Tytułowe laboratorium, czyli „Factory of the Future Lab”, to nowe miejsce na polskiej mapie Przemysłu 4.0. Showroom powstał w siedzibie firmy Bosch Rexroth w Warszawie i mieliśmy okazję uczestniczyć w jego oficjalnym otwarciu. Przedstawiamy część rozmowy Thomasem Ilkowem, dyrektorem generalnym, oraz Adamem Piszczatowskim, menedżerem projektu Przemysłu 4.0 w firmie Bosch Rexroth.

 

Jaka była motywacja do stworzenia showroomu „Factory of the Future Lab”, na którego otwarciu spotkaliśmy się pod koniec września?

Thomas Ilkow: Showroom jest odzwierciedleniem naszej wizji fabryki przyszłości. Jest ona miejscem, gdzie maszyny, urządzenia, instalacje technologiczne są elastyczne, można je przesuwać, dostosowywać do potrzeb rynku i zamówień klientów. Skoncentrowaliśmy się przy tym na istotnym dzisiaj aspekcie, którym jest możliwość kastomizacji przy zachowaniu masowości produkcji. Był to dla nas motyw przewodni w tworzeniu tej linii. Chcieliśmy też, aby była ona namacalnym przejawem Przemysłu 4.0, który zapewni naszym partnerom możliwości testowania nowych technologii i optymalizacji procesów produkcyjnych. Showroom miał być ponadto odpowiedzią na inne wyzwania rynku – związane z szybko rosnącymi kosztami energii, ale też problemami ze specjalistami branżowymi.

Otwarcie showroomu, w środku Thomas Ilkow, dyrektor generalny polskiej spółki Bosch Rexroth

Przed rozpoczęciem projektu robiliśmy analizy, rozmawialiśmy z klientami i wielokrotnie zastanawialiśmy się, jak pokazać Przemysł 4.0. O ile pomysły, takie jak korzystanie z prezentacji w Power Point już na wstępie odrzuciliśmy, o tyle rozważaliśmy wykorzystanie realnej linii produkcyjnej. Podobne rozwiązania znajdujemy zresztą w naszej fabryce Roberta Boscha w Mirkowie *), która jest wysoce zaawansowana jeżeli chodzi o rozwój Przemysłu 4.0. Problematycznym okazało się jednak to, że z takiego obiektu nie można korzystać podczas jego pracy – a w każdym razie nie można wykorzystać go do eksperymentowania.

Stąd też wybraliśmy inną drogę – stworzenie własnego obiektu, który zaprojektowaliśmy, a do fazy jego realizacji i uruchomienia zaprosiliśmy parterów oraz studentów z Politechniki Warszawskiej. Integracja sytemu była dla nas dodatkową korzyścią, bowiem mogliśmy jeszcze lepiej poznać nasze urządzenia, dzięki czemu powstało dodatkowe know-how, z którego korzystamy w codziennej pracy z klientami. Linia w sposób namacalny połączyła też działy Factory Automation, co było ważne dla naszego całego zespołu i motywacji pracowników.

Adam Piszczatowski: Factory of the Future Lab służy rozpowszechnianiu wizji Przemysłu 4.0 – i to w bardzo praktyczny sposób. Pozwala dotknąć tych technologii, zapewnia klientom miejsce do rozwoju ich pomysłów i projektów, jest otwartym miejscem dla różnorodnych partnerów, uczelni i innych interesariuszy. Naszym zamierzeniem było pokazanie w nim całości procesu produkcyjnego z wykorzystaniem różnych technologii i rozwiązań automatyzacji, IT oraz cyfryzacji. Właściwie dotyczy to nie tylko samej produkcji, ale też intralogistyki, a więc dostarczania komponentów, przewozu produktów do magazynu, itd. Jest to również miejsce prezentacji działania nowoczesnych protokołów wymiany danych – pomiędzy urządzeniami, systemem, a także chmurą obliczeniową. Pozyskiwane informacje są wykorzystywane w celu optymalizacji procesów, kosztów, minimalizacji strat, a także stosowania strategii predictive maintenance. Zresztą ta ostatnia została przez nas wdrożona w zakładzie produkcyjnym BSH w Łodzi i zapewnia tam wymierne efekty w zakresie optymalizacji pracy pras do metali.

Jakie technologie związane z Przemysłem 4.0 wdrożyliście?

TI: Zbudowana linia montażowa bazuje w większości na komponentach Bosch Rexroth, co obejmuje nasze napędy i serwonapędy, sterowniki i komputery przemysłowe, panele webowe, do tego m.in. też cobota oraz system z robotem mobilnym klasy AMR. Aczkolwiek wskazałbym tu trzy technologie Przemysłu 4.0, które stosujemy w showroomie i które sprawiają, że jest on naprawdę wyjątkowym obiektem.

Po pierwsze korzystamy z oprogramowania napisanego w językach wysokiego poziomu. W ramach linii stworzyliśmy stanowisko oparte na ctrlX, czyli otwartej platformie automatyzacji bazującej na komputerze przemysłowym. W tym przypadku dodawanie kolejnych funkcjonalności wiąże się po prostu z dodawaniem aplikacji, które można pobierać z naszego serwisu internetowego. Do tego dochodzi możliwość korzystania ze wspomnianych języków wysokiego poziomu popularnych w świecie IT, w tym graficznych, co zupełnie zmienia sposób projektowania systemów i ich elastyczność. Zresztą z wykorzystaniem platformy ctrlX z sukcesami wykonaliśmy szereg projektów u klientów i jest to rozwiązanie, które skutecznie łączy świat IT z przemysłowym.

Drugim z wyróżników są wyspecjalizowane aplikacje webowe. Dostarczają one oraz pobierają informacje z linii produkcyjnej, dzięki czemu maszyny mogą komunikować się ze sobą, z produktami oraz operatorami bez konieczności korzystania z systemów nadrzędnych.

Trzecią niezwykle istotną technologią jest cyfrowy bliźniak, a więc wirtualna reprezentacja urządzeń fizycznych. Zapewnia on odzwierciedlenie produktu realnego w świecie cyfrowym i pozwala na wykonywanie czynności na obiekcie rzeczywistym z pozycji wirtualnej, co przekłada się na możliwość lepszej optymalizacji, a także umożliwia pełne testowanie prototypów oraz wykluczanie błędów.

Przespacerujmy się po showroomie…

AP: Podstawą naszej linii jest system Przemysłu 3.0 obejmujący mechanikę, napędy i wiele innych komponentów. Linia składa się ze stanowisk montażowych oraz systemu transportowego, w którym wykorzystujemy różnorodne silniki liniowe i obrotowe, do tego dołożyliśmy roboty. Z kolei w szafach są napędy, serwonapędy, sterowniki i różnorodne komponenty elektroniczne. W tej formie linia była gotowa do kolejnych działań – integracji ze światem Przemysłu 4.0.

Rdzeniem Industry 4.0 jest cyfryzacja i wykorzystanie rozwiązań IT. Zastosowane w linii czujniki cyfrowe, oprócz możliwości komunikacji z różnymi komponentami takimi jak PLC czy serwonapędy, zapewniają też pozyskiwanie danych, które są następnie zbierane i przetwarzane. Wykorzystujemy je bezpośrednio do sterowania pracą linii, a także przesyłamy do chmury obliczeniowej, gdzie wdrożyliśmy różnorodne usługi zapewniające wartość dodaną. Możemy przykładowo wykorzystywać sieci neuronowe w celu podejmowania decyzji, analizować z ich użyciem dane wizyjne, itd. Połączenie światów IT/OT jest w tym miejscu bardzo dobrze widoczne.

Inną z cech odróżniających instalację od rozwiązań klasycznych jest to, że nie mamy tutaj systemu nadzorującego, który przesyła dane z góry i musi zawsze pracować, aby linia mogła funkcjonować. Została ona tak stworzona, aby komunikacja występowała poziomo, tj. pomiędzy poszczególnymi stanowiskami. Aby to osiągnąć, wykorzystaliśmy możliwości związane z programowaniem współbieżnym i obiektowym. Przykładowo gdy robot wykonuje pracę i opróżni się jego bufor, to sam wysyła żądanie do pojazdu AGV, aby zrealizował on zlecenie przywiezienia surowców. Jest to istotne skrócenie drogi komunikacji, ale też przykład na to, że nie trzeba stosować systemu scentralizowanego. Taka rozproszona architektura ogromnie sprzyja elastyczności.

Jeżeli mówimy o komunikacji end-to-end, to jest ona realizowana nie tylko na poziomie maszyna-maszyna, ale też pomiędzy maszynami i ludźmi, a także maszynami, produktami i ludźmi. W naszej linii również produkty są włączone w obieg cyfrowy i to one „wiedzą”, co przykładowo musi w danym momencie wykonać robot. Jest to koncepcja smart product, która prowadzi do tego, że każdy wyrób może być inny. Innymi słowy realizujemy ideę masowej kastomizacji.

Przyglądając się linii można też zauważyć dodatkowe elementy, takie jak choćby wykorzystanie druku 3D czy systemów wsparcia dla montażu ręcznego…

AP: Tak, druk addytywny wykorzystaliśmy do przygotowania komponentów naszej linii. Dotyczy to m.in. pudełek na wytwarzane produkty oraz podajników, które zostały przez nas zaprojektowane i wydrukowane. Taka produkcja jest powiązana z Przemysłem 4.0, bowiem pozwala na pełną indywidualizację komponentów i części zamiennych.

Elementem linii jest także stanowisko montażu ręcznego, które jest również skomunikowane z resztą systemu. Zapewnia ono ergonomiczną, efektywną pracę dzięki możliwościom personalizacji – m.in. pod względem języka komunikatów, stosowanych narzędzi, prowadzenia operatora względem procesu i wsparcia wizualnego. System dynamicznie dokonuje nastaw narzędzi – np. wkrętaków i informuje operatora odnośnie kolejnych czynności. To też dzieje się dzięki przekazywaniu informacji przez same produkty.

W Przemyśle 4.0 kluczowa jest dostępność danych i łatwa możliwość ich wymiany, dlatego też w przypadku naszej linii zrealizowaliśmy przykładową implementację lokalnej sieci komunikacyjnej. Bazuje ona na switchach firmy Phoenix Contact. Dołożyliśmy do tego funkcjonalność pozwalającą na zdalny dostęp do maszyny. Dzięki temu możemy oglądać wszystko na panelach webowych, co daje zarówno widoczność produkcji, jak też możliwość aktywnego wpływania na nią i przeprogramowywania systemów – również zdalnie. Dodatkowo zwróciliśmy uwagę na kwestie cyberbezpieczeństwa.

Dochodzimy tu jeszcze do tematyki Big Data, którą również chcieliśmy pokazać w praktyce. Jako że zbieramy duże ilości informacji cyfrowych podczas produkcji, możemy wykonywać na nich różnorodne analizy i korzystać z wyników w celu optymalizacji pracy systemu. Pozwala to na zwrotne wprowadzanie zmian w linii produkcyjnej, tak aby osiągać różne efekty, w szczególności optymalizować procesy wytwórcze. Jest to zresztą bardzo ciekawy, rozwojowy obszar do tworzenia projektów studenckich.

Finalnie linia pozwala na korzystanie z urządzeń przenośnych – smartfona, tabletu, a niebawem też okularów VR/AR. Pozwala to operatorowi na łatwy dostęp do informacji i sterowanie systemami produkcyjnymi, w tym zdalnie. Tego typu rozwiązania cyfrowe stają się w przemyśle coraz bardziej popularne i, jak sądzę, z czasem wiele z nich będzie powszechnie stosowanych. W showroomie demonstrujemy też zagadnienia związane z energooszczędnością, w szczególności zwrotem energii do sieci oraz analizą zużycia mediów.

Droga do Przemysłu 4.0 to proces zmian w organizacjach i wykorzystywanych przez nie technologiach. W którym miejscu znajdują się Wasi klienci?

AP: Zauważamy tu zarówno przykłady sukcesów, jak też, niestety, w wielu przypadkach porażek. I wcale nie wynikają one z przyczyn technologicznych. Pamiętam jak raz pojechaliśmy do klienta z ciekawym rozwiązaniem edge’owym. Uruchomiliśmy je w ciągu jednego dnia, zaczęliśmy zbierać dane i przekazywać do chmury. Dodatkowo wdrożyliśmy prosty system webowy z panelem operatorskim oraz oprogramowaniem analitycznym. Gdy prowadziliśmy trzymiesięczne testy, zaczęliśmy zauważać, że po stronie klienta nie ma kompetencji pozwalających na korzystanie z tego rozwiązania. Pojawiały się przestoje, awarie, więc wróciliśmy do rozmów. Zdaniem użytkownika rozwiązanie było super, ale firma nie była na nie organizacyjnie przygotowana. Po pierwsze nie miała analityka danych, czyli kogoś, kto mógłby wnioskować na podstawie uzyskiwanych danych. Po drugie nie było osoby, która na bieżąco dostosowywałaby system do procesów i potrzeb w zakresie redukowania przestojów oraz ostrzegania o potencjalnych awariach. I sytuacja ta była bardzo typowa – w bardzo wielu zakładach brakuje kompetencji po stronie analizy danych, wnioskowania i zarządzania omawianą tematyką. Inaczej jest w organizacjach większych, które mają kosztowne procesy – np. obejmujące duże prasy czy złożone ciągi maszynowe (…)

Kontynuacja wywiadu

W tym miejscu kończymy i do lektury kontynuacji wywiadu zapraszamy na stronie www.automatykaB2B.pl, gdzie m.in. o:

  • Rozwoju Przemysłu 4.0 w polskich firmach
  • Jego postrzeganiu przez przez lokalnych inżynierów oraz menadżerów
  • Sposobach tworzenia Przemysłu 4.0 i potrzebach firm
  • Rozwoju firmy Bosch Rexroth w kontekście automatyki przemysłowej
  • Współpracy z uczelniami
  • Przyszłości omawianego obiektu

Zapraszamy -> tutaj.

Zobacz również

Industry 4.0 w praktyce – wizyta w fabryce referencyjnej firmy Bosch

 

Czym jest Przemysł 4.0? – część 1