměny pro průmyslovou komunikaci výrobců na bázi platforem. „Standard nabízí současně datový model a komunikační strukturu pro implementaci parametrů a sémantiky ve standardizované otevřené formě. Z toho důvodu se rychle prosazuje právě ve strojírenské výrobě,“ vysvětluje základy techniky Dr. Alexander Broos, vedoucí sekce výzkumu a techniky při VDW, „protože je vzhledem k využívání vývojových balíků ke konfiguraci a lokalizaci tak zvaných  OPC UA serverů implementace poměrně snadná“. (viz také následující rozhovor)

Dr. Alexander Broos, vedoucí sekce výzkumu a techniky při VDW (foto: VDW)

Významnou úlohu zde hrají jednotně nadefinované parametry, které jsou popsané a zveřejněné v  příslušné OPC UA Companion Specification. Nositelem standardu je OPC-Foundation podporující zveřejnění a šíření standardu OPC UA. OPC-Foundation, průmyslové konsorcium, je důležitým partnerem, který vytváří a udržuje standardy pro otevřenou konektivitu průmyslové automatizační techniky a systémů. VDW je členem OPC-Foundation od června 2018.

Základním tématem veletrhu EMO Hannover 2019 je rostoucí význam digitalizace. Výstavní oblast „IoT ve výrobě“ ukáže přehled hlavních aspektů digitalizace, jako jsou Industrial Security, Data Analytics, Industrial Cloud Services, Process Monitoring, Predictive Maintenance, Artificial Intelligence AI a Machine Learning jakož i Big Data-Management.

Rozhovor

Flexibilita je důležitá pro standardy uváděné na trh 

Dr. Alexander Broos, vedoucí výzkumu a techniky při VDW, se vyjadřuje ke globálním výzvám při implementaci jednotného standardu OPC.

Pane doktore Broosi, jak se dnes umati vyvíjí?

Nyní pracujeme na umati 1.0. Vývoj bude pokračovat tak, jak je to běžné u softwaru při jeho využití v praxi. V budoucnu chceme vyvinout   umati 1.1 nebo umati 2.0. Realizace příslušných norem a standardizace je komplexní proces. Konkrétně to znamená, že musíme reagovat na změny, případně provést  update. Musíme rozhodnout, jestli realizovat kompatibilitu směrem dolů.

Do jaké míry je umati konkurent amerického standardu MTConnect?

umati i MTConnect jsou otevřená rozhraní. Umati počítá zcela s volně konfigurovatelnou komunikační platformou OPC UA. OPC UA vytváří rámec pro způsob komunikace mezi jednotlivými zařízeními.   O čem komunikace konkrétně bude, je dáno nastavením parametrů v   OPC UA Companion Specification, která představuje jakýsi slovník. Ve snaze o jednotnou sémantiku došlo k dohodě mezi  umati a MTConnect. Při realizaci jsou však určité rozdíly.   umati se snaží cíleně přenášet speciální doménové znalosti průmyslu obráběcích strojů do sémantiky a informačního modelu.

Jakou úlohu hraje v této oblasti VDMA?

OPC-Foundation uzavřel kooperační dohodu s VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau). To znamená, že VDMA představuje německou a evropskou platformu pro všechny branže strojírenského průmyslu  jako strategický partner   OPC-Foundation. Firmy, které chtějí implementovat OPC, k tomu využívají tak zvané jednotné listy VDMA  (VDMA-Einheitsblätter), které jsou strukturované podle branží.  Odborné svazy robotizace a automatizace, ale i strojů na výrobu plastů a gumy už vyvinuly vlastní standard.   Další svazy VDMA, jako Svaz výrobců balicích strojů, zatím na úkolu pracují.  Jako VDW se s naší odvětvovou iniciativou pohybujeme v kompetentním prostředí, jsme zapojeni do procesů probíhajících v VDMA a dlouhodobě můžeme využívat vytvořené synergie.

Co tato diverzifikace znamená pro výrobce jednotlivých branží?

Specifické odvětvové standardy jsou pro OPC UA důležité a dokonce nezbytné. Jednotlivé branže jsou velmi rozdílné. Kromě toho  budou  výrobci a zákazníci také požadovat specifická data a jejich proto standardizace nebude  možná.    Bude však přitom existovat jistý podíl stejných dat pro všechny branže.   Tento podíl dat by však měl být pokud možno ve formátu použitelným ve všech branžích.  Příslušná jednání probíhají v VDMA. Tento proces vyžaduje samozřejmě od jednotlivých účastníků jistou flexibilitu vzhledem ke společnému cíli a pokud možno samozřejmě obecně platný a využitelný standard.  Jsem optimista a myslím, že první kroky k dosažení tohoto cíle učiníme společně a relativně plynule.

Autorka: Annedore Bose-Munde, odborná novinářka z Erfurtu

www.emo-hannover.de