Подключение завода: как IIoT трансформирует управление данными на производственном участке

По мере перехода IIoT из теории в реальность, управление данными цеха растет в важности

Было время, не так давно, когда Промышленный интернет вещей (IIoT) звучал теоретически. Идея управления заводскими станками через смартфоны, планшеты и другие устройства привлекала много внимания. Вопрос был в том, как быстро это приживется. С прогрессом технологий и бизнес-требований ответ был — очень быстро.

«Я участвую в производстве уже 40-плюс лет», — сказал Грег Бигльман, менеджер по решениям управления инструментами TMS в Zoller Inc. (Анн-Арбор, Мичиган), производящей предустановочные и измерительные станки. «Когда я начинал, менеджеры заводов были опытными профессионалами. Менеджер завода был всевидящим, всезнающим богом производства».

Клиенты в таких отраслях, как автопром, авиакосмическая и энергетика, «требуют ежегодного снижения затрат», — сказал он. «Вам нужно знать информацию цеха, нужно знать, что она точна. Это нельзя сделать так, как делалось в прошлые годы, когда менеджер завода ходил вокруг со всем в голове».

Даже небольшие производители «хотят быть частью этого», — сказал Майк Роджерс, директор по автоматизации Predator Software Inc. (Бивертон, Орегон).

«Все, что они слышат — это Индустрия 4.0, IIoT и что всё будет подключено», — сказал Роджерс.

«Преимущества Индустрии 4.0 — максимальная эффективность, более высокое качество, более высокая рентабельность — всё ведет к тому, чтобы делать вещи быстрее, лучше и дешевле», — сказал Пит Текос, исполнительный вице-президент 5ME LLC (Уоррен, Мичиган). «Так что теперь, когда стандарты разработаны и приняты, технологии эволюционировали и достигнуты осязаемые выгоды».

Авиакосмическая промышленность — пример отрасли, принимающей подключенный завод, сказал Мохамед Абуали, CEO Americas для Forcam Inc. (Синциннати).

«Для изготовления Boeing 787 требуется 2,3 млн деталей, с 5500 заводами в цепочке поставок и 10-летним временем выполнения заказа на самолет», — сказал он. «Это означает значительное давление на цепочку поставок с огромными заказами. Технологии и цифровизация — критически важная стратегия для достижения значительных улучшений производительности».

Компании, занимающиеся управлением данными на цехе, говорят, что клиенты делают свою домашнюю работу по технологии.

«Границы между Индустрией 4.0, IIoT и Data Driven Manufacturing значительно размыты, так что в глазах клиента это действительно одна концепция сейчас», — сказал Дэвид Макфейл, президент и CEO Memex Inc. (Бурлингтон, Онтарио). Производители, сказал он, «составляют сводку хорошей информации, что ведет к более образованному потенциальному клиенту». Memex, сказал он, «может сфокусироваться на ценности, создаваемой принятием поддерживающих технологий».

Улучшения технологий ускорили принятие таких технологий.

«Скорости обработки компьютеров увеличились, и оборудование, способное анализировать массивные объемы данных, доступно каждому», — сказала Джоди Романовски, CEO и партнер Cimco Americas (Стримвуд, Иллинойс). «Кроме того, я думаю, люди видят обработку больших объемов данных во многих аспектах своей жизни. Разумно расширить это на их производственные процессы.

«Если вы можете собирать данные и получать метрики своей активности, просто надевая устройство, кажется разумным, что вы должны иметь данные о том, что именно делал ваш станок весь день».

Тем не менее, на компаниях по управлению данными цеха лежит задача убедить клиентов. Термин Индустрия 4.0 «дает нам мгновенный способ категоризировать то, что мы делаем», — сказал Джим Финнерти, менеджер продукта Wintriss Controls (Актон, Массачусетс). «В этом отношении представления легче. Но, кажется, это не помогло нам закрыть больше продаж».

Ниже представлен обзор того, как компании адаптируются к изменениям.

«Одна нота для всего оркестра»

Zoller позиционирует себя как «решение от одного партнера» для клиентов, чтобы разобраться во всех доступных данных.

Менеджеры «запирались в своих офисах, пытаясь прокопаться через эту волну несортированной, нефильтрованной информации в попытке узнать, что было актуально в этой массе нерелевантных данных», — сказал Бигльман. «Настоящее цифровое управление инструментами требует единственного источника для эффективной работы; одной базы данных, которую использует вся операция. Производственный оркестр, играющий с одной ноты».

«К чему мы эволюционируем сейчас — это кто может положить эту информацию в такой формат, чтобы производители могли принимать обоснованные решения на основе данных в реальном времени», — сказал он.

Традиционно Zoller был известен как производитель предустановочного оборудования и измерительных устройств. Теперь он позиционирует себя как компания «решений», его оборудование способно помогать клиентам разрабатывать планы, чтобы им не нужно было столько инвентаря для станков, минимизируя простои.

«Вся производственная система может управляться через базу данных Zoller», — сказал Бигльман.

Компания предлагает линию предустановочных станков, инспекционное оборудование для режущих инструментов, ПО, автоматы и инструменты передачи данных.

Zoller не сокращал рабочие места во время рецессии 2007 и 2008 годов, сказал руководитель. Вместо этого компания планировала переход к «решениям».

Родительская компания Zoller в Германии возглавляется Эберхардом Цоллером, членом второй поколения основательской семьи. Zoller Inc. контролируется Александром Цоллером, членом третьего поколения. «Его видение — быть впереди клиентов», — сказал Бигльман. «Он всегда фокусируется на подходе, основанном на решениях».

Zoller Inc. нанимает программистов и других сотрудников. Строится более крупный штаб-квартира, также в Анн-Арборе.

Менеджмент на заводах «может иметь действительно релевантную информацию в понятном формате на кончиках пальцев, пока ходит по операции», — сказал Бигльман.

«Структура компании»

Продуктовый линейка Predator включает их программу Tracker, которая мониторит «весь инструмент», включая измерительные приборы и приспособления, на заводском полу, сказал Роджерс. Другие продукты включают Predator MDC для автоматического сбора данных, Predator RCM для роботизированного ячеистого производства и Predator Virtual CNC для 3D-моделирования станков, согласно веб-сайту компании.

Predator взимает с клиентов ежегодную плату за обслуживание. «Если вы в курсе и актуальны с нами по плате за обслуживание, у вас будет доступ» к обновлениям программного обеспечения, сказал он. Клиенты «наследуют все новые функции, которые мы придумаем... Они знают, что получат последнее и лучшее».

Predator адаптирует свои программные предложения для крупных и мелких производителей. «Все зависит от структуры компании», — сказал Роджерс. «Если у вас 100 или 200 человек, управляющих этими станками вручную, мы создадим больше хаоса, пытаясь втолковать всё, что делает Predator, им в горло. Мы узнаем, что работает для вашего цеха».

Программная компания ищет ввод от операторов станков у своих клиентов. «Нам нужно знать, не пора ли заменить станок. Большинство людей хотят работать и быть прибыльными для компании».

По словам Роджерса, Predator также ищет более детальную информацию о рабочих станциях. «Это помогает выявить скрытые узкие места», — сказал он.

Интерес авиапромышленности

В Forcam многие клиенты «настаивают на установлении внутренних цифровых инициатив для репозиционирования своих заводов на рост», — сказал Абуали.

Forcam представила свой Smart Factory Starter Kit в 2016 году. Идея — «доказать, что умное производство не должно быть дорогим, долгим процессом без доступа к данным и с малым возвратом», — сказал он. «Мы доказали, что в течение трехмесячного пробного периода компании могут достичь не менее 10% улучшений производительности на своих трех выбранных станках».

Компания планирует предложить обновление пакета в этом году.

Компания также представила Forcam Academy в прошлом году для предоставления клиентам информации и обучения для максимизации выгод от программного обеспечения Forcam Force. Клиенты, после обучения в Forcam Academy, смогли самостоятельно обновлять программное обеспечение, согласно компании.

Авиакосмическая отрасль стала растущей областью для Forcam. Один клиент, GKN Aerospace, «смог сократить время цикла детали более чем на 20% менее чем за шесть месяцев», — сказал Абуали.

Forcam также нацелена на крупных и малых клиентов.

«Forcam считает, что Smart Factory — это соединение нескольких точек», — сказал Абуали. «Если уравнение сбалансировано правильно, это приведет к значительному принятию как большими, так и малыми цехами».

Абуали сказал, что клиент Forcam, Richards Industries, имеет 150 сотрудников и 30 станков. «Richards Industries раньше собирали данные вручную на цехе, пока не выбрали Forcam» для управления данными цеха. «Они улучшили производительность более чем на 40% за шесть месяцев» с 250% возвратом инвестиций.

«Масштабируемые» технологии

5ME также среди компаний, адаптирующих свои продукты под размер и условия клиента.

«Именно поэтому мы любим узнавать как можно больше об операциях клиента», — сказал Текос из 5ME. «Чем больше мы знаем, тем больше мы можем помочь настроить полезную информацию и обеспечить реальную ценность, которая может трансформировать бизнес... Мы получаем больше обратной связи и запросов на дополнительные функции и расширенную функциональность».

«Эта технология масштабируема», — сказал Текос. «Цехи могут начать с мониторинга одного станка — может быть, рабочей лошадки, генерирующей много выручки — и затем расширяться по мере смысла... Стоимость внедрения решений Индустрии 4.0 не должна быть препятствием для малых цехов».

5ME представила Freedom 4.0, предназначенную для дополнения систем Индустрии 4.0. Приложение доступно с любого устройства с браузером. Оно также поддерживает стандарт MTConnect Ассоциации технологий производства.

Многие клиенты 5ME предоставляют компании доступ к своим установкам Freedom 4.0. 5ME развертывает обновления или апгрейды удаленно в взаимно согласованное время.

Кроме того, «Мы заняты проектами, связанными со здоровьем станка, здоровьем процесса, предиктивным обслуживанием и интерфейсом с различными бизнес-системами в производственной среде», — сказал Текос.

Ранние адаптеры

В Memex «мы больше не ведем с "как это сделать", а скорее с бизнес-выгодами и результатами касательно принятия этих концепций и технологий», — сказал Макфейл. «Мы называем этот подход "почему мне это делать", который устанавливает бизнес-ценность сразу».

Целевые клиенты компании «все еще на стадии ранних адаптеров, но те, кто понимает, быстро запрашивают новые инновационные способы потребления и отображения собранных данных», — сказал он.

В результате это «требует от нас постоянных инноваций для удовлетворения спроса», — сказал Макфейл. «Постоянная инновация ведет к дифференциации, и дифференциация — это то, к чему мы стремимся».

Один из продуктов Memex — Merlin Tempus, который, по словам компании, предоставляет метрики и аналитические возможности для сокращения простоев и увеличения производства. Tempus получил премию Frost & Sullivan 2016 года за глобальное лидерство в мониторинге станков.

«Tempus — это наша новая IIoT-платформа будущего и является кульминацией трех лет усилий и нескольких миллионов долларов инвестиций», — сказал Макфейл.

«Теперь мейнстрим»

«И крупные, и малые цехи быстро принимают эту технологию, и я думаю, на всех цехах есть давление внедрять этот тип технологий», — сказала Романовски из Cimco. «Я думаю, эти типы систем теперь стали мейнстримом».

По словам Романовски, «Мы видим больше станков с MTConnect или другим стандартом для сбора данных, хотя эти протоколы доступны уже много лет. Клиенты теперь знают, что должны убедиться, что их станки поставляются с установленными протоколами сбора данных».

Компания выпустила Cimco V8 в прошлом году.

«Основные моменты этого релиза MDC-MAX V8 включают оптимизацию базы данных, обновление интерфейса и более эффективную обработку данных», — сказала Романовски. «Большинство клиентов продолжат добавлять функциональность к своим MDC-системам и часто требуют нашу помощь для добавления дополнительных способов анализа информации, собранной нашей системой».

Внедрение

«Мы специализируемся на ПО для отслеживания простоев и эффективности», — сказал Финнерти из Wintriss. «Странность этого типа ПО в том, что если мы хорошо делаем свою работу, мы делаем себя устаревшими.

«Как только простои сокращены до минимума, а эффективность поднята максимально высоко, сама задача использования и поддержки системы отслеживания простоев становится измеримым источником неэффективности».

Финнерти также сказал, что малые цехи могут быстрее принимать системы Индустрии 4.0.

«Как только малый цех определяет, что это выгодно, внедрение быстрее», — сказал он. «Заставить большую компанию инвестировать в что-то новое — это как выполнить разворот на 180 градусов с линкора».