Evoliucija už fiksuotos aparatinės įrangos ribų šiuolaikinėje pramonės automatizacijoje

Dešimtmečius tradicinė pramonės automatizacija rėmėsi standžiais valdikliais ir patentuotais aparatinės įrangos paketais. Šiose senose architektūrose veiklos stabilumas buvo svarbesnis už lankstumą. Todėl gamyklų vadovams buvo sunku prisitaikyti prie besikeičiančių rinkos poreikių. Šiandien pramonės operatoriams reikia lanksčių platformų, greitai reaguojančių į technologines naujoves. Pirmaujantys tiekėjai, tokie kaip „Schneider Electric“, pasisako už į programinę įrangą orientuotą modelį. Taikant šį metodą, gamyklos automatizacija laikoma nuolat kintančia programinės įrangos platforma. Dėl to įmonės gali nuolat atnaujinti, plėsti ir optimizuoti procesus nekeisdamos fizinių įrenginių.

Valdymo programinės įrangos atskyrimas nuo fizinių įrenginių didina lankstumą

Programine įranga apibrėžta automatizacija atskiria valdymo programinę įrangą nuo fizinės valdiklių aparatinės įrangos. Valdymo logika veikia standartizuotose virtualizuotose vykdymo aplinkose, o ne nuo konkretaus tiekėjo priklausančiuose lustuose. Todėl inžinieriai gali palaipsniui modernizuoti įrenginius nesukeldami brangių gamyklos veiklos sustabdymų. Šis atskyrimas taip pat panaikina priklausomybę nuo vieno tiekėjo aparatinės įrangos ekosistemų. Gamyklos gali lengvai derinti skirtingų tiekėjų įrangą, prireikus didinti skaičiavimo išteklius ir apsaugoti ankstesnes investicijas į infrastruktūrą. Ilgainiui nuolatiniai programinės įrangos atnaujinimai pakeičia dideles kapitalo išlaidas.

Atviros platformos sujungia senąją PLC ir SCADA infrastruktūrą

Dėl didelių kapitalo sąnaudų dauguma gamybos įrenginių negali per vieną naktį pakeisti veikiančių mechanizmų. Atvirojo kodo ekosistemos, tokios kaip OSOLogic, veikia kaip jungtis tarp senosios aparatinės įrangos ir šiuolaikinių IT aplinkų. Šios platformos integruoja esamas PLC, SCADA ir HMI sistemas su debesijos skaičiavimo sluoksniais. Panašiai atvirosios architektūros, tokios kaip Rapid SCADA, palaiko paskirstytuosius tinklus, apimančius įterptuosius įrenginius ir debesijos platformas. Be to, OpenMES sujungia gamybos cecho veiklos duomenis su įmonės sistemomis be ribojančių licencijos mokesčių. Todėl gamyklų vadovai išsaugo senąjį turtą ir kartu gauna šiuolaikinių veiklos įžvalgų.

Programine įranga apibrėžti valdikliai leidžia nuolat palaipsniui atnaujinti sistemas

Programine įranga apibrėžti valdikliai dinamiškai perskirsto skaičiavimo išteklius kraštiniuose tinkluose. Valdymo inžinieriai gali perskirstyti apdorojimo užduotis netikėtų aparatinės įrangos gedimų metu ir taip užtikrinti nenutrūkstamą gamybą. Be to, komandos gali nuotoliniu būdu diegti optimizuotas valdymo strategijas, naudodamos įprastus programinės įrangos pataisymus. Proceso pramonės šakoms, tokioms kaip chemijos, energetikos ir vandens valymo, šis lankstumas ypač naudingas. Gamyklų operatoriai gali žingsnis po žingsnio modernizuoti svarbiausias valdymo sistemas nenutraukdami kasdienės gamybos. Todėl įrenginiai pasiekia didesnį veikimo laiką ir didesnį veiklos atsparumą.

Veiklos technologijų ir informacinių technologijų sluoksnių suartėjimas

Programine įranga apibrėžta automatizacija spartina ilgai lauktą OT ir IT sistemų suartėjimą. Šiuolaikinė valdymo programinė įranga derina realiojo laiko deterministinį valdymą su įmonių kibernetiniu saugumu ir pažangia duomenų analitika. Naujoviškos platformos, tokios kaip „Rexroth ctrlX OS“ ir rPLC, yra šio techninio poslinkio lyderės. ctrlX OS siūlo programėlių pagrindu veikiančią programinės įrangos ekosistemą modulinėms gamyklų aplinkoms. Tuo tarpu rPLC vienoje sistemoje sujungia kraštinį programavimą, pramoninius protokolus ir programine įranga apibrėžtą tinklaveiką. Todėl įrangos gamintojai gali kurti vieningus tinklus, sklandžiai komunikuojančius su įmonių IT sistemomis.

Kapitalo išlaidų modelių pertvarka į tvarias investicijas

Programine įranga apibrėžtos architektūros keičia tai, kaip pramonės įmonės paskirsto kapitalo investicijas. Senosios sistemos modernizavimui reikėjo retų, didelės rizikos ir brangių įrangos keitimo projektų. Priešingai, programine įranga grindžiamos aplinkos skatina nuolatinį tobulėjimą, pasitelkiant modulinius programinės įrangos atnaujinimus. Tokie įrankių rinkiniai kaip OpenTAP rodo, kaip modulinės struktūros supaprastina automatizuotas darbo eigas ir dirbtiniu intelektu grindžiamus procesus. Gamyklų vadovai gali tiesiogiai susieti technologijų atnaujinimus su neatidėliotinais verslo tikslais ir sumažinti veiklos prastovas. Ši lanksti strategija šiuolaikiniams gamintojams užtikrina didesnę ilgalaikę investicijų grąžą.

Pramonės komentaras ir ekspertų įžvalgos

Pereinamoji prie programine įranga apibrėžtos automatizacijos žymi esminį gamyklų veiklos pokytį. Mano nuomone, priklausomybė nuo aparatinės įrangos tiekėjo pernelyg ilgai slopino pramonės inovacijas. Nors atvirųjų architektūrų diegimui reikia tvirtų kibernetinio saugumo protokolų ir standartizuoto programavimo pagal IEC 61499 įgūdžių, veiklos nauda gerokai viršija mokymosi iššūkius. Gamyklų vadovai neturėtų iš karto išmontuoti esamų valdiklių. Vietoj to jie turėtų kartu su dabartiniais PLC tinklais diegti programine įranga apibrėžtas kraštines platformas ir pirmiausia išbandyti didelės vertės taikomąsias programas.

Taikymo scenarijus: laipsniškas gamybos linijos modernizavimas

• Pramonės kontekstas: Didelės apimties automobilių dalių gamybos įrenginys, kuriame veikia senosios PLC valdymo spintos.
• Iššūkis: Gamintojas turi įdiegti realiojo laiko kompiuterinės regos kokybės patikrą nesustabdydamas veikiančios gamybos linijos ir nekeisdamas esamų PLC.
• Sprendimas: Inžinieriai kraštiniame serveryje diegia programine įranga apibrėžtą automatizacijos platformą. Platforma nuskaito telemetrijos duomenis iš senųjų PLC, vykdo realiojo laiko patikros algoritmus ir programine įranga apibrėžtais tinklaveikos protokolais tiesiogiai perduoda greičio koregavimus judesio pavaroms.
• Rezultatas: Gamybos įrenginys pagerina gaminių kokybę 15 proc. ir nepatiria prastovų bei nekeičia senosios PLC aparatinės įrangos.