Samodiagnostyka dzięki Internetowi Rzeczy

© Bosch

Udostępnij:

Dzisiejszy Internet to już nie tylko komputery, przy których siedzą ludzie, ale również komunikujące się ze sobą maszyny i urządzenia. Wykorzystująca to zjawisko nowa technologia informatyczna, znana pod nazwą „Internet Rzeczy” i uważana za czwartą rewolucję przemysłową, dostarcza narzędzi do uproszczenia i obniżenia kosztów monitorowania oraz sterowania procesami produkcyjnymi.

Wykorzystanie Internetu jako kanału do wymiany informacji jest obecnie powszechne. Szacuje się, że na ok. 50 petabajtów danych dostępnych w Internecie w większości źródłem informacji jest człowiek jako pośrednik między właściwym ich źródłem a komputerem połączonym z globalną siecią. Człowiek ma jednak ograniczone możliwości percepcji szybkozmiennych sygnałów, a także ich interpretacji. Oznacza to, że duża część przesłanych ważnych informacji jest niewykorzystywana w praktyce. Jednocześnie ilość danych potrzebna do sprawnego działania systemów produkcyjnych, logistycznych i automatycznego sterowania rośnie, ponieważ rosną wymagania co do sprawności i optymalności działania wszystkich systemów. Aby spełnić te wymagania, konieczne jest wyeliminowanie (wszędzie tam, gdzie jest to możliwe) człowieka jako pośrednika w przepływie informacji od obserwowanych zjawisk do systemów obliczeniowych dokonujących ich interpretacji i generujących decyzje sterujące.



Dynamiczny rozwój urządzeń posiadających dostęp do sieci spowodował, że idea ta stała się nie tylko realna, ale jest wręcz wskazywana przez firmy doradcze jako jeden z kluczowych motorów rozwojowych światowej gospodarki przyszłości. Skala zastosowania rozwiązań IoT jest ogromna: od miniaturowych dodatków do odzieży, poprzez inteligentne sprzęty domowe, automatykę budynkową po systemy sterowania produkcją przemysłową.  

Termin „Internet Rzeczy” (ang. Internet of Things – IoT) został użyty po raz pierwszy w 1999 r. przez Kevina Ashtona w celu opisania możliwości, jakie posiadają maszyny i inne urządzenia, aby zastąpić ludzi w wykonywaniu zadań związanych z gromadzeniem, przetwarzaniem i interpretacją danych w sieci komputerowej. Ashton użył tego sformułowania w trakcie prezentacji skierowanej do globalnej firmy konsumpcyjnej, która wprowadzała na rynek metodę przekształcenia łańcucha dostaw na bazie techniki radiowego przesyłu danych. Dynamiczny rozwój urządzeń posiadających dostęp do sieci spowodował, że idea ta stała się nie tylko realna, ale jest wręcz wskazywana przez firmy doradcze jako jeden z kluczowych motorów rozwoju światowej gospodarki przyszłości. Skala zastosowania rozwiązań IoT jest ogromna: od miniaturowych dodatków do odzieży, przez inteligentne sprzęty domowe, automatykę budynkową po systemy sterowania produkcją przemysłową.

 

W przypadku procesów wytwórczych można wyróżnić szereg systemów, które mogą potencjalnie stać się pośrednikiem między kanałem informacyjnym a fizycznym otoczeniem. Systemy te można podzielić według kryterium kierunku przepływu informacji na sensory różnych wielkości fizycznych mierzalnych w procesach wytwarzania i urządzenia wykonawcze mogące w pewien sposób (określony cyfrową informacją) wpływać na stan procesów wytwarzania.

Połączyć rzeczy z chmurą
Dlaczego Internet może być lepszym rozwiązaniem w komunikacji między sensorami i urządzeniami wykonawczymi niż lokalna sieć w jednym ze standardów przemysłowych? Wykorzystanie Internetu umożliwia obniżenie kosztów wdrożenia systemu komunikacji. W większości przedsiębiorstw istnieje już sieć komputerowa połączona z Internetem i przy niewielkich nakładach jej funkcjonalność może być poszerzona o bezpośrednią komunikację między obiektami fizycznymi. Kolejnym argumentem przemawiającym za przewagą Internetu jest ciągły wzrost wykorzystania systemów obliczeniowych w chmurze. Dane z sensorów rozmieszczonych w różnych miejscach procesu wytwarzania mogą być przetwarzane online oraz archiwizowane. Zaletą tego rozwiązania są niewielkie nakłady na wykonanie zaawansowanych obliczeń i utrzymanie serwerów danych o dużych pojemnościach.

Kolejną bardzo ważną zaletą jest ogólnoświatowa dostępność Internetu. W procesach decyzyjnych zarówno na poziomie operacyjnym, jak i strategicznym przestaje się liczyć odległość. Decyzje mogą być podejmowane z każdego punktu na świecie. W każdym z nich można także synchronizować w czasie procesy realizowane w różnych lokalizacjach (np. oddziałach firmy).

Internet Rzeczy w zastosowaniach przemysłowych dopiero nabiera kształtu przydatnej technologii, ale biznes już teraz pokłada w nim nadzieję. IoT powinien połączyć „rzeczy” z „chmurą obliczeniową”, zintegrować się z istniejącą infrastrukturą, radzić sobie z zarządzaniem analizą generowanych danych i zapewniać ich bezpieczeństwo. Jest to duże wyzwanie dla inżynierii produkcji i informatyki.



Lepiej zapobiegać niż leczyć
W trakcie poszukiwań najbardziej efektywnych, a jednocześnie możliwych do zastosowania obszarów wykorzystania IoT zaproponowano kilka koncepcji użycia tej technologii w przemyśle. Zagadnienie jest rozległe, skupmy się zatem tylko na systemach diagnostyki maszyn, narzędzi i oprzyrządowania produkcyjnego.

Współczesne maszyny technologiczne są konstruowane jako systemy mechatroniczne, a ich funkcje są realizowane przez technologie mechaniczne, elementy elektroniki i automatyki oraz w znacznym stopniu informatyki. Taki sposób konstruowania ułatwia działanie systemów diagnostycznych, ponieważ te wykorzystują sygnały ukazujące bieżące stany podzespołów w formie cyfrowej. Systemy sterowania maszyn to wyspecjalizowane komputery, w które z kolei wbudowane są systemy sterowania procedurami diagnostycznymi. To pozwala na włączenie wielu maszyn (np. obrabiarek) do Internetu Rzeczy, ponieważ istnieje możliwość wyposażenia ich w układy transmisji danych cyfrowych z lokalnych systemów sterowania do sieci komputerowej i przez Internet do chmury obliczeniowej. Efektem wykorzystania takiej technologii jest możliwość zastosowania złożonych algorytmów do wykrycia zaistniałych uszkodzeń podzespołów maszyny, predykcji stanów awaryjnych w przyszłości, oszacowania czasu do możliwego wystąpienia awarii czy identyfikacji miejsca i prawdopodobnej przyczyny uszkodzenia.

Podobną rolę w sprawnym przebiegu procesów technologicznych odgrywa diagnostyka narzędzi i przyrządów produkcyjnych. W tym obszarze można także liczyć na efekty wprowadzenia Internetu Rzeczy. Podobnie jak w przypadku diagnostyki maszyn, zmierzone parametry zużycia technologicznego lub wymiarowego narzędzi można przetransmitować przez Internet do chmury obliczeniowej. Obecne tam algorytmy mogą wygenerować decyzję o wysłaniu i automatycznej wymianie narzędzia zapasowego. Jednocześnie system informatyczny rejestruje informacje ze wszystkich zintegrowanych stanowisk roboczych potrzebne do podjęcia decyzji o zamówieniu narzędzi standardowych lub uruchomieniu produkcji narzędzi specjalnych. Decyzje te zapadają po konsultacji z bazą zasobów magazynu narzędzi w narzędziowni. W ten sposób zostaje zrealizowana zasada porozumiewania się rzeczy bez udziału człowieka.

Koncepcja zarządzania zasobami narzędzi i oprzyrządowania przy użyciu Internetu Rzeczy pozwala na obniżenie kosztów zarówno diagnostyki, jak i gospodarki narzędziowej. Zabezpiecza także – przy założeniu skuteczności algorytmów predykcji zużycia – przed poważnymi awariami powstałymi w efekcie nagłego zniszczenia narzędzia na skutek nadmiernego zużycia lub obciążenia.

Udostępnij:

Drukuj



Joanna Szymańska




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również