Fabrica Viitorului este un spațiu sigur în care oamenii coexistă cu roboți colaborativi, în care are loc exploatarea continuă a tuturor datelor și proceselor și o abordare predictivă bazată pe Inteligența Artificială. Angajații acestei fabrici (indiferent de nivelul ierarhic pe care se află) sunt proactivi și motivați de utilizarea tehnologiei pentru că aceasta le oferă autonomie, stăpânire/control (dorința de a fi mai tot mai capabili) și le permite să obțină o eficiență sporită. Iar această motivație generată de tehnologie îi face pe oameni să învețe mai ușor, să depășească dificultățile și să obțină imposibilul.
A patra revoluție în industrie (numită în Europa Industry 4.0 și Smart Industry în SUA) va fi condusă de automatizare, va schimba drastic modelul industrial și se va extinde și la sectoarele conexe.
Convergența dintre tehnologia operațională (OT) și tehnologia informației (IT) a însemnat o schimbare semnificativă nu doar pentru mediile industriale, ci și pentru oamenii din IT care, ca urmare a apropierii dintre cele două lumi, s-au văzut nevoiți să-și părăsească zona de confort pentru a se putea confrunta cu această nouă realitate ce s-a dezvoltat oarecum în afara sferei lor clasice de acțiune.
Tendința actuală spre digitalizarea industrială a generat și va continua să genereze modificări fundamentale ale tehnologiei în această direcție. Afirmația se susține în special prin faptul că o parte semnificativă dintre producătorii de echipamente și utilaje OEM (produsele OEM - original equipment manufacturer) și-au adaptat deja produsele pentru a permite digitalizarea.
O principală provocare reprezentată de fabrica digitală și internetul obiectelor industriale (IIoT) este schimbul de date și informații securizate și standardizate între dispozitive, mașini și servicii din diferite industrii.
OPC Unified Architecture (OPC UA) este noua generație a unei tehnologii create în anul 1995 (OPC DA), care oferă un mecanism ce permite integrarea proceselor de control și a managementului de sisteme. Pentru a sprijini acest proces, OPC-UA a definit un Spațiu de adresare (Address Space) - un concept de modelare în timp real a mediului în care se desfășoară procesele și sunt publicate datele. Scopul său principal este de a crea (prin definirea unor discipline, a unei semantici și a unui vocabular comun) un limbaj unic de comunicare în cadrul căruia informațiile să fie reprezentate într-o manieră cât mai puțin ambiguă și inteligibilă pentru toate părțile implicate, iar transmiterea acestora să se realizeze cât mai facil.
Pentru a implementa acest Spațiu de adresare, UPC UA furnizează un Model informațional - destinat reprezentării informației într-un limbaj comun, cât mai puțin ambiguu, și un Model de serviciu - cu rol în transmiterea datelor între interlocutori, utilizând standarde centrice moderne de rețea.
Față de versiunea sa anterioară - bazată pe OLE, COM și DCOM, deci implicit dependentă de platforma Microsoft, OPC UA este un standard independent de platforma pe care rulează, prin care diferite tipuri de sisteme și echipamente pot comunica prin trimiterea de mesaje între clienți și servere în diferite tipuri de rețele.
OPC UA a devenit deja standardul de facto în domeniul automatizărilor industriale și a digitalizării. În viitor vom vedea o creștere rapidă a modelelor de informații și o extindere a acestora în mai multe domenii ale industriei. Exemple de astfel de modele sunt Euromap 83 (specific utilajelor pentru prelucrarea maselor plastice și a cauciucului), MT Connect (specific echipamentelor de producție), PackML (specific mașinilor de ambalare), MDIS (specific extracției în larg a petrolului și gazelor naturale).
Managementul datelor și realizarea unei vizibilități end-to-end în era IIOT a devenit o prioritate.
Conectivitatea, însă, este doar o parte a poveștii; odată ce dispozitivele sunt conectate va apărea nevoia de analiză a datelor și integrare a lor în procesele de afaceri. Acest flux de date noi generate de mașinile din producție creează noi oportunități dar și provocări semnificative.
Până în prezent standardul internațional ISA95 - ce descrie o ierarhie de interconectare între diversele sisteme folosite de companii (PLC, SCADA, MES, ERP), a reprezentat un model viabil, dar acest lucru se va schimba odată cu noile cerințe. Acest standard are o implementare ierarhică, dezvoltată pe verticală, caracteristici care conduc la o constrângere a fluxului de date în raport cu performanțele și disponibilitatea sistemelor implicate. Conceptul de fabrică digitală presupune o disponibilitate a datelor și un acces direct, fără intermediari, la acestea pentru toate sistemele componente. Se face astfel trecerea de la o comunicare "liniară" la una "paralelă" unde o platforma digitală oferă acces la toate datele generate de mașinile și sistemele prezente în companie. În imaginea alăturată este prezentat fluxul de date și diferențele dintre cele două modele.
Unul dintre principalii catalizatori ai digitalizării unităților industriale a fost ieftinirea senzorilor. Astfel, posibilitatea măsurării unui număr infinit de parametri specifici proceselor de producție, a făcut ca monitorizarea corectă, completă și integrată a activității productive din interiorul unei fabrici să nu mai fie doar posibilă, ci și accesibilă pentru majoritatea unităților industriale. Mai mult, apariția și dezvoltarea continuă a unor tehnologii precum Machine Learning și Digital Twin, vor permite ca, într-un viitor nu foarte îndepărtat, monitorizarea să fie dublată (sau chiar înlocuită) de anticiparea a ceea ce urmează să se întâmple la nivelul fiecărui proces. Drumul către digitalizare nu ar fi posibil fără senzori sau actuatoare.
Conectarea inteligentă a senzorilor și dispozitivelor de comandă la nivelul de control (PLC) are două consecințe principale: (1) creșterea gradului de precizie al proceselor desfășurate în interiorul fabricii și (2) eficientizarea costurilor.
Lean Manufacturing (producția cu costuri reduse) este o filozofie de producție construită în jurul ideii îmbunătățirii și optimizării sistemelor productive prin eliminarea "deșeurilor". În acest caz, prin "deșeuri" înțelegem acele procese care folosesc inutil sau ineficient resursele. Concret, adoptarea filozofiei Lean va facilita soluționarea (evitarea) unor probleme precum supraproducția, timpii mari de producție, inventarul excesiv, mișcările inutile de stocuri.
Această filozofie nu va dispărea odată cu fabrica digitală (Industry 4.0), ci dimpotrivă, principiile sale de bază vor deveni și mai importante. Astfel, cel mai probabil, cea de-a 4-a revoluție industrială va determina o creștere considerabilă a numărului companiilor create în jurul acestei filosofiei.
Într-o manieră sintetică, printre avantajele aduse de digitalizare se numără:
schimbul imediat de informații (corecte și complete) ce va permite o mai bună înțelegere și adaptare la cerințele și nevoile clientului;
controlul fluxului de materiale, bunuri și informații ce va contribui la eficientizarea procesului decizional (mai repede, mai simplu);
utilizarea de tehnologii inovatoare ce va permite integrarea și utilizarea la o scară mai mare a materialelor inteligente (care informează direct mașinile cum trebuie să fie procesate);
liniile inflexibile/compacte de producție vor fi transformate în sisteme modulare și eficiente;
Trecerea la a patra revoluție în industrie (fabrica digitală) va conduce treptat la o transformare completă a industriilor productive și va genera schimbări majore la nivelul fiecărei întreprinderi din sector și nu numai. Una dintre aceste schimbări - și probabil cea mai importantă, va fi posibilitatea de a documenta întregul ciclu de viață al unui produs (PLM - Product Life Cycle Management). Accesul în orice moment la rapoarte complete și corecte privind procesele productive desfășurate în interiorul unității va permite fabricilor să producă mai bine, mai repede, mai ieftin.
Transformarea unităților industriale în adevărate fabrici digitale prin integrarea tehnologiilor specifice care inovează, poate fi calea ideală de a optimiza procesele productive. Progrese s-au înregistrat deja, revoluția se întâmplă "just as we speak", iar, cel mai probabil, OPC UA va fi considerat "actor principal" în acest proces.
de Ovidiu Mățan
de Ioana Negruț
