Příklad realizace projektu: Nasazení 5G řešení do výroby těžkých strojů

Nasazení 5G řešení do výroby těžkých strojů

Úvod do projektu

Technologie 5G je novou generací bezdrátové komunikační sítě a bude hrát klíčovou roli na trzích průmyslového Internetu věcí (IIoT) a B2B (business-to-business). Se zaváděním 5G ve veřejném sektoru budeme postupně svědky stále většího rozšíření této technologie i ve městech a domácnostech. Aby průmyslové podniky mohly dále zvyšovat efektivitu svých výrobních procesů, budou muset i ony naplno začít využívat výhod 5G.

Co je to 5G?

Nová technologie telekomunikačního standardu, síť páté generace 5G, nabízí světu vážně hodně. Díky využití dalších frekvencí umožňuje velmi rychlý a stabilní přenos s bleskovou odezvou, a má výrazně vyšší kapacitu než stávající 4G síť. Tyto vlastnosti přinesou v blízké budoucnosti nové možnosti komunikace. Síť páté generace bez problémů propojí nejen telefony, ale i nejrůznější chytrá zařízení z oblasti internetu věcí (IoT), proto její nástup zrychlí vývoj virtuální reality, rozšíří strojovou komunikaci, umožní rozvoj telemedicíny, usnadní autonomní řízení automobilů nebo rozvine projekty chytrých měst.

Požadavky projektu

Renomovaná společnost vyrábějící těžké stroje a známá svými stroji na výrobu betonu je také významným dodavatelem bagrů, jeřábů, kolových nakladačů a dalších těžkých strojů. V jejich továrně však docházelo k chybám obsluhy, které, jak se ukázalo, byly z velké části způsobeny chybami operátorů, kteří nesprávně zadávali pracovní příkazy (Work Orders) z MES systému. V celé továrně se také vyskytovaly problémy s nekonzistentní kvalitou signálu, což bránilo plné automatizaci.

Část jejího výrobního závodu je určena pro velké CNC stroje vyrábějící různé druhy dílů pro montáž do těžkých strojů, které jsou zase v jiných částech závodu. Pracovní postup operátorů spočíval v ručním expedování a zadávání jednotlivých pracovních příkazů do CNC strojů. Postupem času se operátoři stávali méně opatrnými a omylem zadávali do CNC strojů špatné informace. V praxi to znamenalo, že kdykoli se změnil výrobní proces a byly zadány nesprávné příkazy, způsobily tyto chyby předělávky, což znamenalo, že nepotřebné díly bylo třeba vyřadit a nové díly přepracovat s dodatečnými náklady.

Společnost se sice snažila svou továrnu plně automatizovat a nasadila spotřební 4G/bezdrátová zařízení, přesto se ale nedokázala vypořádat s rušením signálu, což mělo za příčinu problematické přijímání výrobních dat. Vedení společnosti se proto rozhodlo zariskovat a od základu transformovat svůj výrobní proces pomocí implementace 5G technologií.

Vyžádalo si to:

Propojení MES systému napříč CNC stroji pro mimořádnou IT/OT konvergenci.
Shromáždění dat z motorů, servomotorů, nápravních os a doby chodů CNC strojů, aby bylo možné provádět prediktivní údržbu.
Řízení všech továrních procesů – na všech výrobních stanicích tak byly nainstalovány moduly pro sledování a monitorování.

Realizace projektu:

UNO-137: Integrovaný průmyslový IoT Edge kontrolér
AIW-355: 5G WWAN modul s M.2 3052 B-Key rozhraním
ADAM-6300: Řada OPC UA Ethernetových I/O modulů

Popis projektu:

Společnost Advantech dodala integrovaný průmyslový IoT Edge kontrolér UNO-137 podporující 5G technologii. UNO-137 využívá vestavěný 5G modul AIW-355, který je umístěn v horní části šasi. Řídicí jednotka sbírá data z CNC strojů a přenáší je prostřednictvím privátní 5G sítě, jež poskytuje telekomunikační společnost. UNO-137 byl snadno integrován do vlastní výrobní platformy, která přenáší výrobní data z CNC řídicích jednotek (Siemens/MAZAK) do MES systému nebo vlastního cloudu.

UNO-137 funguje jako Ethernetová brána sdružující více funkcí do jednoho zařízení, což zákazníkovi umožnilo větší flexibilitu a značně rychlejší implementaci 5G řešení pro plnou automatizaci.

Řešení od společnosti Advantech jsou navržena tak, aby byla snadno rozšiřitelná. V případě, že zákazník bude v budoucnu potřebovat více I/O portů pro rozšíření sběru stavů ze strojů, lze opět integrovat produkty z řady ADAM-6300. Jedná se o vzdáleně řízené Ethernet I/O moduly se zabezpečeným OPC UA protokolem pro bezproblémové IT/OT propojení skrze 5G síť.

Závěr:

Toto průmyslové 5G IoT výrobní řešení bylo zvoleno z několika důvodů:

UNO-137 je multifunkční zařízení, které šetří náklady na nákup vícero Ethernetových bran.
UNO-137 je Ethernetová brána s podporou OPC / UA protokolu.
Nadstandardní parametry, jednoduchá instalace a vysoké zabezpečení dat.

5G technologie jsou celosvětově na vzestupu a s tím souvisí i rychlé budování potřebné infrastruktury, nicméně stále je poměrně vzácné vidět průmyslový Edge systém s podporou 5G, který by byl spolehlivý a dostatečně adekvátní pro zajištění chodu celého provozu. Vzhledem k úspěchu tohoto projektu slouží jako ukázkový příklad implementace 5G do výrobního procesu. Celkově byl zákazník s produkty, jejich rychlým dodáním a implementací do svého závodu společností Advantech velmi spokojen a doufá ve spolupráci i na dalších projektech.