hirdetés
hirdetés

Ipar 4.0

Autonóm gyártási rendszerek egyetlen hálózatban

Az ipari forradalmak közel sem olyan hevesek és gyors lefolyásúak, mint a társadalmakban végbemenők, sokszor évtizedek telnek el egy innováció bevezetésétől annak forradalmi hatásainak megvalósulásáig. 

hirdetés

A 2011-ben bevezetett fogalom, az ipar 4.0, más néven a negyedik ipari forradalom elemei már integrálódnak a meglévő gyártási rendszerekbe. Magyarországon – és a világon mindenütt – elsősorban a tőkeerős, globális cégek képesek olyan kutatás-fejlesztésbe fektetni, amely az ipar 4.0 rendszerét megteremtheti vállalatuknál.

Egyszerűen ipari forradalomnak nevezik a technikatörténetben a mechanizációt, amely az 1850-es évekig lezajlott, és beindította az ipari méretű termelést. Ezt követte a taylorizmus, az automatizmus – utóbb második ipari forradalomnak nevezett – kora, amelyet a harmadik ipari forradalom, a számítógépek és az informatikai rendszerek megjelenése követett az 1970-es évek elejétől. Napjainkban éljük az Internet of Things forradalmát (IoT), amikor intelligens eszközök a már meglévő szabványokba integrálódnak, és új, autonóm gyártási rendszerek kiépülése megy végbe, mindezt az internetre kapcsolva, tehát egyetlen hálózaton belül megvalósítva. 

Üzleti modell innovációkon

Az 1887 óta Magyarországon is jelen lévő globális vállalat, a Siemens közel 170 éve építi üzleti modelljét az innovációra. Ebben a hazánkban is elindult negyedik ipari forradalomban úttörő szerepet játszik, jelentősen befolyásolja gyártási potenciáljának fejlődését. Barabás Zsolt mérnök-üzletkötőt kérdeztük a változás egyes elemeiről, arról, hogyan valósíthatók meg ezek az innovációk a jelenlegi, gyártásban használt rendszerekben. „A Siemens Digital Factory divíziója által szállított fejlesztői környezet, a Totally Integrated Automation (TIA) portál egységes platformot kínál minden automatizálási feladathoz: programozáshoz (vezérlők, ember-gép kapcsolati készülékek) és paraméterezéshez. A TIA-portál alapelve, hogy a különböző innovatív technológiákat egységes, közös keretbe kell rendezni ahhoz, hogy megfelelően kezelhetőek legyenek: nem elég, ha van egy jó vezérlőegység, egy jó hajtás és egy jó időzítés, ezeket integrálni kellett egy közös keretrendszerbe, így egy szoftver segítségével lehet a gépet és a technológiát kezelni” – mondja Barabás Zsolt.

99,9988 százalékos minőség

A TIA-portál objektumorientált, központosított adatkezelésének köszönhetően a projekt alkalmazási adatainak változtatásai automatikusan frissülnek az összes eszközön (vezérlőkön és kezelőpaneleken). Az adatokat így csak egyszer kell bevinni, ez jelentősen növeli a programozás hatékonyságát, javítja a projekt minőségét, és csökkenti a hibák valószínűségét. Ez az egyik legfontosabb szempont a negyedik ipari forradalom életre hívásával kapcsolatban: a hibák minimálisra csökkentése. Erre jó példa – az ipar 4.0 fellegvárában – Németországban, az ambergi elektronikai gyárban már üzemelő intelligens rendszer, amelynek köszönhetően nemcsak a hétszeresére tudták a gyártási volument növelni azonos területen, alig bővülő munkatársi létszám mellett, hanem 99,9988 százalékos minőséget állítanak elő: míg 1989-ben még egymillió termékből 500 volt a hibásan legyártott, addig ma már csak 12. 

Hogyan működik az okosgyár?

Minden intelligens gyárnak az alapját az internet, valamint a rendszerek és gépek hálózatba szervezése képezi. Az ambergi példaüzem olyan virtuális gyártási rendszert kapcsolt össze valós gyártással, amely magának a negyedik ipari forradalomnak a víziója. Az informatikai úton történő vezérlést, a termékfejlesztés és a gyártás közötti közvetlen adatcserét a szintén a Siemens portfóliójába tartozó NX és Teamcenter nagy teljesítményű PLM-program valósítja meg. Ezek segítségével lehet virtuálisan szimulálni az összes termékinformációt. A kutatási és fejlesztési folyamatokból, a virtuális szimulációkból származó összes termékinformációt a Simatic IT gyártásvezérlő rendszerhez továbbítják, amely valós időben vezérli a gyártás teljes folyamatát.

A termékek irányítják a saját gyártásukat: termékkódokkal kommunikálnak a gyártásban részt vevő gépekkel és eszközökkel a gyártási jellemzőkről és követelményekről, ezáltal előre vetítve a szükséges gyártástechnológiai lépéseket. Barabás Zsolt szerint az eszközök, a lehetőség mindenki számára adott, már a hazai gyártósorokon is több intelligens eszköz működik. „Minden termékünkben megtalálható már az Ethernet-port és webserver, így akár otthonról irányítható a PLC-vel a termelés. Így a menedzsmentnek módja van arra, hogy fizikai jelenlét nélkül végezhessen ellenőrzéseket, de akár a beállítások távoli módosítására is van lehetőség. Ilyen PLC-kel, intelligens vezérlőkön keresztül irányíthatók az okosépületek is a fűtéstől kezdve az energiaellátáson keresztül az épületbiztonságig” – ad betekintést a szakember.

A termékek irányítják a saját gyártásukat
A termékek irányítják a saját gyártásukat

A legújabb ipari termékek alapvető eleme az elektronika, a szoftver szolgáltatja a funkcionalitás főbb jellemzőit, ezáltal a hagyományos gépalkatrészek mechatronikai rendszerekké alakulnak át. „Mivel a gépeknek alapvetően 10-15 éves az életciklusuk, ami Magyarországon akár a 20-25 évet is elérheti, több esetben előfordul, hogy elöregszik az elektronika, elhasználódnak a mechanikai részek. Attól függően, hogy milyen mértékű az elöregedés, egy retrofit úgy történik, hogy felmérjük a gép állapotát, a berendezések vázát megtartjuk, ha van az installált bázisról ismeret, forráskódok stb., akkor megpróbáljuk azokat újrahasznosítani, de mindig a legújabb kornak megfelelően. Mindig előremegyünk egy kicsit, gondolva arra, hogy mik lehetnek majd az igények. Régebben az volt a szükséges és elégséges feltétel, hogy termeljen egy gép, ma már alapvető igény, hogy adatokat is tudjon fogadni és továbbítani. Az Ethernet-interfész és a webserver már a berendezések 90 százalékában és az új gépek mindegyikében benne van. Az már a gépgyártónak és a rendszerintegrátornak a kompetenciája, hogy az általunk kínált lehetőséget ki tudja-e használni, vagy sem. A csepeli transzformátorgyárban például a meglévő festősor rekonstrukciója során a rendszerintegrátor olyan kijelzőt telepített, ahol a gyártási folyamat minden eleme élőben követhető, naplózható. Így nemcsak a felügyelet vált hatékonyabbá, hanem az elmentett adatoknak köszönhetően az egyes riportok elkészítése is egyszerűsödött” – mutat be egy példát Barabás Zsolt.

Számos intelligens megoldás beépíthető ezen az elven már üzemelő gyárakba. A termelőegységek, a logisztika, az irányítás egységes fejlesztésével olyan üzemi hálózatok jönnek létre, amelyek egyre nagyobb mértékben alkalmazzák az infokommunikációs technológiákat és az informatika vívmányait. 

Biztonságos gyártás

IoT, big data, digitalizálás, adattranszfer, távoli irányítás, felhőalkalmazás – a 4.0-s ipari egységek vezérlőrendszereinek legérzékenyebb pontja az IP-alapú hálózatok használata. Ez az, ami lehetővé teszi az adatok importálását a gyárból a vállalatirányításhoz, viszont a nyílt protokollok használata veszélyes számítógépes támadásoknak teheti ki a gyárakat. „Az ipari termelésben a biztonság megkerülhetetlen kérdés, hiszen nemcsak a gyártási folyamat zavartalanságát, hanem a technológiára és az üzleti adatokra vonatkozó információ biztonságát is garantálni kell. Amennyiben mobiltelefonról akarja a partner irányítani a termelési folyamatot, például egy látványsörfőzdénél, meg kell oldani, hogy a belső zárt hálózatról egy tűzfal leválassza az internetet, így egy egyszerű VPN-kapcsolaton át irányíthatóvá válik a sörfőzés folyamata” – hívja fel a figyelmet Barabás Zsolt.

A mindig szükséges humán erőforrás: a tudás

Az emberi tényező nem csak a felelősségvállalás miatt fontos. A minőségbiztosítás, az innováció, a fejlesztések, a célmeghatározások mindig is emberi feladatok lesznek. Az intelligens funkciókat mechanikai, elektronikai vagy szoftveres úton lehet megvalósítani. Ezért a tervezéshez és a gyártáshoz, valamint a szolgáltatásokhoz interdiszciplináris tudású csapatra van szükség, amely egyesíti a mechanikai, az elektronikai, a szoftvermérnöki és az általános mérnöki szakértelmet: „Egy egészen új tendencia, hogy a kezelők, karbantartók helyett a munkát távoli irányítással operátorok végzik, összevonnak különböző feladatköröket, és egyre jobban képzett embereket alkalmaznak. Viszont azok a sci-fi- és Terminátor-víziók, amelyekkel sokszor találkozunk, hogy a gépek átveszik az irányítást – tehát nem lesz szükség emberi munkavégzése –, egyszerűen nem igazak. A fejlődéshez mindig szükség lesz innovációra, és ezeket ki más tudná feltalálni, mint az emberek?”  

A lakosság, a vásárlók vajon mit érzékelnek a negyedik ipari forradalomból? Ahogy az automatizálás megteremtette a tömegcikkeket, úgy az ipari gyártóeszközök, termékek felkerülése az internetre, a vásárlói igények közvetlen kielégíthetősége révén létrejöhet a tömeges testreszabás. A három előző forradalmat az ember szükségletei és az életszínvonal minőségének növelése váltotta ki, ha ezek az igények összetalálkoznak a megfelelő technológiai megoldásokkal, akkor az motiválja az innovatív változások létrejöttét.

Trapp Henci
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés