Czekoladowa strona przemysłu 4.0

fot. ChoConnect

ChoConnect to wirtualna linia produkcyjna wyrobów czekoladowych składająca się z osobnych maszyn. Firma Bosch Rexroth, przy pomocy projektu ChoConnect, zademonstrowała jak maszyny różnych producentów można połączyć tworząc wirtualną linię produkcyjną.

Kompletna linia produkcyjna czekolady została zwizualizowana, podczas gdy poszczególne maszyny znajdowały się u partnerów biorących udział w projekcie. Stała wymiana aktualnych danych o stanie maszyn w linii produkcyjnej umożliwiła operatorowi pełny przegląd całego systemu, przez cały czas, znacznie ułatwiając w ten sposób pracę.

ChoConnect ukazuje między innymi sposób, w jaki cała linia produkcyjna może być centralnie włączana z trybu oczekiwania. Stosując standaryzowane informacje diagnostyczne o statusie, widoczna jest jej gotowość do pracy. Funkcja automatycznego dostosowywania zasilania pozwala automatycznie dobierać prędkość działania linii produkcyjnej mając na uwadze najsłabsze ogniwa łańcucha. Projekt ChoConnect umożliwił naszym klientom dużo szybsze reagowanie na usterki i znacząco zwiększył całkowitą efektywność systemu. ChoConnect jest odpowiedzią na potrzeby producentów maszyn.

Pilotażowy projekt komunikacji maszyna-maszyna w czasie rzeczywistym cieszył się zaintersowaniem firm. Udział w projekcie wzięły firmy: WINKLER und DÜNNEBIER Süßwarenmaschinen, LOESCH Verpackungstechnik, SOLLICH i THEEGARTEN-PACTEC. Firma Bosch Rexroth pełniła funkcję koordynatora prac i konsultanta technicznego.

Projekt ChoConnect prezentuje stale transparentny łańcuch tworzenia wartości i jest przeciwieństwem dotychczasowej metody komunikacji, która zapewniała tylko podstawowe informacje tj. sygnały wejściowe oraz wyjściowe. Jest potwierdzeniem faktu, iż korzystanie z otwartych standardów i4.0 OPC UA do komunikacji maszyna-maszyna niezależnej od producenta jest proste i praktyczne. Interfejsy OPC UA są dobrym zamiennikiem ustanowionych wcześniej standardów packML oraz Weihenstephaner. ChoConnect jest ukierunkowany na obsługę standardu WS Food. Komunikacja maszyna-maszyna (M2M) przy użyciu otwartych standardów i4.0 OPC UA pozwala ustandaryzować interfejs komunikacyjny typu M2M.

Oficjalny standard M2M będzie dostępny w całym przemyśle cukierniczym. Pozwoli to odnieść ogromne korzyści wszystkim uczestnikom tej inicjatywy, ponieważ w porównaniu z innymi branżami z większą presją w zakresie kosztów, pozostawiliśmy techniczne możliwości w dziedzinie komunikacji maszyna-maszyna. Z ChoConnect możemy zapewnić klientom dużo więcej niż obecnie od nas oczekują.

Standaryzowany interfejs pozwoli szybciej wykonywać rozruch maszyn i systemów, co oznacza, że możliwe będzie skrócenie czasu koordynowania prac o wiele dni. ChoConnect pozwoli zaobserwować sposób w jaki jednostki pakujące spowalniają moduł przetwórczy w momencie niewystarczającej pojemności i w ten sposób zapobiegają odrzuceniom. Oraz odwrotnie, moduł przetwarzana surowców może wyłączyć moduły pakujące, gdy wydajność pompy spadnie o połowę z powodu zakłóceń procesu produkcyjnego.

W przypadku systemów połączonych w ten sposób w topologii poziomej nie musimy również tworzyć i implementować jakichkolwiek wieloskładnikowych interfejsów na wyższym poziomie. Wystarczy, że system wyższego poziomu, taki jak na przykład MES, komunikuje się z jedną z linii partnerów, aby rozpocząć realizację nowego zamówienia. Moduł, który odebrał informację, roześle nowe zamówienie w obrębie całej linii produkcyjnej. W dalszej przyszłości będzie nawet możliwe stworzenie w pełni interaktywnej linii produkcyjnej, w której produkt sam steruje modułem sprzętowym.

Obecny, pokazowy projekt ChoConnect jest wyposażony w połączenie sieciowe Ethernet z wbudowanymi sterownikami i przemysłowymi komputerami PC poszczególnych maszyn. W szczególności, układy regulacyjne firmy Bosch Rexroth, w których zostały już zaimplementowane OPC UA w technologii sterowania, mogą być także używane jako interfejsy dodatkowe. Wraz z powiązanym z nimi serwerem OPC UA stanowią one zorientowaną na usługi architekturę klient-serwer wykorzystywaną w projekcie ChoConnect. Dzięki uwierzytelnianiu użytkowników i aplikacji, podpisywaniu wiadomości oraz wbudowanym mechanizmom szyfrowania, interfejs OPC UA umożliwia bezpieczną komunikację w obrębie wielu domen. Dzięki największej możliwej dostępności i niezawodności komunikacji oraz konfigurowalnym limitom czasu, funkcjom nadmiarowości i automatycznym mechanizmom wykrywania i korygowania błędów – otwarty standard zapewnił idealne warunki do wykorzystania go w projekcie.

Od 20 lat cała branża domagała się standaryzowanej technologii obejmującej wszystkie poziomy sterowania. Wprowadzenie sieci Ethernet niestety nie spełniło tego życzenia. Obecnie, ze standardem OPC UA w charakterze protokołu komunikacyjnego w połączeniu ze standardem Weihenstephaner, zostały udostępnione nowe atrakcyjne możliwości standaryzacji. Dzięki aktywnemu wsparciu firmy Bosch Rexroth mogliśmy zapewnić bodziec do rozwoju pionierskich rozwiązań. Bez doradztwa technicznego, interfejsu użytkownika oraz działań koordynujących firmy Bosch Rexroth nie byłoby możliwe osiągnięcie powyższego celu wyłącznie przez samych dostawców. Firma Bosch Rexroth dysponuje szczegółową wiedzą na temat branży i standardu OPC UA, może więc zaprojektować i zaimplementować wspólne rozwiązanie.

Projekt ChoConnect spotkał się ze sporym zainteresowaniem branży, z czego można wnioskować, iż pożądane będzie znalezienie większej liczby współuczestników zainteresowanych zdefiniowaniem oficjalnego standardu M2M. Ustanowienie takiego systemu będzie możliwe tylko dzięki dużemu zainteresowaniu i korzystaniu z niego. Należy teraz określić dodatkowe punkty danych i precyzyjny zestaw reguł zawierający priorytety i harmonogramy, tak aby interfejs M2M był gotowy do wdrożenia w linii produkcyjnej.