Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Nové možnosti pro výrobní inteligenci II

číslo 10/2005

Nové možnosti pro výrobní inteligenci II

V minulém čísle tohoto časopisu byla v článku [1] přehledně charakterizována strategická koncepce Wonderware FactorySuite A2 komplexní integrované rodiny softwarových produktů pro průmyslovou automatizaci, jež zajišťuje snadný přístup ke všem důležitým výrobním informacím potřebným k efektivnímu provozování a optimalizaci výrobních a technologických procesů. Představeny zde byly rovněž nové verze systému SCADA/HMI Wonderware InTouch 9.5 a výrobního internetového portálu Wonderware SuiteVoyager 2.5, které jsou na trh uváděny v rámci současné modernizace této komplexní rodiny (létostí nynější rozsáhlé modernizace je také nová verze průmyslového aplikačního serveru Industrial Application Server 2.1 a zcela nový produkt PEM (Production Events Module), určený k podrobnému zaznamenávání a dokladování skutečné historie výroby; to umožňuje splnit zákonné požadavky na určité výrobní procesy např. v potravinářském, chemickém, farmaceutickém a automobilovém průmyslu.

Produkty Industrial Application Server 2.1 a PEM jsou představeny v tomto článku.

Miniseriál příspěvků o modernizované rodině Wonderware FactorySuite A2 bude v příštím čísle zakončen představením nové verze výkonné procesní databáze Wonderware IndustrialSQL Server [2] a inovované sady klientských analytických nástrojů a aplikací pro tvorbu zpráv (reports) Wonderware ActiveFactory 9.0.

Industrial Application Server 2.1

Wonderware Industrial Application Server [3] je výkonný aplikační server, jenž plně využívá moderní architektonickou infrastrukturu Wonderware ArchestrA [4], obsahující služby nezbytné pro efektivní použití v prostředí průmyslové automatizace.

Industrial Application Server (IAS) v reálném čase zajišťuje robustní komunikaci s řídicími systémy, sběr dat a generování výstražných hlášení, archivuje data v databázi historických dat a umožňuje centrální použití a správu aplikací, včetně jejich zabezpečení.

Projekty IAS jsou založeny na hierarchicky strukturovaném objektovém modelu řízených technologických zařízení. Během vývoje, zavádění, správy i případného rozšiřování aplikace profituje uživatel ze standardizace svých typových zařízení, velké míry opakovatelnosti jednou vytvořených objektů, včetně automatizované propagace změn v mateřských objektech do všech jejich potomků, jednotného adresového prostoru a architektonické volnosti při návrhu architektury systému.

Aplikace s IAS dokážou také v podnicích sjednotit nové i různé současně používané automatizační systémy a veškerá data jednotně spravovat a poskytovat klientským aplikacím. Novátorská filozofie a důsledné využívání objektově orientovaných metod významně zmenšují potřebné množství inženýrské práce a prodlužují morální životnost automatizačních projektů, čímž uživatelům významně klesají celkové náklady v průběhu celého životního cyklu projektu.

Industrial Application Server 2.1 je další vývojovou etapou této klíčové komponenty rodiny produktů FactorySuite A2, umožňující projektantům, inženýrům, systémovým integrátorům a informatikům budovat výkonná průmyslová řešení od prostých systémů SCADA/HMI po komplexní informační řešení pro oblast výroby.

Hlavní novinky obsažené v nové verzi Industrial Application Server 2.1 jsou popsány v následujících odstavcích.

Širší možnosti správy výstražných hlášení
Zpracování výstražných hlášení (alarmů) je rozšířeno o možnost definovat nové podmínky určující vznik výstražného hlášení, o nové možnosti potvrzování výstražných hlášení a o způsoby práce s komentáři k nim.

Podpora jednonódových aplikací
Nová verze umožňuje projektantům používat menší aplikace na bázi produktu IAS v nejmenší hardwarové sestavě, tj. „vše na jednom PC„.

I při provozu na jednom uzlu je podporována bohatá škála funkcí, zahrnující komunikaci (I/O, servery DAS) s řídicím systémem, aplikační server (IAS), vizualizaci (InTouch), historizační systém (IndustrialSQL Server) i komfortní analytické nástroje a aplikace pro tvorbu zpráv (ActiveFactory).

S výhodou tak lze snadno ověřit funkci navrženého řešení na aplikaci menšího rozsahu, typicky z hlediska počtu přenášených signálů, což často bývá koncovým uživatelem vyžadováno v rámci tzv. pilotního projektu.

Po schválení pilotního projektu je možné aplikaci libovolně rozšiřovat na distribuovanou architekturu s mnoha síťovými uzly v souladu s rostoucími požadavky uživatelů. Využije se tak flexibilní škálovatelnost IAS, umožňující provozovat aplikace téměř neomezené velikosti, neboť IAS podporuje až 1 000 000 I/O proměnných (!) v rámci jednotného adresového prostoru jedné aplikace.

Prohloubení integrace s IndustrialSQL Serverem
Požadavky projektů na bázi IAS na záznam historických dat zajišťuje osvědčená výkonná procesní databáze Wonderware IndustrialSQL Server (ISS).

Produkt ISS nyní přebírá do své navigační lišty archivu historizovaných hodnot proměnných kompletní hierarchickou strukturu modelu projektu aplikace z Industrial Application Serveru. Pro uživatele je tak zjednodušena navigace a výběr proměnných, jejichž historické hodnoty je zajímají.

Podpora globalizace
Industrial Application Server 2.1 rozšiřuje řadu jazykových mutací podporovaných operačních systémů Microsoft Windows a relační databáze Microsoft SQL Server (součást IndustrialSQL Serveru) o japonské, čínské, francouzské a německé varianty.

PEM – záznam událostí při výrobě

Zcela novým produktem je rozšiřující funkční modul pro IAS označený zkratkou PEM (z anglického Production Events Module).

Modul PEM umožňuje vytvářet aplikace zaznamenávající všechny důležité události popisující skutečný průběh výroby. Tak lze získat podrobné informace o konkrétních materiálech spotřebovaných při výrobě konkrétních výrobků, o tom, na jakých strojích se tyto výrobky vyráběly a kdo je obsluhoval, a další související informace, které lze třídit podle výrobních dávek (šarží, „lotů“ apod.) či sériových čísel jednotlivých výrobků.

Ideálním řešením je proto PEM tam, kde je třeba vyhovět novým přísným zákonným požadavkům a dalším nařízením, jejichž plnění je z hlediska bezpečnosti a ochrany zdraví vyžadováno v určitých výrobních odvětvích, jako např. v potravinářském, farmaceutickém, chemickém a automobilovém průmyslu. Jde např. o směrnice amerického úřadu pro potraviny a léčiva (FDA), zákon EU 178/2002 o bezpečnosti potravin, požadavky finálních výrobců automobilů na dodavatele důležitých komponent (airbagy, brzdy, skla apod.) aj.

Aplikační objekty
Modul PEM obsahuje sadu aplikačních objektů, jejichž vykonávání řídí IAS. Objekty jsou různého typu podle charakteru výrobních událostí, které se mají sledovat a zaznamenávat. Výrobní události zahrnují spotřebu vstupních surovin, materiálů, polotovarů či komponent ze skladu, přesun rozpracovaných výrobků mezi jednotlivými výrobními operacemi, použití výrobního zařízení, přihlášení výrobních operátorů, ukončení výroby meziproduktů či finálních produktů.

V každém typu objektu je definována sada atributů (např. čas zahájení a ukončení konkrétní výrobní operace, druh a množství spotřebovaných materiálů, přihlášený operátor apod.), jejichž aktuální hodnoty se ukládají vždy, když ve výrobním procesu nastane příslušná událost.

Obr. 1.

Obr. 1. Logické členění objektů PEM v hierarchickém modelu technologických zařízení

Sady standardních atributů lze v každém typu objektu uživatelsky rozšířit pro záznam dalších požadovaných údajů, specifických pro konkrétní výrobní prostředí. Během výroby tak lze např. zaznamenávat hodnoty důležitých technologických fyzikálních veličin (např. teploty, tlaku atd.) nebo výsledky kontrolních měření, která jsou důležitá pro zajištění výsledné kvality výrobků.

Rozšiřitelnost
Objekty PEM se začleňují do hierarchického modelu závodu a jeho výrobních zařízení definovaného v prostředí IAS. Struktura modelu odpovídá skutečnému umístění zařízení nebo jeho logické funkci v procesu výroby (obr. 1).

Funkční schopnosti PEM lze začít používat postupně podle aktuálně požadované funkce a rozsahu aplikace. Díky téměř neomezené rozšiřitelnosti systémové architektury IAS se celý systém snadno doplňuje a rozšiřuje podle rostoucích požadavků koncového uživatele.

V případě potřeby lze objekty PEM snadno přidat i do hotové a již provozované aplikace kategorie SCADA/HMI na bázi IAS nebo do její části. Tím se obohatí její funkční schopnosti a zvýší se přínosy pro koncové uživatele, a to při relativně velmi malém rozsahu inženýrských prací.

Databáze
Pro ukládání dat využívá PEM relační databázi Microsoft SQL Server. Tím je zajištěna otevřenost, snadná rozšiřitelnost a pohodlná správa databáze. Z toho vyplývají nízké celkové náklady na řešení.

Struktura databáze vyhovuje jmenným konvencím normy ISA-95 Enterprise-Control System Integration, což znamená standardní možnosti integrace a výměny dat s jinými informačními systémy v podniku.

Systém pro tvorbu zpráv (reports)
Uložená data o skutečném průběhu výroby jsou uživatelům k dispozici prostřednictvím sestav zpráv (reports). Modul PEM obsahuje hotové sestavy zpráv, které jsou výhodně integrovány do výrobního informačního portálu Wonderware SuiteVoyager [1], [5].

K dispozici jsou zejména tzv. výrobní rodokmeny, které umožňují pro každý finální výrobek, výrobní šarži nebo dávku zjistit podrobné informace např. o použitých surovinách (druh, množství, dodavatel), výrobních operacích provedených s výrobkem a použitých konkrétních strojích, a to včetně identifikace případných mezivýrobků nebo odpadu (obr. 2).

Obr. 2.

Obr. 2. Ukázka zprávy obsahující druh a množství konkrétních surovin použitých k výrobě konkrétní šarže (lot) čokolády

Lze si nechat zobrazit i tzv. zpětnou genealogii k určení, ve kterých hotových výrobcích byla použita určitá vstupní surovina (nebo mezivýrobek). V případě dodatečně zjištěných problémů spjatých s touto surovinou je tak možné okamžitě identifikovat veškeré dotčené finální produkty.

Výhoda integrace s portálem SuiteVoyager spočívá zejména v tom, že informace poskytované PEM mohou být na jednom místě provázány nebo doplněny dalšími výrobními informacemi poskytovanými jinými aplikacemi z rodiny FactorySuite A2 – např. živou grafickou vizualizací procesu, podrobnými časovými analýzami průběhů technologických veličin, informacemi o prostojích zařízení a o celkovém využití výrobních zařízení (OEE), regulačními diagramy statistického řízení kvality výroby (SPC) apod. – a vzhledem k otevřenosti portálu SuiteVoyager také daty ještě z dalších zdrojů.

Závěr

Nový softwarový produkt Wonderware PEM (Production Events Module) zajišťuje podrobný záznam a dokladování skutečné historie výroby. Umožňuje tím splnit přísné zákonné požadavky uplatňované v určitých výrobních odvětvích, např. v potravinářském, chemickém, farmaceutickém a automobilovém průmyslu.

Modul PEM rozšiřuje využitelnost aplikací vytvořených na bázi produktu Industrial Application Server nad rámec běžných funkcí systémů typu SCADA/HMI při plném využití přínosů daných strategickou koncepcí systému Industrial Application Server. PEM tak může využívat jedinečnou rozšiřitelnost, několikastupňové zabezpečení, centrální vývoj, zavedení a správu aplikací, rychlé provádění změn díky podpoře dědičnosti, cenově efektivní redundanci, sběr dat z velkého množství řídicích systémů (PLC, DCS atd.) od různých výrobců aj.

Modernizovaná rodina FactorySuite A2 zajišťuje ještě lépe než dosud potřeby výrobního informačního systému průmyslových podniků – od sběru surových dat z technologických procesů až po jejich přeměnu v informace využitelné v praxi prostřednictvím názorné vizualizace a vhodného zpracování a zobrazení různými analytickými prostředky a nástroji pro vytváření zpráv.

Získaná „výrobní inteligence„ umožňuje všem zainteresovaným pracovníkům na různých úrovních podniku – od operátorů výrobních strojů a linek až po manažery – průběžně provádět optimální rozhodnutí zlepšující výkonnost podniku jako celku.

Literatura:
[1] ČERVENKA, Z.: Nové možnosti pro výrobní integraci I. Automa, 2005, roč. 11, č. 8-9, s. 86–88.
[2] NIKL, J.: Relační databáze reálného času – Wonderware IndustrialSQL Server 8.0. Automa, 2002, roč. 8, č. 8-9, s. 60–63.
[3] TAUCHMAN, M.: Wonderware Industrial Application Server 2.0. Automa, 2005, roč. 11, č. 3, s. 74–76.
[4] TAUCHMAN, M.: Architektura ArchestrA a Wonderware Industrial Application Server. Automa, 2003, roč. 9, č. 3, s. 61–63.
[5] PRŮŠA, P.: Wonderware SuiteVoyager 2.0 – výrobní informace po internetu. Automa, 2004, roč. 10, č. 2, s. 34–36.

Odkazy na internet:
http://www.wonderware.com
http://www.pantek.cz

Ing. Zbyněk Červenka,
Pantek (CS) s. r. o.