Iðnaðarnetið, sem vaxandi viðskiptamódel og forritunarfyrirmynd sem myndast af djúpri samþættingu næstu-kynslóðar upplýsingatækni við iðnaðarhagkerfið, þjónar sem mikilvægur grunnur iðnaðarfyrirtækja til að ná fram stafrænni umbreytingu. Á undanförnum árum hafa fjölmargar samþættar lausnir komið fram með nýsköpun sem er sérsniðin að framleiðslueiginleikum og verkjapunktum lykilatvinnugreina. Sem dæmi má nefna samstarf aðfangakeðju í háþróaðri búnaðarframleiðslu, fjarstýringu og viðhaldi helstu búnaðar, orkusparnað og minnkun losunar í stáliðnaði og eftirlit með framleiðsluöryggi í jarðolíugeiranum. Þessar lausnir nýta að fullu samsöfnunar- og mögnunaráhrif iðnaðarnetsins, knýja áfram stafræna umbreytingu framleiðslu og skila kjarnagildi í gæðaaukningu, kostnaðarlækkun og hagkvæmni.
Iðnaðarnetkerfi bjóða upp á getu til að safna saman, samþætta, geyma, vinna úr, reikna út og greina gríðarstór iðnaðargögn, sem gerir fyrirtækjum kleift að byggja upp sameinaða, fulla-lífsferil rekstrarstýringargagnapalla. Fjölmargar vettvangstengdar tækni eru í stöðugri endurtekningu og framfarir (td smáþjónustuíhlutir, ílát, lotugagnavinnsla, straumvinnsla). Þessi tækni gerir okkur smám saman kleift að framkvæma -djúpa greiningu á ólíkum, gríðarstórum iðnaðargögnum á sama tíma og hraða uppsöfnun iðnaðarþekkingar, aftengja vélbúnaði og hugbúnaði og hraðri dreifingu nýstárlegra forrita. Hins vegar viðurkennum við að þessi háþróaða, opna-tækni er í grundvallaratriðum verkfæri til að hjálpa fyrirtækjum að ná vitrænni framleiðslu-ekki lokamarkmiðinu sjálfu. Með því að nýta slíka vettvang geta stór fyrirtæki hagrætt framleiðslu á öllu framleiðslusviðinu, aukið alla virðiskeðju eigna og rekstrar, og að lokum náð líftíma{11}}víðri hagræðingu virðis. Til dæmis nýtir Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC) hópurinn víðáttumikla stafræna stjórnstöð sína til að miðlægt fylgjast með og hámarka eignir og rekstrarafkomu 14 rekstrarfélaga frá höfuðstöðvum sínum. Með lausnum eins og forspárviðhaldi og hagræðingu virðiskeðju hefur það greint mögulega hagræðingartækifæri fyrir virði 60 milljóna til 100 milljóna dala fyrir hópinn (veita hagræðingarlausnir fyrir olíu og gas virðiskeðju, samþætta eigna- og rekstrarvirðiskeðjur og hámarka framleiðslu og rekstrarávöxtun).
Iðnaðarnetið býður upp á fjölmargar lausnir í atburðarásum eins og þjónustuframlengingu, netsamstarfi og sérsniðnum sérsniðnum með því að tengja saman fyrirtæki, notendur og vörur. Hins vegar er það enn í könnunarfasa fyrir greindar framleiðslusviðsmyndir og fyrirtæki standa enn frammi fyrir verulegum áskorunum í framleiðslustarfsemi.
Áskoranir sem framleiðslufyrirtæki í dag standa frammi fyrir
Markaðsáskoranir: Efnahags- og markaðsóvissa á heimsvísu knýja framleiðendur til að aðlagast aðferðum hratt til að laga sig að tíðari og hraðari-hraða markaðskröfum á sama tíma og þeir flakka um sveiflur í hráefnis- og orkukostnaði. Þessi þróun neyðir fyrirtæki til að endurskoða rekstraraðferðir sínar: þau verða stöðugt að setja á markað nýjar vörur á sama tíma og þeir stytta innkaupaferli búnaðar, tímalínur nýrrar vöruþróunar og tíma- til að-markaðssetja. Þeir þurfa að koma á eftirspurnardrifnu,-samræmdu viðskiptamódeli fyrir hagræðingu aðfangakeðjunnar og sveigjanlegum framleiðslukerfum eins og stór-blönduð-línuframleiðsla-sem er sérstaklega mikilvæg fyrir stakan framleiðslugeirann.
Áskoranir um varðveislu mannauðs og þekkingar: Þegar eldri kynslóðir starfsmanna fara á eftirlaun er hætta á að sérfræðiþekkingin sem þeir búa yfir í stjórnkerfum, rekstri og viðhaldi glatist. Iðnaðarfyrirtæki standa frammi fyrir verulegum áskorunum vegna breytinga á vinnuafli. Ný kynslóð stafrænna innfæddra býst við að þekking á sjálfvirkni í iðnaði sé felld inn í kerfin sem þeir nota, á meðan hefðbundnir OT-hæfileikar verða sífellt af skornum skammti.
Áskoranir í heildarkostnaði og samræmi: Hvernig á að hagræða og draga úr kostnaði við nýbyggingarverkefni og rekstrarkostnað á meðan farið er að sífellt strangari innlendum umhverfisverndarlögum og reglugerðum til að gera sjálfbæra þróun kleift.
Iðnaðarstjórar vona að Industry 4.0 og Industrial Internet tækni muni hjálpa þeim að takast á við þessar nýju áskoranir. Iðnaðarsérfræðingar áætla að sveigjanlegri, næstu-kynslóð framleiðslutækni gæti aukið framleiðni framleiðslu um 30%. Hins vegar benda rannsóknir einnig til þess að 60% fyrirtækja nái ekki framgangi verkefna sinna umfram tilraunastigið. Þessi niðurstaða stafar af fjölbreyttum þáttum sem tengjast starfsfólki, ferlum og tækni. Á tæknisviðinu eiga flestir framleiðendur í erfiðleikum með að ná meiri ávöxtun af þessum nýjungum, fyrst og fremst vegna þess að rekstrarkerfi þeirra eru enn lokuð, séruppsetning. Síðan 1970, þegar DCS og PLC kerfi fóru inn í iðnaðar sjálfvirkni, hafa sérkerfi þróast. Hingað til hefur markaðurinn þróast í kringum vélbúnaðar-hugbúnaðarsamsetningarlíkön, þar sem hver sölu- og upplýsingakerfisframleiðandi hefur búið til sitt eigið vistkerfi hugbúnaðar. Þetta neyðir notendur til að viðhalda mörgum OT- og upplýsingatæknikerfum, sem stuðlar að mikilli ósjálfstæði á kerfisframleiðendum.
Núverandi flöskuhálsar á jaðri iðnaðarnetsins
Ó-stafrænn arkitektúr-Flest nútíma sjálfvirknikerfi eru mjög fínstillt fyrir rauntímastýringu-en ná ekki að nýta sér þá tækni sem fer hratt fram á upplýsingatæknisviðinu. Þessi fremstu-stafræna tækni-þar á meðal greiningar, gervigreind/vélanám, hlut-miðaðar nálganir og-þjónustumiðuð arkitektúr-eru nauðsynleg til að ná fram vitrænni framleiðslu.
Vélbúnaður-miðlæg viðskiptamódel-Þó að endurbætur á vélbúnaði geti fínstillt núverandi stjórnumhverfi eru þær ekki mikilvægasti þátturinn í stafrænni umbreytingu. Hinn sanni lykill liggur í-hugbúnaðardrifinni nýsköpun sem tekur á áskorunum í rekstrartækni á skynsamlegan hátt. Þar af leiðandi er viðskiptavirði stöðugt að færast frá vélbúnaðar-drifnu yfir í hugbúnaðar-drifnar gerðir.
Takmarkanir á sérkerfum-Sem stendur geta sjálfvirkniforrit sem þróuð eru fyrir eitt kerfi ekki keyrt á öðru. Hins vegar, á undanförnum áratugum í upplýsingatækni, hafa opin stýrikerfi eins og Linux ýtt undir þróun forrita frá þriðju-aðila, sem gerir kleift að stækka hraða vistkerfi og búa til ríkulegt hugbúnaðarsafn sem uppfyllir þarfir fyrirtækja í mörgum atvinnugreinum og markaðshlutum. Því miður skapa sér kerfi í iðnaðargeiranum hindranir í vegi nýsköpunar: notendur geta ekki með sanngjörnum hætti-bætt framleiðslukerfi á skilvirkan hátt eða samþætt og samþætt bestu-í-vörur frá mismunandi birgjum. Nýsköpunarhraði þeirra er takmarkaður af því að þeir treysta á kerfisframleiðendur. Þessar hindranir auka á endanum heildarkostnað fyrirtækja.
Fyrir framleiðendur upprunalegs búnaðar (OEM) felst áskorunin í því að koma á jafnvægi milli tveggja forgangsverkefna: að nýta sýndarvilluleitarmöguleika við einingahönnun til að brúa sýndarheiminn og líkamlegan heim-og draga þannig úr kostnaði, draga úr áhættu og flýta fyrir tíma-til-markaðssetningar-samhliða því að auka{4} þjónustu til að auka markaðsvirði{4}} og auka markaðsvirði fyrirtækisins.
Kerfissamþættir (SIs) standa frammi fyrir mikilvægu bili: sjálfvirknikerfi skortir verkfæri sem tengja upplýsingatækni og OT lén. Að lokum finna þeir sig knúna til að fjárfesta umtalsverðan mannauð í að þróa mjög flóknar sérsniðnar lausnir. Það sem skiptir sköpum er að slík sérsniðin þjónusta er erfitt að endurtaka víða á markaðnum. Þeir leita að hugbúnaðarvirkum blokkum sem vernda iðnaðarþekkingu sína og -sértækar lausnir í iðnaði, og draga þar með úr verkfræðiátaki með litlum-virði (með því að endurnýta hluti og vinnslualgrím í mörgum verkefnum). Þetta gerir tæknisérfræðingum þeirra kleift að einbeita sér meira að því að leysa sársaukapunkta og áskoranir innan framleiðslu-, rekstrar- og viðhaldsferla (MOM), sem skapar að lokum meiri verðmæti.
Á enda-notendahliðinni (ESB) þarf brýn yfirgripsmikil kerfisstjórnun að takast á við þessar áskoranir til að lágmarka ófyrirséða niður í miðbæ, tryggja afhendingu vöru á háannatíma og draga úr trausti á ytri tækniaðstoð. Óskað er eftir sveigjanlegum kerfum/framleiðslulínum til að tryggja lipurð í framleiðslu, sem gerir meiri framleiðslusveigjanleika kleift þegar eftirspurn breytist eða viðhaldsáætlanir breytast.
Til að leysa þessi mál á áhrifaríkan hátt og koma á „hugbúnaðar-skilgreint iðnaðar“ stafrænt iðnaðarvistkerfi þarf að takast á við lokuð OT-kerfi, staðla og vistkerfisáskoranir við uppruna þeirra. Þetta felur í sér að taka upp opin sjálfvirknikerfi og staðla en samþætta viðbótar tæknilega getu til að flýta fyrir -OT samleitni upplýsingatækni.
Framtíð opinna sjálfvirknikerfa
Sjálfvirknikerfisarkitektúr framtíðarinnar mun óhjákvæmilega þróast í átt að hreinskilni, dreifðri dreifingu og eðlislægu öryggi. Iðnaðar sjálfvirknitækni og brúntölvur eru grunnurinn að þessum opnu kerfum. Í samanburði við hefðbundin sérkerfi mun opinn sjálfvirkniarkitektúr sýna eftirfarandi umbreytingar:
Það er augljóst að opinn sjálfvirkniarkitektúr flýtir fyrir verkfræðiþróun, eykur snerpu kerfisins, framleiðslusveigjanleika og heildarhagkvæmni. Þessi breyting táknar meira en tæknilega uppfærslu-það endurskilgreinir í grundvallaratriðum hvernig ferlar og vélar eru hönnuð. Langtíma-forritun með lágt-gildi fyrir sérstýringar mun skipta yfir í sjálfvirknikerfi með „plug-and-play. Þessi kerfi munu nýta umfangsmikla, rækilega staðfesta hugbúnaðaraðgerðablokka sem þróaðar eru af miklu vistkerfi. Þeir munu keyra yfir fjölbreyttan vélbúnað frá mörgum framleiðendum-sem spannar innbyggð stjórnkerfi til öflugra gagnagrunnstækja.
Opnir staðlar eru nauðsynlegir til að byggja opin sjálfvirknikerfi og IEC 61499 er lykilstaðallinn sem opnar þessi nýju landamæri. Með því að skilgreina -hlutbundnar líkanareglur umlykur það stýrilíkön og reiknirit stýrðra hluta í "svarta kassa" (hugbúnaðaraðgerðablokkir). Hægt er að endurnýta þessar sannreyndu aðgerðablokkir yfir mismunandi aðstæður, sem dregur verulega úr endurtekinni forritunarviðleitni. Fyrir notendur nægir að skilja virknina sem veitt er án þess að þurfa að vita útfærsluupplýsingarnar og vernda þannig hugverkarétt þróunaraðila. Ólíkt hefðbundnum aðgerðablokkum, þá starfa þeir sem skilgreindir eru af þessum staðli á grundvelli ræsingar á atburðum frekar en hringlaga skönnun. Þetta er í samræmi við hlutbundin-hugtök og forritunaraðferðir á upplýsingatæknisviðinu, sem gerir það að náttúrulegri upplýsingatækni/OT samleitnitækni. Það auðveldar bætta örgjörva skilvirkni stjórnanda og álagsjafnvægi, hentar sérstaklega vel fyrir dreifð kerfi og gerir óaðfinnanlega samþættingu háþróaðrar upplýsingatæknitækni í sjálfvirknikerfi. Staðallinn skilgreinir nánar reglur fyrir forritalíkön, kerfislíkön og tæki/auðlindalíkön. Samþætting þeirra gerir notendum kleift að hanna forrit óháð undirliggjandi sjálfvirknivélbúnaði. Þessi vélbúnaðarútdráttaraðferð styttir tímalínur verkefna og dregur úr ósjálfstæði á búnaðarframleiðendum. Ásamt hlutbundinni-þróun aðgerðablokka, einfaldar það verulega aðlögun á netinu fyrir framleiðslulínur og búnað. Að sjálfsögðu veitir staðallinn einnig aðferðir til að setja saman grunnaðgerðablokka í samsettar blokkir og til að tengja saman mismunandi aðgerðareiningar á fljótlegan hátt (með einföldu draga-og-sleppa), sem dregur verulega úr vinnuálagi vegna villuleitar í hugbúnaðarforritun og villuhlutfalli forrita. Í stuttu máli, að ná samvirkni tækja, endurstilla kerfi og flytjanleika hugbúnaðar eru kjarnamarkmið þess. Stofnanir eins og Open Process Automation Forum (OPAF) og International Association of Process Industry Automation Users (NAMUR), sem nú eru undir forystu-notendaþátttöku, hvetja til þess að hverfa frá núverandi sjálfvirknikerfisramma sem byggir á þessum staðli-besta lýsingin á þessari leit.
Undanfarin ár hefur brún tölvutækni einnig verið í örri þróun. Gámatækni veitir árangursríkar aðferðir við lotuuppfærslu/uppfærsluforrit fyrir brúnstýringu og tryggir tímanlega gagnaflutning og vinnslu. Gámatækni, fyrst og fremst Docker, og gámaskipunarverkfæri eins og Kubernetes eru nú að þroskast. Microservices arkitektúr eykur stöðugt skilvirkni auðlindanýtingar á jaðrinum, stuðlar að hagnýtri aftengingu og endurnotkun, flýtir fyrir þróun forrita og hefur orðið lykilstefna í brún tölvutækni. Staðlar eins og OPC UA og Time-Sensitive Networking (TSN) veita alþjóðlega ramma og ákveðinn netkerfi fyrir samtengingu tækja á vettvangi, sem uppfylla fjölbreyttar kröfur um gagnaflutning og skipti í iðnaðarforritum. Samþætting þessarar næstu-kynslóðar upplýsinga- og samskiptatækni við IEC 61499 staðlaða tækni mun flýta fyrir framgangi opinnar sjálfvirkni. Þessi hreinskilni nær ekki aðeins til staðla heldur einnig netkerfis, vélbúnaðar, hugbúnaðar og kerfisarkitektúrs, sem leggur traustan grunn að því að ná fram stafrænni væðingu, netkerfi og upplýsingaöflun í verksmiðjum og verkstæðum.
Opin sjálfvirkni mun knýja áfram hraða þróun iðnaðarnetsins, og að lokum takast á við sársaukapunkta fyrir notendur, kerfissamþættara og OEMs. Þessi nálgun nær fram sveigjanlegri framleiðslu, styttir tíma-til-markaðssetningar, dregur úr verkfræðitíma og kostnaði, eykur rekstrar- og framleiðsluhagkvæmni og verndar hugverkarétt. Reyndar, nýleg samanburðarrannsókn alþjóðlegs þriðja-aðilafyrirtækis undirstrikar þetta á áhrifaríkan hátt: Til að ljúka dæmigerðu litlu-sjálfvirkniverkefni (verkefni þar á meðal að búa til forrit, flytja inn viðeigandi gagnagrunna, koma á rökfræði, stilla tæki, þróa HMI og útfæra verkefnið), þurftu hefðbundin sjálfvirknihugbúnaðarverkfæri 40 klukkustundir. Aftur á móti minnkaði notkun opins sjálfvirknikerfis þennan tíma um 68%. Til að prófa lipurð kerfisins var handvirkt skipt um stýringar á milli tækja og nýir stýringar stilltir fyrir upprunalegu tækin. Þessar aðgerðir reyndust fyrirferðarmiklar með hefðbundnum sérkerfum, en opin sjálfvirknikerfi framkvæmdu þær 70% til 80% hraðar.
Í stuttu máli, hvort framtíðariðnaðarnetið geti sigrast á núverandi flöskuhálsum og ýtt enn frekar undir stafræna umbreytingu iðnaðarfyrirtækja í dýpt og breidd veltur á því að koma á fót opnu sjálfvirknikerfi byggt á nýjum hugmyndum, arkitektúr og stöðlum. Hefðbundnum vélbúnaðar-miðlægum sérkerfum verður skipt út fyrir hugbúnaðar-miðlæg opin kerfi. Fleiri skýjatækni verður beitt í jaðartölvu, sem gerir stórum hópi upplýsingatæknihæfileika kleift að samþættast djúpt við þekkingu á iðnaðarumsóknum innan þessa opna ramma. Við getum séð fyrir að iðnaðarnetið muni móta heilbrigða, sjálfbæra leið fram á við með því að nýta þetta opna vistkerfi.