Cloud je prvním krokem k továrně budoucnosti

Mohou svařovat, lepit, odlévat nebo řezat laserem: roboty KUKA přebírají ve výrobních provozech řadu různých úkolů. V továrnách zítřka jejich role vzroste a jako součást inteligentních systémů budou vytvářet zcela nové výrobní metody.

To vše za předpokladu, že bude bezchybně fungovat výměna dat mezi jednotlivými výrobními systémy s různými variabilními rozhraními, které jsou na příslušnou datovou síť napojeny. Tento požadavek je důvodem, proč vstupují do hry systémy jako Cloud (resp. Cloud computing) a Big Data (tzv. velký objem dat). Spojením zkušeností z oboru mechanotroniky s vysoce inteligentní informační technologií (IT) postavila společnost KUKA bránu, která vede k efektivnějším a flexibilnějším výrobním procesům v prostředí Industrie 4.0.

Na zcela jednoduchém příkladu, jakým je příprava kávy, si můžeme ukázat, jak budou tyto procesy fungovat. Robot převezme příkaz, připraví kávovou směs, jejíž složení si uživatel nastavil a provede všechny úkony potřebné k tomu, aby mohl naservírovat šálek čerstvé kávy. Vše proběhne automaticky s autonomní koordinací. Systém je složený ze dvou robotů KR AGILUS a řídicí jednotky KRC ROBOTstar. Tento systém není nutno řídit centrálně. Kávové šálky, jejichž naplnění je součástí tohoto procesu, se pohybují systémem zcela nezávisle. Jak to tedy probíhá? Umožňuje to průběžná výměna dat mezi jednotlivými součástmi systému a porovnávání informací, které v sobě nesou, což se uskutečňuje prostřednictvím cloudu.

V principu jde o to, že požadované informace se ukládají a vyměňují ve virtuálním prostředí, nikoliv ve stacionárním místním serveru. Toto řešení umožňuje společnosti snížit náklady a potřebu IT kapacit spojených s výrobou v reálném světě a dává přístup k datům kdekoliv ve světě za účelem monitorování stavu výroby, obnovy výrobních kapacit nebo organizace servisního managementu.

Roboty vědí, co je zapotřebí udělat příště

Informace pro proces přípravy kávy, kterou požaduje systém Barista 4.0, je uložená rovněž v cloudu: výška naplnění jednotlivých šálků, parametry procesu, jako je teplota mléka a kávy, stav přístroje a údaje o spotřebě. Tyto údaje jsou průběžně aktualizovány s tím, že se dají v kteroukoliv dobu a z kteréhokoliv místa stahovat. Roboty tak přesně vědí, co mají příště vykonat a zákazník ví, kdy bude jeho káva připravená.

Koncept cloudu je možné aplikovat na jakýkoliv výrobní proces, jako je svařování, spojování lepením, lití nebo laserové řezání, tedy pracovní postupy, na které se společnost KUKA specializuje. A navíc, díky cloudovému řešení, je možné průmyslové výrobní procesy monitorovat dálkově z důvodu optimalizace toku materiálů, a také plánovat údržbu. Uživatel může být upozorněn emailem na datum potřebného servisu, stejně tak, jako může barista KUKA informovat zákazníka emailem, že je jeho káva již připravená.

Spojení IT s mechanotronikou

Příklad s kávou ukazuje, jak se bude spojovat hardware, software a IT a jak budou tyto složky ve stále větším rozsahu vstupovat do průmyslového prostředí. Až budou dostupné stále rostoucí zdroje výpočetních kapacit, otevřou se zcela nové možnosti a urychlí se tím vývoj směřující k digitalizaci. Systémy jako Cloud computing a Big Data umožňují ukládat a sdílet enormní objemy dat a v důsledku toho přijímat logické závěry. Pokud budeme tyto postupy aplikovat na průmyslovou výrobu, znamená to, že roboty, coby flexibilní elementy výroby, na sebe vezmou více úkolů, než jen jednotlivé výrobní kroky. Budou mít schopnost shromažďovat velké objemy dat a vyměňovat je s dalšími výrobními a IT systémy. V důsledku toho se stanou výrobní procesy efektivnější a výrobní systémy budou schopny rychle reagovat na individuální požadavky zákazníka nebo na různé specifické požadavky.

Výsledkem využití cloudu je možnost centrálního monitorování každé součásti systému. Jeho uplatnění je velmi široké od plánování údržby a správy aktiv až k monitorování a plánování výroby prostřednictvím samočinně se optimalizujícího strojního vybavení.

Například v případě funkční závady se o ní ihned odešle do cloudu hlášení se všemi podrobnostmi a příslušným servisním technikům se automaticky pošle příkaz k opravě. Díky kompletnímu souboru dat získají technici přesnou představu o závadě. V cloudu se do databáze informací ukládají také všechny závady ve funkci systému a prostoje. Za těchto okolností mohou reagovat technici bezprostředně, bez časově náročného hledání příčiny. Pokud je zapotřebí náhradní díl, lze jej objednat jedním kliknutím. Sériové číslo každé součásti je rovněž uloženo v cloudu a může být předáno přímou cestou do příslušné online prodejny. Tento postup minimalizuje prostoje i čas na servis a šetří tím náklady. Rychle a snadno je možné provádět i aktualizaci softwarové výbavy. Stav aktualizace každého robota a každé části systému se průběžně zobrazuje. Pro aktualizaci jakéhokoliv složky stačí jediné kliknutí, protože příslušný software je pro stažení a instalaci ihned k dispozici.

Vývojáři softwaru otevírají nové příležitosti

Na cloudu založené softwarové komponenty mohou v případě potřeby vytvořit kompletní platformy, které – v kompletně digitalizovaném řetězci – flexibilním způsobem řídí výrobní procesy, autonomně je optimalizují a přizpůsobují externím vlivům. KUKA najala ve městě Austin v Texaxu softwarové vývojáře pro práci na řešeních, která budou aplikovat perspektivní oblasti IT sektoru na znalostech společnosti v mechanotronice.

KUKA sleduje holistický, tzn. komplexní, přístup, který zahrnuje prostředí Industrie 4.0 a tzv. internet věcí (Internet of Things – IoT). Kromě centrální IT platformy s různými softwarovými řešeními, spolupracuje specialista na automatizaci s partnery zabývajícími se potřebným middleware a dále na inteligentních výrobcích a strojním vybavení připraveným na IoT provoz, tzn. na řešení podobném systému Swisslog Cyclone Carrier.

Chytrá továrna ukazuje, co všechno je možné

Inteligentní továrna je příkladem, na kterém se dá ukázat, jak může zákazník získat unikátní kryt vyrobený pro svůj smartphone a díky práci v cloudu celý proces sledovat. Princip je podobný jako v případě kávy 4.0. Umístí za použití tabletu svoji objednávku do systému, kterým je v tomto případě Swisslog Software Warehouse Manager WM6. Lehký robot KUKA LBR iiwa ji převezme. Tento robot, který je namontovaný na všesměrové mobilní plošině vybavené autonomní navigací, projede prostřednictvím informací získaných ze systému a z jeho ostatních součástí s objednávkou výrobním procesem. Skladový systém Swisslog Cyclone Carrier a další prvky soustavy dopraví k robotu komponenty potřebné pro ochranný kryt. Systém Swisslog Cyclone Carrier může získávat data rovněž z cloudu. Skladový systém přisune k robotu správný typ krytu, přičemž ten jej ihned předá laserové tiskárně. Jakmile je ukončen tisk, převezme tento na míru zhotovený výrobek robot KMR iiwa a Warehouse Manager předá tuto informaci zákazníkovi. Kvalitu pouzder na smartphony kontroluje metodou namátkové kontroly přímo na místě malý robot KUKA KR AGILUS. A zákazník? Ten vidí prezentaci „chytré továrny“ se všemi jejími síťově propojenými zařízeními na rozměrné LED stěně a pomocí několikerého kliknutí může získat jakoukoliv informaci, která se, podle jeho mínění, k tomuto procesu vztahuje.

To, co bylo popsáno jako ukázka, se stane v továrně budoucnosti každodenní realitou. Síťové propojení se systémem cloudu poskytuje zákazníkovi přehled o všech komponentech a umožňuje mu stahovat jakékoliv relevantní údaje o procesu a procesní parametry.

Máme-li toto na mysli, je zřejmé, že základní roli hraje schopnost zpracovávat spolehlivě velké objemy dat, stejně tak jako unifikovat standardy na rozhraních systému. Zavádění tohoto principu není omezeno jen na nové výrobky a na nová řešení, protože je možné propojovat tímto způsobem do sítě roboty, robotické buňky a systémy, které jsou již ve výrobě.

-LiM