Automatyka przemysłowa znajduje się u progu nowej rewolucji, przechodząc przez gwałtowne zmiany technologiczne, adaptując nowe systemy i architektury sieciowe oraz zmierzając ku pełnej interoperacyjności urządzeń i systemów.
Źródło: Pixabay
Branża automatyki przemysłowej zazwyczaj opierała się na szybkim wdrożeniu innowacji lub adaptowaniu od samego początku najnowszych technologii. Znacznie częściej firmy z tego segmentu preferowały wykorzystywanie sprawdzonych technologii i standardów, aby zapewnić bezpieczne i konsekwentne realizowanie operacji w czasie. Jednak wraz z pojawieniem się koncepcji Przemysłu 4.0 wszystko zaczęło się radykalnie zmieniać. Na branżę przemysłową w ciągu ostatniej dekady wywierały wpływ stopniowe zmiany w technologiach, szybkie adaptowanie nowych systemów i rozszerzonych architektur sieciowych.
Wielu ekspertów uważa, że pomimo tego, iż rewolucja Przemysłu 4.0 obecnie stopniowo przenika przez wiele obszarów aplikacji i branż przemysłowych, to wiele zjawisk wskazuje, że jesteśmy już u progu Przemysłu 5.0.
Technologie przemysłowe, takie jak robotyka, chmura obliczeniowa, Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) oraz sztuczna inteligencja (AI), stają się coraz bardziej wszechobecne. Dokąd zatem będzie zmierzać automatyka przemysłowa w kolejnych latach i etapach rozwoju, jak ukształtuje ona przyszłość przemysłu produkcyjnego?
Poza Przemysłem 4.0
Konwergencja zaawansowanych technologii: informatycznej, komunikacyjnej oraz sieciowej, napędza obecnie branżę automatyki oraz jej zastosowań w przemyśle. Ta symbioza technologii umożliwiła integrację i współpracę ludzi z maszynami, maszyn między sobą (M2M) na hali fabrycznej oraz w łańcuchu dostaw. Ten trend miał i ma istotny wpływ na budowę i funkcje sterowników przemysłowych.
Tradycyjnie systemy automatyki były projektowane przez wyspecjalizowane firmy ze względu na potrzebę wdrażania dedykowanych, zwartych struktur procesowych, które działają w czasie rzeczywistym. To pomogło dostawcom automatyki ukształtować bliskie partnerstwo z użytkownikiem końcowym. Model ten prowadził jednak do uzależnienia firmy przemysłowej od jednego dostawcy systemów sterowania. Wyeliminował także możliwość wdrażania najnowocześniejszych aplikacji i technologii od innych dostawców. Niestety przez dłuższy czas to uzależnienie było dla takiej firmy produkcyjnej przeszkodą na drodze do wdrażania innowacji oraz technologii, które mogły ulepszyć jej procesy.
Obecnie, gdy cyfryzacja umożliwia firmom produkcyjnym wykorzystywanie danych na wiele różnych sposobów, istnieje wspólna potrzeba wdrażania otwartych, skalowalnych systemów sterowania, które pozwalają na dostosowywanie procesów produkcyjnych do potrzeb biznesowych. Biorąc pod uwagę rozpowszechnianie się na dużą skalę sparametryzowanych urządzeń przemysłowych, czemu sprzyja cyfryzacja, ta potrzeba zmieni się sukcesywnie w obowiązek.
Integracja pionowa i pozioma
Producenci poszukujący sposobu skutecznej konwergencji systemów i podsystemów infrastruktury zakładowej, muszą dokonać pionowej i poziomej integracji zaawansowanych systemów sterowania z czujnikami obiektowymi, warstwą akwizycji danych oraz systemami zarządzania przedsiębiorstwem. Oznacza to, że niezależnie od integrowania funkcji platformy sterowania, takich jak sterowanie ruchem, sterowanie sekwencyjne, sterowanie logiczne, programowanie oraz konfigurowanie interfejsów operatorskich (HMI), producenci będą także musieli położyć nacisk na integrację dodatkowych obszarów i funkcji systemów sterowania, takich jak zdalny dostęp, monitoring stanu technicznego maszyn i urządzeń, zdalna diagnostyka itp. Jednolita, zintegrowana platforma sterowania umożliwi firmom zwiększenie efektywności działania i wydajności produkcji, osiągnięcie optymalizacji procesów na poziomie całej fabryki oraz zwiększenie poziomu doświadczenia i umiejętności użytkownika.
Ewolucja programowalnych sterowników logicznych (PLC) będzie odgrywała kluczową rolę w napędzaniu wkraczania rewolucji przemysłowej w tę nową erę. Wraz z większą elastycznością i wygodą programowania, skalowalnością, większą pojemnością pamięci, mniejszymi gabarytami, obsługą sieci Ethernet o wysokiej prędkości (Gigabit/s) oraz wbudowanymi funkcjonalnościami bezprzewodowymi, przyszłe sterowniki PLC będą adaptować nowe narzędzia i funkcje wynikające z ciągłego postępu technologicznego w oprogramowaniu, komunikacji i sprzęcie. Znaczna część tej ewolucji będzie obejmowała integrację sterowników PLC i programowalnych sterowników automatyki (PAC), co ułatwi komunikację pomiędzy halą fabryczną a innymi procesami.
Aby to osiągnąć, producenci sterowników będą musieli znaleźć i opracować taki sterownik PLC, który będzie mógł sterować aplikacją i dostarczać niezbędnych narzędzi do zestawiania, analizowania i prezentacji danych procesowych użytkownikowi, gdy będzie on tego wymagał. To może obejmować umożliwienie dostępu do danych za pomocą aplikacji mobilnych lub przeglądarek internetowych.
Zarządzanie siecią najnowocześniejszych sterowników oznacza dla firm znaczne wydatki kapitałowe w formie inwestycji w sprzęt oraz infrastrukturę. Ponadto duże ilości starszego sprzętu firmowego są przeszkodą na drodze do zwiększenia elastyczności operacyjnej, jednocześnie dodając koszty i złożoność we wdrażaniu sterowników. Wirtualizacja może pomóc firmom wyobrazić sobie taką sytuację.
Trendy w systemach sterowania napędzają przyszłość automatyki poprzez łatwiejszą integrację, usieciowienie oraz zaawansowaną inteligencję.
Zwirtualizowane sterowniki
W odróżnieniu od standardowych opcji dostępnych od ręki na rynku (commercial off-the-shelf – COTS), zwirtualizowane systemy sterowania, takie jak sterowniki PLC, rozproszone systemy sterowania (DCS), interfejsy HMI oraz komputerowe systemy sterujące procesami technologicznymi i produkcji (SCADA), wymagają mniejszej ilości fizycznych serwerów. Zwirtualizowane funkcje sterowania mogą być także skonsolidowane i wbudowane raczej w jedną platformę, zamiast wdrażania każdej funkcji jako oddzielnej aplikacji. Ta elastyczność otwartej, opartej na oprogramowaniu architektury sterowania pozwala firmom modernizować procesy sterowania, optymalizować je oraz przyspieszać wdrażanie nowych funkcji.
Niedawno pewien dostawca usług inżynierskich i systemów lotniczych wypuścił na rynek platformę, która pozwala producentom systemów sterowania projektować i tworzyć aplikacje w krótszym czasie, przy niższych kosztach i w prostszy sposób. Oprogramowanie to działa w zwirtualizowanym środowisku i transformuje sposób, w jaki systemy sterowania są utrzymywane w ciągu swoich cykli życia. Przejście z codziennego zarządzania serwerem na dedykowane, scentralizowane centrum danych, w którym specyficzne protokoły zarządzają działaniem tej aplikacji, umożliwia pracującym w fabryce inżynierom skupienie się na optymalizacji systemu sterowania.
Ponieważ automatyka i systemy sterowania ewoluują, oprzyrządowanie będzie musiało jednocześnie także się rozwijać, aby dostosować się do tych zmian. Warto zatem zadać pytanie – jak ukształtuje się przyszłość oprzyrządowania? Łatwe do odczytu panele będą z pewnością jednym z elementów kształtowania tej przyszłości, umożliwiając produkcję oprzyrządowania, które będzie bardziej interaktywne i przystępne dla operatorów w fabrykach. Podłączone do sieci oprzyrządowanie zostało już zaadaptowane w zakładach produkcyjnych na całym świecie. Zamiast zmuszania operatorów do dokonywania odczytów z oprzyrządowania zainstalowanego w pobliżu sprzętu realizującego procesy technologiczne, systemy połączone w sieci mogą przesyłać dane z oprzyrządowania do jednego serwera, gdzie są kompilowane i analizowane w celu przekształcenia na użyteczne informacje.
Stopniowe modernizacje: Przemysł 5.0
Konwergencja technologii toruje drogę producentom, którzy mogą teraz dokonać następnego skoku w kierunku piątej rewolucji przemysłowej, w której autonomiczne dotąd systemy automatyki przemysłowej będą dzieliły zasoby i działały w synergii. Aby pozostać na czele tej drogi, a zatem i konkurencyjności, firmy będą musiały wykorzystać nowoczesne, dostępne już technologie, przyspieszyć wdrażanie tych technologii oraz uwalniać nowe źródła wartości. Mimo wszystko ruch w kierunku następnej fazy rozwoju automatyki jest czymś więcej niż stopniową modernizacją za pomocą technologii, która nadal służy jako podstawowy czynnik napędowy innowacji.
Dr. Keshab Panda jest dyrektorem generalnym (CEO) i zarządzającym w firmie L&T Technology Services.
