W drodze ku wszechstronnej produkcji
DIMA to nowe rozwiązanie WAGO do automatyzacji modułowych linii produkcyjnych, znacznie skracające projektowanie systemów i ułatwiające późniejszą przebudowę i przezbrajanie maszyn. Sercem koncepcji DIMA jest MTP (moduł typu package) – nowa definicja służąca do opisywania procesowych modułów instalacji. W tym modelu opisu modułów zapisywana jest informacja konieczna do niezależnej od użytkownika integracji modułu instalacji w systemie sterowania procesem w urządzeniu.
DIMA łączy
Trend indywidualizacji produktów przyczynia się do zwiększania liczby wariantów danego wyrobu. Globalna dostępność danych powoduje zmiany wielkości zamówień i przesuwanie się regionalne rynków zbytu. Przedsiębiorstwa muszą posiadać uniwersalne, mobilne, skalowalne, modularne i wzajemnie kompatybilne procesy produkcyjne. Procesy te muszą być łatwo przystosowalne do zmieniających się wymagań i w przejrzysty sposób dostarczać istotne dane produkcyjne, np. dotyczące dostępności produktu.
Z kolei konieczność zbierania danych eksploatacyjnych i informacji o cyklu życia wyrobu, ich analizy, zapisywania i przechowywania wymaga modułowej budowy maszyny, wyposażenia każdego modułu linii produkcyjnej we własną inteligencję i zapewnienia komunikacji poszczególnych modułów między sobą i z systemem sterowania procesami. Tylko w ten sposób bowiem możliwy będzie dostęp z poziomu sterowania do każdego parametru maszyny, a zebrane dane będzie można jednoznacznie przyporządkować i poddać analizie. Zastosowane dla automatyzacji komponenty muszą posiadać standardowy interfejs – taki np., jak przewidziany w DIMA interfejs MTP. W ten sposób zapewnione jest połączenie i ciągłość wszystkich zaangażowanych komponentów systemu w całym cyklu życia.
DIMA zmienia procesy tworzenia wartości
Tego rodzaju modularność, zarówno fizycznie istniejących linii produkcyjnych, jak i systemu automatyzacji, zmienia komunikację na linii produkcyjnej, inżynierię systemów czy sposób eksploatacji i powiązane z nimi procesy tworzenia wartości. Maszyna modułowa może w ciągu całego cyklu życia składać się z wielu odmiennych modułów i ich różnych wzajemnych kombinacji. Jeden moduł może być z kolei stosowany w różnych liniach produkcyjnych. Cykl życia maszyny będzie się więc znacznie różnił od cyklu życia pojedynczego modułu.
Korzyści dla producenta modułów i użytkownika maszyny
Proces inżynierii systemu dzieli się w DIMA na dwa etapy: projektowanie modułu oraz jego integrację w instalacji. Za zaprojektowanie modułu instalacji odpowiedzialny jest jego producent. Jest on specjalistą w zakresie swojego modułu i dotyczącej go technologii. Aby producent modułu mógł chronić know-how zawarty w module, zaś użytkownik instalacji nie udostępniał innym swojej wiedzy o procesie produkcyjnym, pomiędzy obydwoma płaszczyznami istnieje neutralny interfejs, czyli DIMA. Dzięki DIMA producent modułu zyskuje daleko idącą niezależność od firmy montującej instalację. Nie musi on projektować modułu tylko pod kątem projektu i indywidualnych potrzeb klienta. Może go wykonać w ramach produkcji seryjnej, przez co staje się niezależny finansowo i czasowo od użytkownika instalacji. Producent modułu może więc zaprojektować standardowy moduł, przetestować go, poddawać stałym ulepszeniom i szybko dostarczyć.
Dzięki DIMA producent dostarcza swój moduł „just in time”. Zmniejsza to ilość kapitału zamrożonego w zamówieniu dla instalatora. Oznacza to również redukcję kosztów, gdyż nie jest konieczna osobna wiedza na temat serwisowania poszczególnych modułów. Firma instalująca moduły ponosi również mniejsze ryzyko, gdyż gwarancja na moduły jest udzielana przez ich producenta.
Poszczególne moduły są integrowane w instalacji przez firmę montującą lub samego użytkownika instalacji. Na bazie DIMA użytkownik instalacji może zestawić najlepsze w swojej klasie moduły od różnych dostawców, bez konieczności uwzględniania ich parametrów technologicznych. Nawet w przypadku zestawiania ze sobą modułów różnych producentów DIMA umożliwia uzyskanie jednolitego wyglądu i funkcjonalności na interfejsie użytkownika. DIMA korzysta z bibliotek obrazów kontrolnych.
Instalator wczytuje MTP do systemu sterowania procesem i fizycznie podłącza moduł systemu do szkieletu instalacji. Systemy sterowania procesem całej instalacji i jej modułów mogą się ze sobą komunikować – na zasadzie „podłącz i produkuj”. Cały proces projektowania systemu zajmuje niespełna trzy minuty, podczas gdy bez DIMA proces trwałby wiele dni, tygodni lub nawet miesięcy. Po zmontowaniu instalacji można za pomocą DIMA szybko przezbrajać lub rozbudowywać system produkcyjny przez wymianę poszczególnych modułów lub ich wielokrotną integrację w całościowej architekturze systemu w ramach tzw. procesów „numbering-up”. Dzięki temu użytkownik systemu może elastycznie reagować na zmieniające się wymagania rynku. Poza tym poszczególne moduły można wyłączać z użytkowania bez wpływu na resztę systemu. Można również zlecić wymianę modułu jego producentowi.
Integracja pozioma i pionowa w stylu Przemysł 4.0
Procesy biznesowe producenta modułów i użytkownika instalacji są dzięki DIMA znacznie bardziej niż dotychczas powiązane ze sobą na płaszczyźnie poziomej. Wymiana i użytkowanie modułów wymagają bowiem ścisłej współpracy. W ramach tych procesów użytkownik systemu określa jedynie, jakiej funkcji technicznej w procesie oczekuje – zaś producent modułów oferuje pakiet usług złożony z dostępności, wykonania usługi i serwisu tej funkcjonalności, zamknięty w ramach jednego modułu – np. w oparciu o umowę serwisową. Użytkownik systemu ceduje niejako skomplikowane dla niego sprawy na dostawcę, dzięki czemu może się skoncentrować na swoich kluczowych kompetencjach.
Producent modułów dzięki nowej formie współpracy zyskuje stały dostęp do danych eksploatacyjnych i użytkowych dostarczonych przez siebie modułów i na ich bazie może stale wprowadzać ulepszenia. Pionowa integracja informatyczna łańcuchów wartości producentów modułów, użytkowników i konstruktorów systemu dokonywana jest za pośrednictwem „Module Type Package” – cyfrowego opisu modułu systemu. Jest on generowany automatycznie przez narzędzie projektowe producenta modułu, a następnie wczytywany do systemu sterowania procesem użytkownika instalacji w celu przekazywania do tego systemu informacji o modułach i zapewnianych przez nie usługach.
DIMA – fundament dla Przemysłu 4.0
Niezależnie od tego, w jaki sposób wizja Przemysłu 4.0 będzie realizowana, będzie ona wymagała wykorzystania systemów cyberfizycznych, które charakteryzują się powiązaniem komponentu, np. maszyny, systemu sterowania lub czujnika z jego wirtualnym reprezentantem. Wirtualny reprezentant stanowi literalne odzwierciedlenie tego komponentu, zarządza nimi organizuje go jako zasób na wirtualnym rynku, umożliwiając w ten sposób interakcje pomiędzy różnymi cyberfizycznymi systemami.
W DIMA samodzielny moduł systemu stanowi fizycznie istniejący przedmiot, podczas, gdy „Module Type Package” jest drogą do realizacji wirtualnego reprezentanta w sieci informacyjnej. MTP już dziś reprezentuje funkcje modułu systemu i zarządza nimi w architekturze całej instalacji. Umożliwia on więc realizację idei Przemysłu 4.0.
Thomas Holm i Eva Banholzer, WAGO.DE