Hyötyä Industry 4.0: sta Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff ... · Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff...

1

New Automation Technology

Beckhoff Automation

IPC I/OAutomation Motion

Hyötyä Industry 4.0: sta

Mikko Uuskoski

TJ, Beckhoff Automation Oy

Industry 4.0

PC-Control – Basis for IoT and Industry 4.0

2

Industry 4.0; mitä se tarkoittaa?


3

Hermann, Pentek, Otto, 2015: Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios, 2015

Industry 4.0 määrittelee “älykäs tehdas” -käsitteen vision ja toteutuksen.

Modulaarisesti rakentuvien, Industry 4.0 -määritelmän mukaisten

älykkäiden tehtaiden kyber-järjestelmät valvovat fyysisiä prosesseja, luovat

virtuaalisia kopioita fyysisestä maailmasta ja tekevät hajautettuja

päätöksiä. Kyberfyysiset järjestelmät kommunikoivat ja toimivat yhdessä

sekä toistensa että ihmisten kanssa Esineiden internetin (Internet of

Things) yli reaaliajassa. Palveluiden internetin (Internet of Services) kautta

arvoketjun jäsenet tarjoavat ja hyödyntävät sekä sisäisiä että

organisaatioiden välisiä palveluita.

Kyberfysikaalinen järjestelmä

27.01.2016 4


Leitâo, A. W. Colombo, S. arnouskos: Industrial automation based cyber-phisical systems

technologies:Prototype implementations and challenges, 2015

PC-pohjainen automaatio

27.01.2016 5


PC-pohjaisessa automaatiossa alustana toimii tietokone ja

avoin käyttöjärjestelmä. Avoin käyttöjärjestelmä

mahdollistaa eri ohjelmistojen käytön osana

kokonaisjärjestelmää. Toisaalta fyysisen PC:n

vakiolaitteet/liitynnät antavat laajat liityntämahdollisuudet

paikallisesti sekä tietysti eri verkkotyyppeihin.

PC-pohjainen automaatio

27.01.2016 6


Windows

Real-time PLC, NC, CNC

General process interface (fieldbuses, Ethernet)

Application softwareProgramming workbench

for PLC/NC

DisplayHard

disk

Flash

memoryEthernet

DrivesI/O modules

I/O modules Drives

DrivesI/O modules

ModemUSB RS232 C

ADS

1 2 48

16

32

64

128

0

30

60

90

120

150

2 4 816

32

64

128

256

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018

Technology Node Number of

CPU-Cores

Integration

Capacity (BT)

Technology Node (nm)

2018: 128 cores

2018: 8 nm


PC Control | Ongoing Dynamic Development

Beckhoff Corporate Presentation 27.01.2016 7


PC Control | Ongoing Dynamic Development

2011

2020

2012

2020

1. In 2020, PC Control technology will be

32 times more powerful than today!

2. Today‘s control programs will use only

3% of the 2020 CPU`s!

3. The usage of the remaining 97%

resources will decide your

competiveness!

4. Scientific Automation is using exactly

these resources for advanced control

technology

Development of electronic machine/plant control

PC-Control – Basis for Industry 4.0

9

Measurement eng. +

Engineering science

complexity

1970 1975 1980 19901985 1995 20052000 2010

Integration of

visualisation

PLC

motion (PTP, NC, robotics)

control engineering

communication

special functions

Standard Automation

PC-Control

Operator panel,

visualisation,

data back-up

Industrial-PC

Motion

PLC

2015 2020

Scientific Automation

PC-Control

Industry 4.0 is the merger of IT and manufacture


10

Internet of services

Self-optimization

Adaptation

Cloud Computing

…..

Big Data

Internet of things

Smart Logistics

Smart Grid

Google Glass for industrial automation

Beckhoff Image 27.01.2016 11


Success story: Energy measurement into cloud / big data

Success story: Analytics in the cloud

27.01.2016 12


Vaatimuksia tuotannolle


Asiakkaat asettavat suurempia

vaatimuksia:

• joustavuuteen

• tehokkuuteen ja tuottavuuteen

• käyttöasteeseen

• luotettavuuteen

• Tuotannon ylläpidettävyyteen

• Lopputuotteiden laatuun

• toistettavuuteen

• jäljitettävyyteen

• skaalautuvuuteen

• Suunnittelun minimointiin

Quelle: Nobilia-Werke

J. Stickling GmbH & Co. KG

13

Vaatimuksia järjestelmän suunnittelulle


• Suunnittelun yksinkertaistaminen

• Standardi liitynnät / rajapinnat

• Suorituskyky

• Turvallinen ja joustava

kommunikointi (horisontaalisesti

and vertikaalisesti)

• Varmennettu datan tallennus

• Liitä ja käytä -periaate

• Jäljitettävyys ja monitorointi

• Ohjelmointi ja runtime ympäristö –

Itsekonfiguroituvat

tuotantojärjestelmät

• Itseoptimointi, kunnonvalvontaQuelle: Nobilia-Werke

J. Stickling GmbH & Co. KG

14

Connectivity layers

Vertical: SCADA / MES / ERP with PLC

Access to process data in PLC

Horizontal: PLC with PLC

Protocol access for data exchange

I/O: PLC with Fieldbus

Access to data profiles in shop floor devices

Cloud: PLC with Cloud

Access to Cloud for Data Logging

ERP

MES

SCADA / HMI

PLCs

Factory Floor

Cloud

ADS, EAP, OPC-UA, ...


27.01.2016 16

Beckhoff Automaatiojärjestelmän integrointi

Automaatiojärjestelmän integroinnin eri tahoja

VikadiagnostiikkaYlläpitö

Suunnittelijalähtöisyys / Asiakaslähtöisyys

H. Kärkkäinen 2010

27.01.2016 17

Beckhoff Automaatiojärjestelmän integrointi

Automaatiojärjestelmän integroinnin eri tahoja

Company

Customer Customer Customer

Customer Customer Customer Customer Customer

Business environment; stakeholders; e.g. political, economical, technological, environmental, competitional, or regulatory trends.

1. tier customers (direct customers)

2. tier customers (customers’ customers)

3.->n. tier customers

End users, consumers (n+1)th tier customers

customer’s functions, departments, persons etc. affecting the customer’s requirements and needs

=

H. Kärkkäinen 2010

Mistä arvo ja asiakasarvo syntyy?


18

• Perinteinen arvoketju vs. uusien vaatimusten mukainen

arvoketju mahdollisuuksineen?

• Uudenlaiset ekosysteemit

• Vaatimukset laite/konevalmistaja yritykselle?

• Miten saadaan lisäarvoa arvoketjussa, miten se

saadaan myytyä ja miten löydetään mahdollisuudet

tuottaa lisäarvoa?

• Ymmärtää verkottuminen, kerätä tieto, myös hiljainen

ja implementoida tuotteisiin.

• Kehitys nopeaa vrt. pc:n laskentakyky. Ei voida

keskittyä vain perinteisen “peruskoneen kehitykseen”

myös räätälöintitarve. Pelkän kustannusoptimoinnin

lisäksi uusia arvokkaita ominaisuuksia, jotka myydään

asiakkaalle.

…same with incomes and wealth!

Total income:

43.5 trillion $

25 trillion $ | High income level

7 billion people in 2010

10.5 trillion $ | Other

8 trillion $ | Upper middle

24 trillion $ | Upper middle

Total income:

112.75 trillion $

75 trillion $ | High income level

8.3 billion people in 2030

13.75 trillion $ | Other

Estim

atio

n b

y B

eckh

off

Use Case | Fieldbus- and CPU-Performance


Advantages for customers

Faster reaction higher quantity and

higher quality

With TwinCAT on powerful PCs and

EtherCAT as fieldbus

Example

Control of a injection moulding

machine reduced sampling interval

from 2ms to 250µs

wall thickness

reduced reduced

consumption of material

and energy, higher

quality

20

Intelligent technical Systems

… interact with the environment adapting to it

autonomously (adaptive).

… even manage unexpected situations not taken

into account by the developer in a dynamic

environment (robust).

… anticipate on the basis of experiential

knowledge future effects of influences and

possible states (anticipatory).

… take into account individual user behaviour

(user-friendly).

The Leading-Edge cluster is the first

supported (major) project as part of the

future oriented project Industry 4.0


Research in the context of Industry 4.0

ScAut – Scientific Automation | Integration of engineering

findings in standard automation

Duration: 01.07.2012 until 30.6.2016

Project volume: 5,7 m

efa - Extreme Fast Automation | Efficiency improvements in

standard processing machines

Duration: 01.07.2014 until 30.6.2017

Project volume: 1,8 m

Project partners:


Beckhoff is consortium leader

Yhteenveto 1


Industry 4.0 aikaan saa uusia innovaatioita

teollisuuteen ja lisää Euroopan kilpailukykyä;

Suomessa osattava olla mukana

Automaation integrointi

horisontaalisesti

vertikaalisesti

Koko elinkaarenaikainen suunnittelu

Tärkeää kyky pystyä tarjoamaan Industry 4.0

mallinmukaisia ratkaisuja

Jatkuva tutkimustyö Industry 4.0 ympärillä lisää

tuottavuutta ja ylläpidettävyyttä entisestään

23

Yhteenveto 2


Tärkeää muuttuu vanhoja toimintatapoja

Korostaa automaation ja IT:n merkitystä

Selvittää asiakastarpeet huolella

Verkottua uuden toimintamallin mukaisten

toimioiden kanssa

Optimoida kustannuksia, mutta ei

tuoteominaisuuksien kustannuksella

Uskoa omaan toimialaosaamiseen, toimialan

perusperiaatteet ovat kuitenkin edelleen voimassa

24

25


Beckhoff Automation

IPC I/OAutomation Motion

Kysymyksiä?

[email protected]

Hyötyä Industry 4.0: sta Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff ... · Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff...

Documents

Transcript of Hyötyä Industry 4.0: sta Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff ... · Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff...