Blog

Succes van digitalisatie begint bij het machinenetwerk

Effectief data genereren op de werk vloer

Iedereen die digitaliseringsprojecten op de werkvloer wil realiseren, zoals concepten voor energiebeheer, conditiebewaking of preventief onderhoud, kent de uitdagingen:

  • Waar haal je uitgebreide en nauwkeurige data vandaan?
  • Hoe kun je de kosten van infrastructurele aanpassingen laag houden?

De focus ligt in de eerste plaats op de besturingssystemen van machines en installaties. Hun netwerken zijn doorgaans op zichzelf staand om veiligheid en functionele betrouwbaarheid te garanderen. Echter, toegang hebben tot de gegevens die in de machine beschikbaar zijn, zou digitaliseringsprojecten aanzienlijk vooruithelpen. Het netwerk als geheel speelt daarbij een centrale rol. Niets zal een succesvol en winstgevend digitalisatie project in de weg staan als het is gepland om middelen te besparen, zijn doelen te bereiken en te voldoen aan alle essentiële vereisten van het bedrijf. Wordt dit belang al gehecht aan het netwerk?

Wat is de huidige toestand in industriële faciliteiten vandaag? De primaire focus ligt op het implementeren van de vereiste functies bij het ontwerpen van besturings- en netwerkontwerpen in machines en fabrieken. Het PLC-configuratie denken overheerst, bijvoorbeeld bij het gebruik van PROFINET. De I/O-modules, benodigde bedienings- en detectiesystemen, scanners of zelfs camera’s worden functioneel gekoppeld op basis van de lokale omstandigheden en opgeslagen in de PLC-configuratie. De infrastructuur is daarom gekozen op basis van het PROFINET-certificaat, met extra aandacht voor prijs en fabrikantaffiniteit. Er worden geen belastingbepalingen, bandbreedteplanning en prestatiebepalingen op infrastructuur toegepast. Er is over het algemeen niets mis met deze aanpak, omdat het veiligheid, functie en stabiliteit bereikt. Dit houdt echter geen rekening met de mogelijke digitaliseringsprojecten van de operator die verlangt naar aanvullende data van het productieproces (Fig. 1).

 

 

Gebrek aan dialoog tussen machinebouwer en operator

De machinebouwer negeert momenteel de wens van de operator naar digitalisering volledig bij het ontwerp van zijn netwerk. Het houdt in de eerste plaats rekening met de functionaliteiten van de machine, waardoor het netwerk slechts voor één toepassing wordt aangelegd. Deze voldoet bijvoorbeeld aan de geldende PROFINET-richtlijnen en aan de vereiste kwaliteitsparameters, zoals die van PI (PROFIBUS & PROFINET International).

De machinebouwer doet dit vanwege een gebrek aan informatie over gewenste aanvullende gegevens of zelfs aankomende digitaliseringsprojecten.  Dit wordt zelden beschreven in specificaties of is anders gecommuniceerd. Kortom, de machinebouwer weet niet dat dit verlangd wordt van hem. Het is een grote tekortkoming en een veelvoorkomend obstakel voor het succes van digitaliseringsprojecten, aangezien de gegevensbron “machinenetwerk” verborgen blijft.

Een ander punt is de praktijkervaring dat het extra verkeer dat wordt veroorzaakt door acyclische TCP/IP-communicatie plotseling niet-reproduceerbare storingen kan veroorzaken, die meestal kunnen worden tegengegaan door compartimentering en scheiding. Dit sluit onbewust belangrijke gegevensbronnen, die alleen kunnen worden gecompenseerd door gebruik te maken van extra middelen en kosten zoals een tweede netwerk en extra sensoren (Fig. 2).

Case energiebeheer

Het is duidelijke dat Industrie 4.0 een noodzaak is geworden. Aangezien de ervaring heeft geleerd dat het machine- en systeemnetwerk om de reeds beschreven achtergrondredenen niet als een directe gegevensbron wordt beschouwd, worden gegevens op twee andere mogelijke manieren verkregen. Een veel voorkomende mogelijkheid is via het procesbeeld van de PLC. Afgezien van het feit dat deze data vaak uit koppelingen bestaan, met vertraging worden verkregen en extra programmeerwerk vergen, levert de PLC vaak helemaal niet de benodigde data.

Een voorbeeld is een bedrijf die gegevens van zijn energieverbruik wil verzamelen, die nodig zijn om o.a. zijn slijtage in kaart te brengen en om dure piekbelastingen te voorkomen. Hier werd een apart netwerk met extra sensoren in de vorm van verbruiksmeters geïnstalleerd (Fig. 3). Zo werden extra investeringen gedaan in plaats van bestaande middelen te gebruiken.

Onwetendheid over de werkelijke capaciteit van het geïnstalleerde machinenetwerk vereiste extra middelen omdat bestaande mogelijkheden ongebruikt blijven. Actuele nauwkeurige waarden kunnen direct van elke frequentieomvormer worden bepaald en via het PROFINET-profiel “Profi-Drive” in een gestandaardiseerd gegevensformaat beschikbaar worden gesteld. Als er al in een vroeg stadium van het project proactief overleg zou worden gevoerd met de installatiefabrikant, zou al snel duidelijk worden dat het machinenetwerk deze gegevens direct kan en moet leveren.

Een machine heeft ongeveer 100 extra sensoren nodig voor conditiebewaking om de mate van slijtage te bepalen van samenstellingen die onderhevig zijn aan hoge dynamische belastingen. Om het machinenetwerk niet te belasten, of uit angst voor een groter laadvolume, is een apart netwerk opgezet. Omdat het hiervoor berekende investeringsbedrag van 200.000 euro bijna op was, werd het aantal sensoren teruggebracht tot 20; uiteindelijk zijn er maar vijf sensoren als databronnen geïntegreerd. Het digitaliseringsproject is daarom “op een laag pitje” gezet en heeft uiteindelijk niet het beoogde effect behaald: Budget gehaald! Doel bereikt?

 

Het netwerk als geheel bekijken

In elke discussie over de uitvoering van digitaliseringsprojecten wordt het netwerk buiten beschouwing gelaten. Dit gebeurt omdat wordt aangenomen dat het een vanzelfsprekendheid is, of omdat het als noodzakelijke extra uitgave in de kostenberekening wordt geïntegreerd. Deze aanpak moet veranderen, willen de kosten het effect niet wegnemen. Digitaliseringsprojecten moeten een hogere prioriteit geven aan het netwerk, de planning en uiteindelijk het ontwerp, met name bij greenfield-installaties. Het netwerk is de schakel tussen degene die gegevens opvraagt ​​en de gegevensbron. Een integrale blik, rekening houdend met de meest uiteenlopende toepassingen, en dus de benodigde bandbreedtes, garandeert end-to-end communicatie en de ontwikkeling van de meest uiteenlopende primaire databronnen. Autonome, geïsoleerde machine- en systeemnetwerken hebben geen plaats meer in het tijdperk van digitalisering en de bijbehorende projecten. Netwerken moeten op een geplande manier worden opengesteld zonder de veiligheid, stabiliteit en betrouwbaarheid in gevaar te brengen. Ze moeten afzonderlijk van de aanvraag worden beschouwd, gespecificeerd en aanbesteed als één sectie om alle IT- en OT-kwesties weer te geven, inclusief het machinenetwerk (Fig. 4). De resulterende openheid en consistentie maken het mogelijk databronnen te ontsluiten, kosten te verlagen en de effectiviteit van digitalisering enorm te vergroten.

De netwerkspecialisten van Indu-Sol pakken dit probleem nu intensief op om een ​​dergelijke aanpak in de toekomst gemakkelijker te maken. Zij hebben het tot hun taak gemaakt om in nauwe samenwerking met de operators van OT-netwerken de verschillende netwerkniveaus ongehinderd bij elkaar te brengen en de “dataschatten” aan het licht te brengen. De netwerkspecialisten, die optreden als projectmanagers, laten de installateur kennismaken met de vereisten van het machinenetwerk en werken met hen samen om de nodige structuren te ontwikkelen. Dit is gebaseerd op duidelijke regels die door IT en OT samen worden gedefinieerd en uitgevoerd. Alle specificaties moeten worden gepland, gecontroleerd, gecontroleerd en verantwoordelijkheden moeten worden gedefinieerd. Dan kan de verborgen “dataschat” worden ontdekt. Zorgvuldig gebruik van middelen is een belangrijk onderdeel van winstgevende digitaliseringsprojecten.

 

Prokorment is partner van Indu-Sol voor de Benelux. Voor meer informatie bel of mail naar Prokorment.

 

Schrijvers van dit artikel: Karl-Heinz Richter (Fig. 5), Managing Director for Marketing & Sales Indu-Sol GmbH en Ellen-Christine Reiff, M.A. (Fig. 6), Stutensee editorial office

About Hans

Leave a Reply

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *