APROL Solutions

Seminář IT v průmyslu II, Brno, 21.4.2015
Industry 4.0 – jak z Big Data udělat Smart Data,
symbióza IT a realtime na sběrnici Ethernet POWERLINK
Robert Charvát
B+R automatizace, spol s r.o.
Vývoj průmyslu
2025
4. Inteligentní výroba
- smart objekty, mobilní CPU
- výrobky a stroje spolu komunikují
(internet věcí a služeb)
- decentrální, dynamická organizace
současnost
3. Automatizace
- stroje přejímají činnosti dříve
vykonávané ručně
2. Hromadná výroba
- výrobní pásy
- dělba práce
1. Výroba méně závislá na lidské síle
- rychlejší a větší počty kusů
voda/pára
elektřina
elektronika/IT
CPS- systémy
Platforma Industry 4.0 v Německu
• Říjen 2012
doporučení pracovní skupiny Spolkové vládě
• Duben 2013 - Hannoverský veletrh
vznik platformy Industrie 4.0
(profesní sdružení BITKOM, VDMA, ZVEI)
www.plattform-i40.de
Hlavní cíle:
• Zachování / zvýšení konkurenceschopnosti německého průmyslu
• Flexibilní výroba, rychle reagující na změny
• Individuální výroba až po série velikosti „1“
• Inovativní obchodní modely (služby, nové formy B2B)
• Nový způsob práce reagující na demografické změny (prodloužení produktivního
věku, skloubení práce a rodiny …)
Big Data
Co jsou „velká data“?
Informace, které nelze jednoduše zpracovat pomocí
tradičních metod (databáze, tabulkový procesor)
Proč nelze analyzovat velká data známými metodami?
1. Objem dat – velmi obtížné dělat okamžitou statistickou
analýzu 500 terabajtů dat
2. Rychlost – přichází obrovské množství informací ze
všech senzorů. Informace však nemá cenu ukládat,
pokud je nedokážeme velmi rychle zpracovat a dát jim
význam.
3. Komplexnost dat – přirozená řeč, obrazová data, různá
analogová a nestrukturovaná datam, která se velmi
obtížně analyzují jednoduchými statistickými metodami
Objem dat
Business Intelligence Systems
Objem
Rychlost
Různorodost
2,5
TB
50
MB
Relevantní
informace
Minulost
Dnes
Budoucnost
B&R APROL EnMon – management energií
Struktura systému
Řídicí
počítač
Vzdálené IO 1
Kontroler 1
EtherNet /IP
Profibus DP
Modbus TCP
Energie
Analogová
hodnota
Digitální
impulsy
M-Bus
Jistící prvky
Manuální
vstup
B&R APROL ConMon – management údržby
Struktura systému
Řídicí
počítač
Vzdálené IO 1
Kontroler 1
EtherNet /IP
Profibus DP
Modbus TCP
Vibrace
Průtok
Tlak
Proud motoru
Nouzové
zastavení
Ruční zadání
B&R APROL PDA – sběr výrobních dat
Komplexní sběr dat
Plné zátížení
Částečné zatížení
Standby
v = 30%
Sběr dat a ukládání dat do historické databáze
Efektivnost jednotlivých výrobních zařízení (OEE)
v = 10%
Business Intelligence (BI)
Co znamená Business Intelligence?
• Odkazuje na postupy a procesy pro systematický sběr, analýzu
a prezentaci dat v elektronické podobě.
• Souhrnné údaje jsou použitelné k účinnému monitorování
a optimalizaci procesů
• Reporty a analýzy dat poskytují cenné informace pro rozhodování
Jak vyhodnocovat a organizovat velké objemy dat?
1. Sběr dat – prvotní data mohou pocházet např. z ERP systému, databáze nebo
souboru. Data musí být filtrována, vyčištěna a harmonizována.
2. Analýza – jednoduchá analýza možná např. online metodou datových kostek
(OLAP). Komplexní statistická analýza se provádí pomocí metody spojené
s dolování dat.
3. Prezentace – nejrůznější formy grafů a tabulek
B&R APROL Business Intelligence
Výhody B&R APROL Business Inteligence
• Plná integrace funkcí BI do procesního systému B&R APROL
• Tradiční analýza založená na reportech s pevným obsahem je nahrazena
průzkumovou analýzou dat, kde jsou definovány pouze zdroje dat, nikoli
jak jsou prezentována.
• Výrazně jednodušší ovládání a údržba než u jiných podobných produktů
• Reportovací funkce dostupné pro všechny APROL uživatele
• Individuální sestavování reportů a vyhodnocení, snadné a rychlé změny
(drag-and-drop).
• Reporty mohou být konfigurovány pro zobrazení na mobilních zařízeních
Business Intelligence – příklad
Standardní reporting
• forma a obsah většinou definovány
• grafické zobrazení
Reporting „Ad-hoc”
• Uživatelsky definované reporty
Business Intelligence - příklad
Dashboard
• obdoba pilotního kokpitu
• data reprezentována pomocí
tachometrů, grafů, semaforů, map, apod.
Dostupnost dat odkudkoli
• aplikace pro iPhone nebo Android pro
přístup k dashboardu a reportům
Komunikace v reálném čase
Požadavky na automatizaci ve výrobě
• Jedna síť pro celou automatizaci
• Vysoká efektivita, produktivita a spolehlivost
• Velmi krátké reakční časy, výměna dat v reálném čase
• Redukce kabeláže a doby instalace
• Snadné uvádění do provozu, údržba a diagnostika
• Propojení IT, výroby a řízení
Jedna sběrnice pro veškerou automatizaci
Inženýrská stanice a řídicí pult
Roboty
Vizualizace
Průmyslové kamery
Pneumatické prvky
Vzdálené V/V
Čidla
Řídicí systém
Funkční bezpečnost Brána do jiných sítí
Řízení pohonů
Ethernet POWERLINK – princip sítě
Řešení kolizí pro komunikaci v reálném čase
• Managing Node – řídicí účastník - master
• Řídí synchronizaci sítě
• Žádá každý CN pomocí zprávy Poll Request
• Přiděluje asynchronní část
• Controlled Node – podřízený účastník - slave
• Posílá data na vyžádání MN
Ethernet POWERLINK – princip sítě
Účastníci komunikují navzájem
•
•
•
•
•
•
Producer / consumer model – data tečou přímo mezi účastníky
Během cyklu POWERLINKu
Pomocí rámců Poll Response (broadcast)
Velmi rychlá odezva mezi účastníky (pohony)
Pro centralizované i decentralizované architektury řídicích systémů
Přímá komunikace nezatěžuje řídicí PLC
Ethernet POWERLINK – základní vlastnosti
Ethernet POWERLINK je standard, IEC 61784, IEC 61158
•
•
•
•
POWERLINK používá standardní Ethernet, IEEE 802.3
POWERLINK je software – nepotřebuje hardwarovou podporu
POWERLINK je open source
POWERLINK integruje TCP/IP a CANopen
•
•
•
•
•
•
•
Jakákoliv topologie sítě
Jakákoliv síťová infrastruktura
Reálný čas
Přímá komunikace mezi účastníky
Hot plug
Vysoká dostupnost
Odolnost proti útokům hackerů
IT v doméně reálného času
TCP / IP
WWW
TCP / IP
Vysoká dostupnost sítě
Redundance
• Kruhová redundance
• Kabelová redundance
• Redundantní master
• Rychlé přepnutí na zálohu
Bezpečnost dat
Kritická data jsou oddělena od IT světa
• Doména reálného času je oddělena od světa IT
• TCP/IP prochází doménou striktně oddělenou od kritických dat
• Adresování účastníků nepoužívá IP adresy
Odolnost proti hackerům
Konfigurace sítě není přístupná zvenčí
TCP / IP
Adresace sítě
nepoužívá IP
Ethernet POWERLINK & Industry 4.0
Ethernet POWERLINK uspokojí potřeby automatizace
• Reálný čas, velké objemy dat, vysoká dostupnost, funkční
bezpečnost, otevřenost
• Odolnost proti rušení
• Datová bezpečnost
Ethernet POWERLINK integruje stroje a linky do inteligentní továrny
• Spojuje svět automatizace a IT
• IT protokoly fungují i v RT doméně a to odděleně od kritických dat
Ethernet POWERLINK odpovídá Industry 4.0 a inteneru věcí
DĚKUJI ZA VAŠI POZORNOST
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
CZ-616 00 Brno
Tel: +420 541 420 3 - 11
Fax: +420 541 420 3 - 26
Email: [email protected]
http://www.br-automation.com