Větší flexibilita, rostoucí efektivita, rychlejší uvedení produktu na trh a vyšší bezpečnost práce. To jsou v kostce hlavní výhody, které přináší moderní koncept výroby Průmysl 4.0. Za svůj jej přijala firma DEL, Solution Partner Siemens, a seznamuje s ním i své zákazníky. Navíc jej dokázala propojit i s aktuálním trendem v IT, který přináší stejné výhody a Průmysl 4.0 tak podporuje – s virtualizací.
Konkrétním příkladem je výměna systému na technologické lince pro výrobu vypěňovaných dílů ve společnosti Gumotex. Tyto technologické linky dodává DEL svým zákazníkům z oblasti automotive v zákaznicky modifikovatelném provedení již patnáct let. Rozsah zakázek sahá od nového řízení až po kompletní dodávky celých linek včetně mechanické a chemické části.
Ve výrobním závodě Gumotex bylo na technologických linkách před nedávnem zapotřebí provést generační výměnu operačního systému a navazujících vizualizačních aplikací, a to nejlépe za chodu, bez přerušení výroby. Původní hardware již přitom nebyl dostupný a zachování stávající filozofie řízení by znamenalo dlouhou odstávku a nemalé finanční náklady. Díky tomu, že společnost Siemens u nových verzí programu WinCC plně podporuje virtualizaci, bylo ale možné zvolit řešení, které přesně v duchu Průmyslu 4.0 dovoluje velmi pružné a rychlé změny na všech dodaných linkách v závodu.
„Volba řídicího systému Siemens byla dobrým krokem. PLC systém na linkách pracuje nepřetržitě k absolutní spokojenosti zákazníků.”
Řídicí systém celé výrobní linky ve společnosti Gumotex je postaven na bázi řešení Siemens. Používané PLC je řady Simatic S7-400, dále je v lince integrován robot, operátorský panel TP700 a hlavní ovládací pult.
Jeho součástí je vizualizační stanice, která se skládá z průmyslového počítače řady Simatic Rack PC, monitoru a záložního zdroje UPS. „Volba řídicího systému Siemens byla dobrým krokem. PLC systém na linkách pracuje nepřetržitě k absolutní spokojenosti zákazníků," říká Zdeněk Mrkos, vedoucí projekce elektro ze společnosti DEL. V době instalace byl jako operační systém zvolen Windows XP Professional, vizualizaci zajišťoval program Simatic WinCC V6.0 od společnosti Siemens.
Pro ukládání výrobních dat sloužil databázový server, který fungoval zároveň jako centrální zdroj receptur i archiv výrobních parametrů. Technologům a údržbě sloužila samostatná vizualizační stanice, která umožňovala oprávněným osobám připojit se na jakoukoliv linku a monitorovat ji, případě i ovládat. Na stanici pracoval software SCADA WinCC v režimu klient. Pro každou linku sloužila samostatná vizualizační stanice: průmyslový nebo kancelářský počítač, propojený s řídicím systémem pomocí komunikační sítě. „Asi největší slabinou tohoto řešení byla úzká vazba softwarových prostředků na hardware a kompatibilita samotného HMI systému s operačním systémem," říká Jaromír Hladík, specialista WinCC a virtualizace ze společnosti DEL.
Životnost operačního systému i konkrétního hardware je ale mnohem kratší než životnost průmyslových technologických celků, a proto bylo při plánované obnově systému zapotřebí najít způsob, jak se do budoucna vyhnout potížím s kompatibilitou, které by při tradičním způsobu obměny přišly s téměř stoprocentní jistotou. „To může znamenat nutnost provést upgrade celého řídicího systému za nemalé finanční náklady s výhledem, že se stejná situace bude za pár let znovu zopakovat," pokračuje Zdeněk Mrkos. „Dalším důvodem pro volbu nového technického řešení, důležitého hlavně pro systémové integrátory, je současný trend v automatizaci, kdy se čas potřebný pro realizaci projektu velice zkracuje, takže od dodávky jednotlivých komponent systému po jeho oživení u zákazníka se počítá v jednotkách dní," dodává Mrkos.
Společnost DEL proto zvolila v průmyslu netradiční cestu – instalaci virtuálních strojů a virtualizace HMI systémů pomocí platforem Hyper-V a Vmware. Mohla si to dovolit díky podpoře virtualizace ze strany Siemens.
Základem nového řešení jsou dva výkonné servery, které jsou umístněné na bezpečném místě v serverovně. Na nich běží operační systém Windows 2012R2, který slouží jako platforma pro hypervisor Hyper-V. Na každém serveru jsou nainstalované virtuální stroje, pracující jako náhrada desktopových počítačů umístněných v hlavních ovládacích pultech, a virtuální stroj pro potřeby technologů a údržby.
Kvůli správnému rozložení zátěže jsou na daných serverech spuštěny jenom určité virtuální stroje a pravidelně jsou pomocí funkce „Replikace" zálohovány křížem na druhý server, kde ten samý virtuální stroj je v klidu. Tím jsou veškerá data nejen zálohovaná, ale i aktualizovaná, takže v případě poruchy jednoho serveru může celý systém pracovat i jen s jedním serverem a data budou vždy aktuální. Výrazně tak vzrostla spolehlivost a robustnost celého řešení.
V hlavních ovládacích pultech jsou instalováni tzv. „tencí klienti", kteří zprostředkovávají grafické rozhraní s virtuálním strojem. „Tímto způsobem byly z technologie odstraněny počítače, které byly dříve hlavním zdrojem případných poruch. Dnes je v případě poruchy tenkého klienta jeho náhrada snadná – tyto terminály jsou velmi jednoduché a laciné, neobsahují kód aplikace, a proto je jejich výměna rychlá. Spočívá v jednoduché konfiguraci IP adresy a parametrů připojení na virtuální stroj," vysvětluje Jaromír Hladík.
Takto řešený systém zjednodušuje administraci, umožňuje centrální správu celého systému, zaručuje jeho větší zabezpečení a snazší zálohování. Navíc usnadňuje oživení systému v místě instalace a hlavně zkracuje potřebný čas. Rovněž prodlužuje délku provozního života. Stává se téměř nezávislým na použitém hardwaru a jeho případná výměna nemá vliv na konfiguraci virtuálního stroje.
Z provozu odstraňuje drahé průmyslové počítačové sestavy, které jsou nahrazeny mnohem levnějšími klienty. Vzhledem k použitým prostředkům systém umožňuje chod v nepřetržitém režimu, čímž se zkracují prostoje způsobené nutností restartů a údržbou klasických počítačů. Taktéž rychlost výměny dat mezi virtualizovanými systémy je mnohonásobně větší, což obsluha zařízení ocení.
Nemalým přínosem je snížení spotřeby elektrické energie, kdy dochází k významnému snížení počtu fyzických počítačů a záložních zdrojů energie. Odpadá i potřeba tyto jednotlivé počítače v technologii chladit.
Nezanedbatelný je i fakt, že virtualizace umožňuje redukci fyzických komponent, a tím i snížení rizika poruchy hardwaru.
Při instalaci virtualizovaného řešení zároveň probíhala ve firmě Gumotex instalace nové linky, kde byl již tento nový princip použit automaticky. Na původním zařízení proběhla kompletní instalace pro jednotlivé linky v řádu hodin, což mělo na výrobu jen minimální dopad.
Pozitivní zkušenosti s výše uvedeným progresivním řešením aplikuje firma DEL i v dalších projektech, například pro svého zákazníka ŠKODA Auto.
Vypravte se s námi do historie české energetiky, společně ale nahlédneme i do její budoucnosti. Hostem podcastu je Tomáš Hüner, ředitel divize chytré infrastruktury v českém Siemensu, který se oblasti energetiky věnuje již více než 30 let.
Průmyslové metaverzum – nový svět, který zrcadlí a simuluje skutečné stroje, továrny, města, dopravní sítě a ostatní i velmi složité systémy – nabídne svým aktérům interaktivní reprezentace a simulace skutečného světa v reálném čase. V dějinách průmyslu představuje zcela novou kapitolu, kterou začínáme společně psát.
Reprezentativní budova Opery v Dubaji, hlavním městě stejnojmenného emirátu, v sobě skrývá špičková zařízení Siemens, která symbolizují pronikání moderních technologií této společnosti nejenom do exkluzivních koncertních sálů. Jsou také příkladem pro budování inteligentních měst.
Budoucím trendem zemědělství je udržitelné pěstování plodin s méně zdroji a bez použití chemických přípravků. Aby zemědělci mohli vyhovět těmto novým nárokům a požadavkům, musejí úzce spolupracovat s průmyslem, který jim dokáže poskytnout potřebné nástroje. Jak dobře může taková spolupráce fungovat, názorně předvádí FRAVEBOT – robot, který na brněnské rodinné farmě Ráječek monitoruje a sklízí jahody.
