ИТ технологиите поставят основите на умната фабрика

Ключов момент за успешна миграция към Индустрия 4.0 е, че хармонизирането на данните се извършва с помощта на информационни модели, които следват индустриалните стандарти. Целта на хармонизирането на данните с помощта на информационни модели е да се намали интеграционната работа на системите Индустрия 4.0. Когато интерфейсът към данните за производствения процес е подобен в индустриалните устройства, ИТ системите могат да използват един и същ конектор по еднакъв начин. Обикновено истинските ползи започват, когато във фабриката се използва повече от една ИТ система. Експоненциални ползи се постигат, когато едно решение се мащабира до множество производствени обекти.

Затова пътната карта към реализацията на умната фабрика започва от анализ на съществуващите възможности на производственото звено и на корпоративната ИТ инфраструктура. След това процесът продължава с проектиране на ценово достъпно, но същевременно сигурно, ефективно и мащабируемо решение. Накрая се прави план, който включва целия необходим хардуер, софтуер и услуги.

Пазарни прогнози

Според проучване на Omdia пазарът на индустриални продукти ще се справя добре през първата половина на 2023 г. Сериозните поръчки на машини ще смекчат въздействието на рецесията, като повишените цени ще донесат по-високи приходи. Перспективата за втората половина на годината все още изглежда несигурна и зависи от това дали производството и автоматизацията следват общата икономика, която ще влезе в рецесия.

Същевременно проблемите с веригата за доставки намаляват, но все още продължават да влияят върху производството. Несигурността, произтичаща от макроикономиката, е постоянно предизвикателство за компаниите. "Същевременно нараства значението на местните китайски доставчици, които се превръщат в по-голяма заплаха за определени сектори, например производителите на електрически мотори Wolong и Inovance", коментират анализаторите.

От друга страна, през 2023 г. инвестициите в екологична устойчивост няма да отговарят на дългосрочните цели на компаниите, въпреки че повечето имат специален бюджет за целта. От Omdia изтъкват 5 важни предизвикателства пред промишлеността - намаляваща продуктивност, анализ, управление и защита на данните, нарушения във веригите за доставки, остаряло оборудване, както и недостиг на таланти.

Все повече се търсят машини, които са енергийно ефективни, защото компаниите са на път да изпълнят ангажиментите си за парниковите емисии. Затова и производителите на машини търсят технологии, които могат да подобрят съществуващите производствени процеси, с които да намалят въглеродния си отпечатък.

Ключови технологии

Революцията в областта на умната фабрика е белязана от появата на нови технологии като аналитични инструменти, роботика, изкуствен интелект (AI), нанотехнологии, когнитивни технологии, IoT и други. Компаниите трябва да дефинират технически решения, които по-добре изпълняват техните изисквания, свързани с инвестициите. Ако организациите не разбират промените и възможностите, които Индустрия 4.0 носи, те рискуват да загубят пазарен дял. Сред най-често разглежданите технологии са големи данни, автономни роботи, симулация и дигитални двойници, индустриален Интернет на нещата, добавена реалност, адитивно производство, но също така киберсигурност и облачни изчисления.

Анализите, базирани на големи набори от данни, се появиха отскоро в света на умната фабрика, където оптимизират качеството на производството, подобряват обслужването на оборудването и пестят енергия. Контекстът на анализа на големи данни е, че всеобхватната оценка и събирането на данни от много различни източници (от машини, системи и организация) ще станат стандартни за подпомагане на вземането на решения в реално време.

Производителят на чипове Infineon Technologies например е успял да намали неизправностите на продукта чрез корелиране на данни от един чип, капсулирани във фазата на тестване в края на производствения процес, с данни за процеса, събрани във фазата на състоянието на пластините в първичния процес. По този начин анализите позволяват на Infineon бързо да идентифицират модели, които им помагат да изхвърлят дефектни чипове в началото на производствения процес и да подобрят качеството на продукцията.

Дигитализацията и новите технологии

Това са двете тенденции, които оформят фабриките от бъдещето. Производственият сектор зависи все повече от облачните приложения, за да управлява ежедневните дейности във фабриката - от проектирането и дизайна на изделията, през самото производство до поддръжката. Ускоряването на проектите за цифрова трансформация след отминаването на пика на пандемията COVID-19 се стреми да се справи със споменатите 5 предизвикателства. През 2023 г. се очаква засилено внедряване на дигитални двойници в цялата верига на добавената стойност на решенията. Сред респондентите в анкетата 19% очакват дигиталните близнаци да бъдат внедрени през следващите 12 месеца.

Дигитализацията в производството и опасенията за киберсигурността поддържат миграцията на производствените изпълнителни системи (MES) към облака. Прогнозите за MES решенията сочат темп на растеж от 13.9% през 2023 г., стимулиран от предимствата им, включително усъвършенстваните аналитични способности, сигурността на облака и концепцията за цифровата нишка.

Доставчиците ще продължат да разширяват своето софтуерно портфолио чрез по-мащабни пакети от решения, като диверсифицират своите партньорски екосистеми и осъществяват иновации на продуктите, за да отговорят на пазарните изисквания.

Приложенията за интелигентно производство, които са "родени" в облака, ще продължат да печелят пазарен дял спрямо доставчиците на наследени технологии. Ръстът на приходите ще бъде постигнат и чрез вертикална интеграция на нови решения и сервизно обслужване на съществуващите потребители.

Нараства и делът на Ethernet като основа на дигитализацията. Ethernet базираните подходи осигуряват съвместна работа и постигане на една обща конвергентна мрежа. Очаква се първите устройства, поддържащи Ethernet APL (Advanced Physical Layer), да се появят на пазара през 2023 г., докато стандартизирането на чувствителни към времето мрежи (Time-Sensitive Networking - TSN) за целите на автоматизацията все още не е завършено. Безопасността и сигурността на мрежата стават все по-важни заради нарастващия дял на Ethernet устройствата в промишлеността и конвергенция на OT и IT активите.

Интелигентни и мрежови контроли

Контролът на двигателите става все по-интелигентен и свързан в мрежа. Технологията за сервоуправление се развива в посока цифрово и интелигентно. Цифровите променливотокови сервосистеми съответстват на тенденцията на цифровите режими на управление. Освен това те позволяват отстраняване на грешки и използването им е много лесно. С разширяването на интелигентната модулност и мрежа модерните AC сервомотори също имат функции за памет на параметри в допълнение към собствените си функции за диагностика и анализ на грешки.

Технологиите за машинно зрение

3D зрението ще бъде критично важно за някои ключови приложения. Късовълновите инфрачервени (SWIR) сензори и сензорите от индиево-галиев арсенид (InGaAs) се използват в машинното зрение за по-детайлни проверки. Традиционно системите за 3D машинно зрение изискват високо ниво на експертни познания, за да бъдат постигнати резултати. От началото на пандемията нарастващото търсене на логистични и транспортни приложения благоприятства използването на напълно интегрирани 3D системи за машинно зрение.

Камерите за машинно зрение със сензори SWIR са нова тенденция, но цената им е висока, днес доминира технологията със сензори InGaAs. Същевременно се обмисля развитието на силициеви технологии като Ge CMOS и квантови точки.

Технологията за виртуализиране на програмни логически контролери (PLC) все още е на много ранен етап. Все пак преходът от съществуващия хардуер към виртуализацията ще осигури следващото поколение автоматизация на фабриките. В момента няколко доставчика са пуснали хибридни контролери, които са софтуерно виртуализирани специфични за PLC интегрални схеми и фърмуер за тях.