Рішення WISE-4000 для бездротових пристроїв в хмарі створює легку фабричну систему управління верстатом
Компанія Advantech створила полегшену заводську систему управління машинами від пристрою до хмари, використовуючи модулі бездротового введення-виведення WISE-4000, які сумісні з хмарними службами Microsoft Azure. Це рішення допомагає традиційним малим і середнім переробним підприємствам модернізувати виробничі лінії, оптимізувати прозоре управління виробництвом і підвищити коефіцієнт використання обладнання / ефективність управління при доступному бюджеті.
Опис проекту
Впроваджуючи промислові технології IoT (IIoT), такі як датчики, мережева інфраструктура і хмарні платформи, обробна промисловість змогла домогтися підключення обладнання, моніторингу об'єктів і інших додатків управління підприємством. Проте, оскільки може бути відносно важко прокласти нові кабелі в більшості існуючих виробничих ліній і виробничих середовищ, виділення місця для додаткових пристроїв моніторингу та мережевих пристроїв може виявитися ще більш складним завданням. Для малих і середніх виробничих підприємств, якщо бажання впровадити систему управління заводським обладнанням вимагає придбання дорогого апаратного і програмного забезпечення, такі великі інвестиції стають порогом, який більшість малих і середніх підприємств не можуть перетнути. Крім того, якщо системна інтеграція і наступні процеси управління технічним обслуговуванням занадто складні, постачальники з обмеженими ресурсами будуть ще більш обережні, щоб зробити перший крок до поліпшення своєї поточної системи.
Використовуючи бездротові модулі введення-виведення серії WISE-4000 і бездротові сенсорні вузли, Advantech створила полегшене рішення IoT для малих і середніх підприємств, які хочуть впровадити системи управління обладнанням і моніторингу в свої існуючі операції. Серія WISE-4000 пропонує інструменти збору та реєстрації даних, попередньої обробки даних і хмарних підключень IIoT на додаток до багатьох інших функцій. Переваги цієї системи включають її компактний розмір і простоту установки, а також той факт, що немає необхідності встановлювати кабелі даних і шлюзи для інтеграції з хмарної платформою. Це не тільки знижує складність, пов'язану з архітектурою системи, але також вирішує багато проблем, з якими стикаються обробні фабрики, які сподіваються впровадити програми IoT, що дозволяє виробникам легше завершувати свої оновлення та перетворення.
Системні вимоги
Японський виробник, що спеціалізується на виготовленні металевих деталей для автомобільної промисловості, пропонує такі послуги, як проектування / розробляння продукції, виготовлення прес-форм, штампування і складання. Незважаючи на те, що завдяки своїм технологіям прецизійної обробки компанія може випускати продукцію найвищої якості, вона також активно розробляє нові методи обробки для виготовлення різних типів компонентів. Однак на виробничій лінії їх режим роботи, як і раніше відповідає традиційним методом читання і запису даних вручну. Потім оператори повинні скопіювати виробничу інформацію, вже записану на аркуші паперу, в комп'ютерну систему до закінчення зміни. Це не тільки забирає багато часу, але і створює можливість людської помилки. З управлінської точки зору це також означає, що інформація про стан виробництва в режимі реального часу просто недоступна, і, таким чином, єдиним варіантом є очікування регулярних звітів з виробничої лінії. Це робить практично неможливим отримання точних даних про ступінь використання обладнання або його стані. Отже, керівництво може організовувати робочі завдання тільки на основі минулого досвіду. Навіть якщо вони хочуть підвищити ефективність виробництва, буде складно визначити, з чого почати, тому що у них немає доступу до точних довідковими даними.
З цих причин металообробний завод прийняв рішення підвищити прозорість управління заводським обладнанням, запровадивши технології зв'язку і IoT. Крім можливості отримувати інформацію в режимі реального часу про ключове виробничому обладнанні, рішення також повинно було забезпечувати моніторинг різного спектру обладнання всередині заводу в режимі реального часу. Розглянувши доступне виробниче простір, витрати на будівництво системи і людські ресурси, компанія вибрала рішення, яке використовує бездротову передачу для збору даних. Крім того, щоб прискорити процес впровадження і заощадити на початкових витратах на розробку власної хмарної системи, компанія також прийняла рішення використовувати загальнодоступну хмарну платформу Microsoft Azure. Нарешті, рішення повинно було бути масштабованим, щоб в майбутньому можна було легко налаштовувати або розширювати системні функції.
Опис системи
Велика частина устаткування на майданчику була або на штампувальних машинах без PLC, або в закритих системах без відкритих комунікаційних портів. Виходячи з відмінностей в стані обладнання, в бездротових точках доступу Advantech серії WISE-4000 і EKI-6332GN були прийняті кілька бездротових модулів вводу-виводу IoT для задоволення вимог металообробного заводу, які повинні були об'єднати виробниче обладнання і включити моніторинг устаткування і всього об'єкта.
Що стосується встановлення зв'язку з виробничим обладнанням, клієнт повинен був мати можливість збирати статистичні дані про кількість натискань, виконаних 130 штампувальними машинами. Таким чином, кожна штамповочная машина була оснащена модулем бездротового вводу-виводу WISE-4050 Wi-Fi для забезпечення неінвазивного і всебічного збору даних про стан обладнання. Модулі WISE-4050 спочатку поміщають мітку часу в дані, зібрані з кожної машини, а потім виконують ряд процесів, включаючи шифрування даних, перетворення формату і хмарну аутентифікацію. Потім дані завантажуються в концентратор IoT Azure через HTTPS, де аналізується інформація про стан роботи обладнання або використовуються інструменти візуалізації, такі як Power BI, для представлення даних у вигляді звітів, що настроюються відповідно до запитів клієнтів. Завдяки такому типу прозорості інформації на фабриці управлінський персонал зможе керувати всіма типами інформації через хмарну платформу Azure, наприклад, кількість натискань, виконуваних окремими штампувальними машинами, час, необхідний для обробки кожної деталі, а також запуск / зупинок машини. Замовлення на виробничі роботи також можуть бути організовані з використанням виробничих процесів, щоб збільшити коефіцієнт використання обладнання і стабілізувати коефіцієнт балансу лінії.
Завдяки попередній інтеграції модулі бездротового вводу-виводу серії WISE-4000 можуть безпосередньо підтримувати Microsoft Azure IoT Hub. У такій системі немає необхідності, щоб комп'ютер виконував роль шлюзу або писав програму перетворення даних. Як загальна складність, пов'язана з архітектурою системи, так і вартість обладнання значно знижуються. З точки зору функції реєстрації даних з відміткою часу і відновлення точки зупинок, навіть коли мережеве з'єднання нестабільно, дані можуть бути спочатку тимчасово збережені локально в модулі. Після відновлення мережевого підключення дані можуть бути завантажені в хмару для забезпечення цілісності і точності даних. Хоча вимога до металообробного заводу полягає у відправці даних кожну секунду, штампувальні машини можуть простоювати в неробочий час. Тому, змінюючи параметри завантаження даних в модулі WISE-4000, дані можуть передаватися тільки при зміні стану машин, тим самим зберігаючи пропускну здатність мережі. Крім того, якщо пропускна здатність мережі стає недостатньою через велику кількість зібраних даних, налаштування можна змінити через веб-інтерфейс, щоб дані з часовою міткою могли тимчасово зберігатися всередині модуля. Потім, як тільки критерій накопичення даних буде виконаний, все буде завантажено разом.
Введення в проект
- WISE-4050: 4-канальний модуль бездротового цифрового вводу-виводу
- WISE-4051: 8-канальний модуль бездротового вводу-виводу IoT з цифровим входом та RS-485
- WISE-4060: Модуль бездротового вводу-виводу IoT з 4-канальний цифровий вхід та 4-канальний релейний вихід
- WISE-4012: Модуль бездротового вводу-виводу IoT з 4-канальним універсальним входом та 2-канальним цифровим виходом IoT
- WISE-4220-S231: бездротовий датчик IoT Wi-Fi із вбудованим датчиком температури і вологості
- EKI-6332GN: Wi-Fi точка доступу / клієнт IEEE 802.11b / g / n
Архітектура системи
Висновок
Досягнення прозорого і розумного управління фабрикою має приносити користь не тільки великим виробникам. Виробничі лінії традиційних малих і середніх підприємств також можуть бути модернізовані до інтелектуальних потужностей з використанням полегшених архітектур IoT-систем. У таких системах зовнішні пристрої, здатні функціонувати автоматично збору даних, можуть використовуватися для заміни традиційного методу читання і запису даних вручну, що дозволяє операторам отримати повне уявлення про робочому стані окремого обладнання на заводі.
Використовуючи хмарне рішення Advantech IIoT, яке дозволяє встановлювати бездротове з'єднання і економію витрат на апаратне забезпечення, замовник зміг повністю контролювати стан свого виробництва і підвищити ефективність своєї роботи. Коефіцієнт використання штампувальної машини на металообробному заводі за місяць, коли було впроваджено рішення Advantech, продемонстрував 26-відсоткове збільшення в порівнянні з попереднім роком. На додаток до збільшення виробничих потужностей система також дала керівному персоналу точний контроль над станом виробництва на заводі. Це дозволило клієнту оптимізувати виробництво і встановити політику прийняття замовлень, таким чином гарантуючи, що продукти доставляються відповідно до графіка, щоб підвищити задоволеність клієнтів. Це тематичне дослідження є прекрасним прикладом, що демонструє, що навіть невеликі і середні підприємства можуть перетнути поріг, щоб перетворитися в інтелектуальні виробничі потужності.