Na tropie Uniwersalnej Automatyzacji

Świat automatyki przemysłowej rządzi się swoimi prawami. Tu – inaczej niż w przypadku komputerów osobistych (PC) – systemy operacyjne i aplikacje są ściśle związane z oprogramowaniem narzędziowym konkretnego producenta. Na ogół, gdy użytkownicy i projektanci wybierają producenta sprzętu, wybór ten automatycznie definiuje środowisko programowania. Aplikacje opracowane dla jednej platformy zwykle nie działają więc na innej. Oznacza to, że cały proces projektowania systemu sterowania jest ukierunkowany sprzętowo.

Od czasu wprowadzenia na rynek pierwszego sterownika programowalnego Modicon w 1968 roku nieustannie wprowadzane są innowacje, które zwiększają wydajność i efektywność przemysłu. Niestety, w ciągu ostatnich 50 lat niewiele się zmieniło, jeśli chodzi o podstawy projektowania, wdrażania i obsługi systemów automatyki przemysłowej. Doszliśmy do momentu, w którym potrzebne są innowacje cyfrowe oparte na otwartych systemach automatyki. Dzięki otwartej, opartej na określonych standardach architekturze i ekosystemowi aplikacji typu „plug and produce” już dziś możemy osiągać radykalną poprawę operacyjną. To zmiana, która powoduje, że automatyzacja staje się znacznie bardziej efektywnym czynnikiem wspomagającym dążenie przemysłu do większej rentowności, ale też czyni go bardziej ekologicznym.

Wiedza wbudowana w systemy

Globalna niepewność gospodarcza i rynkowa zmusiła producentów do szybkiego dostosowania się do częstszych i szybszych zmian popytu oraz cen surowców i energii. Czynniki te skłaniają producentów do ponownego przemyślenia sposobu działania systemów automatyki przemysłowej. Częścią tej ponownej oceny jest również rosnąca potrzeba dostosowania się do większej liczby wariantów produktów oraz krótszych cykli zaopatrzenia, produkcji czy definiowanych na nowo łańcuchów dostaw. Fabryki i ich interesariusze stoją też przed wyzwaniem dostosowania się do częstych zmian kadrowych. W miarę odchodzenia na emeryturę pokolenia wyżu demograficznego zabierają ze sobą cenną wiedzę. Nowa generacja pracowników, tzw. digital natives, która wchodzi na rynek, oczekuje, że wiedza ta będzie wbudowana w systemy, z którymi będą musieli pracować.

Aby producenci mogli wkroczyć w nowy świat otwartych systemów automatyki przemysłowej, zespoły inżynierskie muszą być świadome barier, takich jak architektura niecyfrowa oraz model biznesowy skoncentrowany na sprzęcie. Większość współczesnych systemów automatyki opiera się na zasadach opracowanych w latach 70. i 80. ubiegłego wieku. Architektura wysoce zoptymalizowana pod kątem sterowania w czasie rzeczywistym często nie korzysta z ostatnich przemian w technologii informatycznej. Z kolei bez przejścia do modelu biznesowego opartego na oprogramowaniu nie uda się wdrożyć przełomowych innowacji, pozwalających na osiągnięcie prawdziwych korzyści z transformacji cyfrowej.

– Technologiczną rewolucję w obszarze automatyki przemysłowej nazywamy Uniwersalną Automatyzacją (Universal Automation). Umożliwia ona funkcjonowanie aplikacji w ramach różnych systemów. Uniwersalna Automatyzacja pozwala producentom OEM, integratorom i użytkownikom końcowym na tworzenie rozwiązań poprzez łączenie najlepszych w swojej klasie aplikacji za pomocą narzędzi graficznych. Osiągnięcie sukcesu w nowych warunkach wymaga jednak współdziałania rozbudowanego ekosystemu partnerów – wyjaśnia  Krzysztof Milewski, Industry Automation Offer Manager na klaster Europy Środkowo-Wschodniej w Schneider Electric.

Użytkownicy po usunięciu dawnych ograniczeń mogą w pełni wykorzystać potencjał Uniwersalnej Automatyzacji, uzyskując korzyści takie jak:

1. Redukcja błędów, skrócenie czasu wprowadzenia produktu na rynek i wyeliminowanie zadań projektowych o niskiej wartości dodanej. Dzięki temu inżynierowie mogą poświęcić więcej czasu na prace nad innowacjami. W Uniwersalnej Automatyzacji programowanie jest zastąpione konfiguracją, a systemy budowane są metodą „przeciągnij i upuść” (ang. drag and drop) na bazie sprawdzonych bibliotek obiektów skupionych na zasobach.

2. Wsparcie przedsiębiorstw przemysłowych w przygotowaniach do osiągnięcia stuprocentowej efektywności operacyjnej. W świecie Uniwersalnej Automatyzacji o wiele łatwiej jest szybko reagować i wprowadzać stopniowe usprawnienia podczas pracy urządzeń.

3. Pełna odporność na przyszłe wyzwania. To możliwe za sprawą włączenia do systemu istniejących projektów układów sterowania, stosując efektywne podejście polegające na „zawijaniu” i ponownym wykorzystywaniu starszych obiektów automatyki (trochę jak uruchamianie ich w „trybie zgodności”). Można w pełni wykorzystać to, co już się ma, i łatwo aktualizować w miarę upływu czasu.

Standard IEC 61499

Kluczem, który otwiera świat automatyki przemysłowej, jest międzynarodowa norma IEC 61499. Definiuje ona język programowania wysokiego poziomu dla rozproszonych systemów informatycznych i sterujących. Standard ten pozwala m.in. na projektowanie oparte na komponentach graficznych, wykonywanie aplikacji w oparciu o zdarzenia oraz dystrybucję w szerokim zakresie urządzeń automatyki i sterowania, jak również urządzeń brzegowych. Wraz z pojawieniem się standardu IEC 61499 kluczowi dostawcy, tacy jak Schneider Electric, stworzyli otwarte platformy systemów automatyki, które umożliwiają translacje oraz interoperacyjność ich funkcjonowania w ramach urządzeń od różnych producentów.

– Systemem stworzonym zgodnie z normą IEC 61449 jest EcoStruxure Automation Expert, który przełamuje dotychczasowe podejście do projektowania systemów automatyki, przyjmując takie, które skoncentrowane jest na oprogramowaniu. Dzięki temu zapewnia wymagany poziom sprawności w zakresie projektowania i rekonfiguracji procesów, aby nadążyć za szybko zmieniającymi się wymaganiami klientów i rynku. EcoStruxure Automation Expert niweluje różnice techniczne i kulturowe między IT a OT, umożliwiając dostęp do informacji potrzebnych do osiągania nowych poziomów efektywności operacyjnej opartej na danych – przekonuje Krzysztof Milewski.

Szerokie przyjęcie Uniwersalnej Automatyzacji likwiduje ograniczenia i zapoczątkowuje nową erę, w której koszty i wydajność optymalizuje się dzięki możliwości integracji najlepszych w swojej klasie komponentów, bez względu na dostawcę. Sprawia to, że przedsiębiorstwa przemysłowe mogą w otwarty sposób korzystać ze stale rosnącego rynku aplikacji automatyki w celu poprawy wydajności na skalę, o której jeszcze dekadę temu mogły jedynie marzyć.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie Eurologistics 4/2022