Цифровое производство — это мощная концепция, которую должны принять производственные компании, чтобы добиться успеха, но, похоже, существует некоторая путаница в отношении наиболее важных фактов, особенно внедрения технологий, которые породили некоторые мифы.
Необходимость конкурентоспособного производства
Конкурентоспособность и будущее процветание производственных компаний будут определяться их способностью к цифровой трансформации. Производственная отрасль находится на переломном этапе, предоставляя возможность опередить конкурентов благодаря цифровым преобразованиям, обусловленным многими факторами, в том числе большим притоком новых мощных недорогих технологий, облачных и периферийных вычислений, а также встроенных вычислений. Цифровая трансформация предлагает производителям способ преодолеть нехватку рабочей силы, вызванную демографическими факторами, и реагировать на требования клиентов, например, на выполнение требований по заказу.
Эти элементы позволяют странам всего мира создавать высококонкурентные производства и производственные операции. Трансформационные изменения происходят нечасто через определенные промежутки времени, что заставляет компании верить в то, что сохранение статус-кво является лучшей стратегией. Производители, внедряющие цифровое производство, добиваются значительной экономии, прибыли, эффективности и конкурентоспособности.
В августе 2022 года Microsoft и Intel опубликовали отчет IoT Signals Manufacturing Spotlight об интеллектуальном производстве, в котором компании сообщили об улучшении KPI на 15,3% с 2019 по 2022 год. глубинные интервью с их подмножеством. Отчет доступен здесь.
Мифы
1. Цифровое производство — это конвергенция IT/OT.
Цифровое производство — это полностью интегрированный производственный бизнес, более эффективный, оперативный, конкурентоспособный и прибыльный. До сих пор производственные системы в производстве были слабо связаны, но теперь технологии позволяют интегрировать их для создания гибкого производственного бизнеса с замкнутым циклом. До недавних разработок системы управления производством (MES) и другие надстройки внедрялись из-за необходимости обеспечить видимость предприятия, усложняя системы, включая дублирование операционных моделей и данных, содержащихся в бизнес-системе, получение рабочих заданий и выпусков запасов для запуска производства в реальном времени. Время.
Эти дополнительные уровни систем и дублирующиеся базы данных увеличивают стоимость поддержки, снижают надежность и доступность. Системы корпоративного бизнеса перешли к обработке транзакций в режиме реального времени, чтобы удовлетворить требования, в том числе клиентов и цепочки поставок, чтобы быть более эффективными и оперативными. Технологические достижения позволяют компаниям интегрировать операции, производство и производственные системы, чтобы, наконец, достичь высокоэффективного производственного бизнеса с замкнутым циклом. Обработка транзакций в режиме реального времени ИТ-и OT-системы эффективно интегрируются с использованием технологий, обеспечивающих соответствующую производительность на каждом уровне бизнес-систем. Реальное время на каждом уровне определяется как время обработки транзакций и связи в рамках требований приложения к задержке для обеспечения оперативного производства на этом уровне.
Цифровая интеграция всего производственного бизнеса позволяет эффективно передавать рабочие задания и распределение запасов на завод на основе планирования выполнения обязательств клиентов, а цифровые двойники постоянно отслеживают ключевые показатели эффективности (KPI) для обнаружения любых нештатных ситуаций, которые можно устранить для повышения эффективности операций.
2. Для цифровизации требуется одна объединяющая сетевая технология и протокол.
Эффективные системы используют несколько сетевых методов и информационных моделей, унифицированных с Интернет-протоколом (IP) в качестве протокола связи сетевого уровня. Интернет-протокол (IP) — это набор правил для маршрутизации и адресации пакетов данных, чтобы они могли перемещаться по сетям и достигать нужного пункта назначения.
Промышленные протоколы, включая EtherNet/IP, PROFINET, WirelessHART и ISA 100, используют преимущества Интернет-протокола (IP). Совсем недавно Single Pair Ethernet (SPE) и Advanced Physical Layer (APL) используют одну и ту же технологию для передачи информации от конечных устройств на границе, включая датчики и исполнительные механизмы, к производственным бизнес-системам и облачным приложениям.
Семантические модели данных OPC UA (IEC 62541) становятся популярным механизмом связи и в настоящее время встроены в ряд контроллеров промышленной автоматизации, приводов, датчиков и других устройств. SAP, Oracle и другие компании, занимающиеся корпоративным программным обеспечением, внедряют его. OPC UA включает в себя модели данных и сопутствующие спецификации. Кроме того, модели данных из ряда других групп стандартов интегрируются, в том числе FDI, Руководящий совет по стандартам (SLC), Техническая секция автоматизации буровых систем (DSATS), Язык разметки по энергетике / добыче (PRODML), Стандартизация интерфейса MCS-DCS (MDIS). ), BACnet, MTConnect, общая объектная модель ISA-95 ISA95 (ANSI/ISA-95/IEC 62264), PLCopen и другие.
3. ИТ берут на себя производство.
Успешное цифровое производство для получения преимуществ требует функциональной интеграции информационных технологий (ИТ), операционных технологий (ОТ), производственных и автоматизированных групп, которые сотрудничают для создания гибкого и синхронизированного производства. Термин «разрозненные отделы» используется очень часто, но он неточен. Совместное использование глубоких знаний и опыта, заложенных в разрозненных хранилищах, дает волю новому мышлению, инновациям и новым результатам. Каждая организация должна найти лучший способ для своих команд достичь цели эффективного и прибыльного производства. Группы заинтересованных сторон, в том числе инженеры, ИТ, ОТ, закупки, качество, производственные операции и автоматизация, должны работать совместно для достижения преимуществ цифровизации. Основные цели цифровизации включают в себя общую направленность на повышение безопасности, надежность и лучший опыт работы с клиентами и сотрудниками в цифровом пространстве. Успешные организации разделяют страсть к созданию чего-то нового и стремятся быть первопроходцами и пробовать новые вещи, повышая надежность, повышая качество, увеличивая производство, повышая рентабельность, повышая безопасность, гибкость производства, взвешенное принятие решений и повышая общую конкурентоспособность бизнеса. .
4. Цифровое производство исключает промышленные контроллеры.
Пользователи стимулируют цифровизацию производства после многих лет недовольства тем, что индустрия промышленной автоматизации резко отстает в принятии открытых архитектур от различных поставщиков, включающих технологические достижения. Напротив, пользователи извлекают выгоду из технологических достижений в смартфонах, планшетах, домашней автоматизации и других устройствах. Общие вычислительные технологии продолжают обеспечивать высокую производительность, быстродействие и скорость при меньших затратах, создавая возможности для промышленного контроля и автоматизации. Промышленные контроллеры по необходимости были специально разработаны для удовлетворения требований к производительности машин, производственных линий и процессов в реальном времени. Происходит сближение и развитие открытых архитектур, основанных на многовендорных архитектурах, использующих технологические достижения, и многие поставщики промышленного контроля и автоматизации понимают это и вносят изменения, чтобы удовлетворить потребности клиентов. Для конкретных приложений потребуются уникальные платформы для достижения требуемой высокой производительности. Мы находимся в процессе изменений, поскольку граничные платформы развиваются для удовлетворения потребностей. Шаблон может быть аналогичен сотовым телефонам, которые использовались только для телефонных звонков и превратились в смартфоны, предоставляющие множество других функций.
5. Все в облако.
Некоторые популяризировали идею о том, что промышленный контроль и автоматизация в основном будут выполняться в облаке, но периферийные вычисления становятся повсеместными. История всех вычислений шла к распределенным вычислениям из-за скорости отклика и надежности. Машинное обучение и искусственный интеллект на периферии развиваются, позволяя быстро обрабатывать данные и реагировать на них. Существуют отличные приложения гибридных вычислений с создаваемыми сложными моделями и облачными приложениями, а результаты развертываются на периферийных устройствах, которые работают независимо в точке использования.
Разрушение
Компании сталкиваются с прорывом, когда сталкиваются с инновациями конкурентов в области производства и автоматизации, которые повышают производительность, качество и прибыль конкурентов. Подрывные инновации создают новую ценность, поэтому пользователи могут достигать лучших результатов и, во многих случаях, большей функциональности. Промышленные примеры включают использование гидравлики для замены механических методов (например, троса, шкива), ПЛК (программируемые логические контроллеры) для замены реле, РСУ (распределенные системы управления) для замены пневматики и мехатроники для замены редукторов и механических кулачков с программируемым скоординированным движением.
Тонкая часть прорывных инноваций заключается в том, что во многих случаях это сочетание и творческое использование существующих готовых технологий с инновациями и творческим мышлением для создания новых и лучших решений, которые приводят к значительным улучшениям, простоте использования и добавлению функций. . Часто авторитетные поставщики изначально считают прорывные инновации непривлекательными по целому ряду причин и пытаются их игнорировать. Примером в индустрии промышленной автоматизации является первоначальное сопротивление традиционных поставщиков замене аппаратного и программного обеспечения пользовательского интерфейса (ЧМИ) на ПК и программное обеспечение на базе Windows. Более ранним примером были огромные споры об аналоговом (пневматическом и электронном) и цифровом ПИД-регулировании. Мир производства — это захватывающий, постоянно меняющийся ландшафт, постоянно стремящийся к новым высотам производительности.
