Industrijska automatizacija za efikasnije fabrike
Trend širenja industrije 4.0 u prvi plan stavlja industrijsku automatizaciju, što pametne fabrike čini budućnošću proizvodnog sektora. Iako je za ovu transformaciju trebalo vremena, lakše povezivanje različitih tehnologija i uređaja te uspon industrijskog interneta stvari (IIoT) napravili su veliki korak za industrijsku automatizaciju
Izvor: a&s International
E-mail: redakcija@asadria.com
Kako bi ostali konkurentni u današnjem svijetu, proizvođači su primorani na primjenu najnovijih trendova industrijske automatizacije koji im omogućavaju da maksimiziraju operativnu efikasnost. Više automatizacije, kvalitetniji mašinski vid i primjena što većeg broja uređaja interneta stvari (IoT) samo su neki od načina da se proizvodni pogoni pripreme za budućnost. Za šefove fabrika je važno da se paralelno s tim pobrinu i za cyber sigurnost i pripreme za dugoročne posljedice pandemije koronavirusa.
Novitete predvodi industrijski IoT
Trendovi industrijske automatizacije kreću se u rasponu od robotike i IoT senzora do svijeta motornih pogona. Automatizacija pomaže proizvodnim pogonima da poboljšaju produktivnost i operativnu efikasnost. “Konkurentski pritisak zahtijeva od svih proizvođača da preispitaju svoje poslovanje, procese, lanac opskrbe i tehnološka rješenja kako bi opstali”, kaže Kevin Senator, direktor Bayshore Networksa. Primjenom najnovijih trendova poput tzv. saradničkih robota (“kobota”), korištenja većeg broja IoT senzora i dr. proizvođači mogu osigurati da ostanu ispred konkurencije ili barem ne zaostaju za njom.
Koboti kao novi roboti
Robotika je i dalje ključni trend u industrijskoj automatizaciji, s tim da popularnost kobota bilježi posebno brz rast. Koboti su dizajnirani za siguran rad u saradnji s ljudima, a bez potrebe da ih se drži u posebnim prostorima kako bi se zaštitili radnici. Oni mogu povećati produktivnost na proizvodnoj liniji, a nude i veću fleksibilnost od tradicionalnih robota. Istovremeno, isplativiji su i jednostavniji za upotrebu. U istraživanju koje je proveo Interact Analysis navodi se da je u 2019. godini isporučeno 23.000 kobota. Globalni prihodi od rada s njima prelaze vrijednost od 650 miliona američkih dolara, što predstavlja rast od preko 20 posto u odnosu na 2018. U toj kompaniji vjeruju da prihode od kobota očekuje kontinuiran i snažan rast. Rukovanje materijalom, montaža i prijenos materijala tri su najčešće industrijske aplikacije za kobote, navodi Adrian Lloyd, direktor Interact Analysisa. Međutim, on smatra da će se koboti brzo proširiti i u malim proizvodnim operacijama jer menadžeri shvataju da su isplativa opcija, za razliku od tradicionalnih industrijskih robota.
Uvođenje dodatnih IoT senzora
Trend širenja industrije 4.0 nastavlja tjerati proizvođače da transformiraju svoje pogone u pametne fabrike. Jedan od načina da se to postigne je korištenje senzora interneta stvari (IoT), koji su široko prihvaćeni i vjerovatno će imati veliki utjecaj na proizvođače, navodi Curtis Simpson, direktor informatičke sigurnosti u kompaniji Armis. “Preduzeća neprestano traže nove načine da poboljšaju zaradu, a internet stvari je ponudio jedinstven put za poboljšanje produktivnosti uz smanjenje troškova”, kaže Simpson. Iako uključivanje robotike u postojeće radne tokove možda i nije neophodno za svaku kompaniju, Simpson naglašava da upotreba senzora za prikupljanje podataka i bolje razumijevanje poslovnih performansi može pomoći gotovo svima. IoT senzori nisu korisni samo za jačanje operativne efikasnosti, već i za detekciju problema prije nego što njihovo otklanjanje postane skupo. Proizvođači različitih kapaciteta, i veliki i mali, mogu ostvariti korist od ove vrste uvida u svoje industrijsko okruženje.
Simulacija u proizvodnji
Simulacija u proizvodnji odnosi se na upotrebu softvera za izradu računarskih modela za simulaciju proizvodnih procesa. Oni se koriste prije testiranja na terenu i pružaju podršku u fazi dizajniranja proizvoda. Iako je simulacija u proizvodnji privukla manje pažnje od drugih sličnih tema, Lloyd navodi da ovaj trend ipak uzima maha u proizvodnji. On aktuelni rast pripisuje “snažnim tržišnim pritiscima s kojima se sektor suočava, posebno rastućoj potrebi za većom fleksibilnošću proizvodnje, koja prisiljava kompanije da redizajniraju svoje proizvodne procese”. Kao ilustraciju načina na koji simulacije mogu koristiti kompanijama, Lloyd opisuje kako je jedan startup u oblasti proizvodnje automobila na Tajlandu iz faze koncepta prešao u proizvodnju za samo 21 mjesec. Koristeći softver za simulaciju, simulirali su izgled i rad fabrike prije nego što je za njenu izgradnju položena ijedna cigla. “Takva praksa uvodi radikalnu efikasnost u projektovanju visokoautomatiziranih tvornica”, kaže on.
Prediktivno održavanje i oblak
Još jedan zanimljiv dio priče o IIoT-u trenutno su motorni pogoni, poznati i kao pogoni s promjenjivom frekvencijom (VFD), smatra Lloyd. Oni upravljaju električnim motorima koji su, iako tehnološki relativno jednostavni, jedan od najvažnijih dijelova infrastrukture u svakoj fabrici. Bez njih se ništa ne može ni pomaknuti. “Sve više korisnika sada postavlja senzore i uređaje za mjerenje u industrijske motore kako bi omogućili praćenje informacija o njihovom statusu za potrebe prediktivnog održavanja. To ukazuje na budućnost u kojoj napredni softverski algoritmi mogu predvidjeti kvar motora prije nego što do njega i dođe. Tu na scenu dolaze motorni pogoni”, objašnjava Lloyd. Ostali trendovi uključuju širu primjenu hibridnih lokalnih usluga u oblaku, podizanje nivoa obrađene inteligencije na rubu mreže i još mnogo toga. Proizvođači također žele imati veću kontrolu nad svojim podacima i dobiti pristup pouzdanijim povratnim informacijama u stvarnom vremenu.
Mašinski vid igra ključnu ulogu
Očekuje se da će se mašinski vid nastaviti širiti u proizvodnji jer postrojenja nastoje optimizirati efikasnost i troškove pomoću industrijske automatizacije. Mašinski vid nije nepoznanica u proizvodnom sektoru i industrijskoj automatizaciji. Postao je ključna komponenta proizvodnih linija industrije 4.0 i gotovo je zamijenio ljude u procesu provjere kvaliteta. Kako se postrojenja sve više orijentiraju prema pametnim fabrikama, očekuje se širenje vidova primjene za mašinski vid.
Inače, mašinski vid se podudara s nekoliko važnih trendova industrijske automatizacije (npr. internet stvari, analitika podataka, robotika itd.). Svi oni se mogu osloniti na obradu mašinskog vida visokih performansi za poboljšanje kvaliteta rada. On može pomoći proizvođačima da smanje ukupne troškove, dođu do konzistentnijih rezultata i većih kapaciteta protoka, kao i da povećavaju zadovoljstvo kupaca. Luca Verre, direktor i osnivač kompanije Prophesee, vjeruje da obogaćivanje mašina efikasnijim i preciznijim funkcijama vida visokih performansi nudi značajan potencijal za poboljšanje produktivnosti, pouzdanosti i sigurnosti. “Mašinski vid se može koristiti za omogućavanje novih nivoa automatizacije, oslobađanje radnika od zamornih ili opasnih zadataka i poboljšanje sveukupne efikasnosti industrijskih operacija, u rasponu od proizvodnje i montaže do pakovanja i logistike”, kaže Verre. Primjena mašinskog vida za kontrolu kvaliteta na proizvodnim linijama dovela je do neposrednih i kontinuiranih poboljšanja u pogledu konzistentnosti kvaliteta, kao i do znatnog smanjenja troškova i povećanja lojalnosti prema brendovima, smatra Simpson. “Kako proizvodne linije postaju složenije, ova tehnologija dobija ključnu ulogu u njihovom osposobljavanju za autonomno prilagođavanje proizvodnim varijacijama”, kaže Simpson.
Primjena mašinskog vida za različite namjene
Tehnologija mašinskog vida već se dugi niz godina primjenjuje u proizvodnim aplikacijama poput transporta materijala i kontrole kvaliteta. Međutim, Lloyd smatra da postepena poboljšanja u pogledu odnosa cijene i performansi proizvoda (npr. viša rezolucija kamera) i tehnologija velikih podataka podižu ovu tehnologiju na potpuno novi nivo. Danas se mašinski vid koristi u brzom prebrojavanju objekata, preventivnom održavanju opreme, praćenju disperzije kod zavarivanja, praćenju objekata u logistici te sigurnosnim i zaštitnim aplikacijama. U robotici je potreba za sve većom autonomijom natjerala mašinski vid da postane “oko” koje mašinama omogućava uspješno manevriranje od tačke A do tačke B. To ne znači da je savršen. U određenim aplikacijama u kojima je sistem ovog vida namijenjen podršci kontroli kvaliteta korisnici su otkrili da kompjuterski algoritmi nisu nužno adekvatni za ispravno prepoznavanje neispravnih komponenti, kaže Lloyd. To dovodi do lažnih pozitivnih rezultata ili propuštenih nedostataka. Primjenom dubokog učenja sistem se može osposobiti za kvalitetniju identifikaciju neispravnih proizvoda s mnogo većom preciznošću. “Time se znatno proširuje opseg primjene tehnologije mašinskog vida i ovo će biti važan pokretač rasta tržišta u narednim godinama”, kaže Lloyd. Mašinski vid podržava i virtualiziranu interakciju s fizičkom imovinom, navodi Kevin Senator, direktor Bayshore Networksa.
Mašinski vid nove generacije
Kada je u pitanju mašinski vid, Verre objašnjava da on predstavlja tehniku koja se naziva “vid zasnovan na događajima”. Mašinski vid je napredak u odnosu na tradicionalne pristupe na bazi slika, koji se koriste više od 100 godina. “Vid koji se temelji na događajima bilježi samo one koji se mijenjaju unutar scene, slično kao i kod ljudskog oka. To se radi kako se ne bi kontinuirano obrađivali isključivo aspekti scene. Tako se smanjuje količina podataka koje je potrebno obraditi u sistemu mašinskog vida, čime se poboljšavaju performanse i tačnost, a smanjuje potrošnja energije”, kaže Verre. Osim toga, vid zasnovan na događajima može prevladati ograničenja tradicionalnog pristupa kod kojeg postoji kompromis između brzine podataka, opće brzine i dinamičkog opsega.
IIoT podigao nivo cyber sigurnosti u proizvodnim pogonima
Industrijski internet stvari učinio je cyber sigurnost u proizvodnji važnijom nego ikada. Široka primjena povezanih IoT uređaja u industrijskim okruženjima učinila ih je metom za hakere i cyber kriminalce. Zbog toga se danas menadžeri sigurnosti suočavaju sa znatno većim prijetnjama kojima moraju upravljati. Brojnost kritičnih resursa za proizvodnju u okruženjima operativne tehnologije (OT) predstavlja poseban rizik.
Industrijski IoT čini postrojenja ranjivijima?
Ključnu ulogu u takmičenju s konkurencijom ima pribavljanje podataka o pogonima i proizvodnji za potrebe poslovne inteligencije, analitike i podrške odlukama koje pomažu postrojenjima da rade efikasnije. Sve se to postiže industrijskom automatizacijom i IIoT-om koji je, ipak, uveo i neke sigurnosne slabe tačke u proizvodne organizacije. Kako je većina mašina i komponenata u fabrikama danas umrežena, uz cjelovitu primjenu tehnologije interneta stvari, proizvođači su postali osjetljiviji na cyber napade s bilo koje lokacije na svijetu. Zbog toga su robusna rješenja za cyber sigurnost dobila ključnu ulogu. “Kada korišteni I/O uređaji kao što su mjerači, ventili i aktuatori dobiju IP adresu, a podaci postanu dostupni putem interneta, jako je bitno zaštititi programabilne logičke kontrolere (PLC) i grafičke interfejse između ljudi i mašina (HMI) koji upravljaju tim internetskim uređajima”, kaže Senator. Jedan od načina da se to postigne je primjena rješenja koja osiguravaju jednosmjerni prijenos podataka s visokoosjetljivim informacijama i replikaciju baza podataka u aplikacije kao što su ERP, MES, PIM, PLM i druge. Primjena tehnologije cyber sigurnosti pomaže menadžerima sigurnosti u fabrikama da izbjegnu troškove, odugovlačenje i pretjeranu složenost projekata segmentacije mreže na tzv. ravnim arhitekturama u proizvodnim okruženjima.
Potrebno više ulaganja u cyber sigurnost
Današnje kompanije više ulažu u industrijsku automatizaciju. Iako primjena umreženih uređaja u industrijskim okruženjima predstavlja ogromnu poslovnu vrijednost, Simpson primjećuje da je većina ovih uređaja izrađena s minimalnim sigurnosnim mjerama predostrožnosti i da ih tradicionalni sigurnosni sistemi ne mogu nadzirati. Zbog toga je podjednako važno da sigurnosni timovi dobiju potrebne resurse da zaštite svoju organizaciju. “Presudno je da kompanije investiraju u tehnologiju koja im pruža potpunu vidljivost u segmentu IT, OT i IoT resursa u njihovom okruženju, i to na pasivan i kontinuiran način. Ako ne mogu pratiti svaki uređaj u mreži i neuobičajene aktivnosti te uspostaviti osnovne obrasce ponašanja, samo je pitanje vremena kada će doći do ugrožavanja sigurnosti ili širenja napada putem takvih uređaja”, kaže Simpson.
Kada se ugrozi sigurnost, nedostatak vidljivosti može imati jednako štetan učinak na kapacitet za reagiranje na incidente. Simpson naglašava da nepoznavanje uređaja koji su uključeni u napad ograničava sposobnost postrojenja da efikasno odgovori na njega, smanji izloženost i adekvatno obnovi kritične operacije. To je posebno važno jer se tolerancija na zastoje u takvim okruženjima kontinuirano smanjuje.
Usklađenost sa standardima
Kako bi se odgovorilo na rastuću potrebu za kvalitetnijom zaštitom industrijske automatizacije i kontrolnih sistema (IACS) od sigurnosnih prijetnji, razvijena je serija standarda ISA/IEC 62443, koja uključuje tehničke izvještaje i druge srodne informacije. Prema Međunarodnom društvu za automatizaciju (ISA), ovaj standard “pruža fleksibilan okvir za rješavanje i ublažavanje trenutnih i budućih sigurnosnih slabosti u industrijskim sistemima automatizacije i upravljanja”. Najnoviji standard ISA-62443-4-2 uveden je 2018. godine i odnosi se na tehničke sigurnosne standarde za IACS komponente, konkretno za ugrađene uređaje, mrežne i lokalne komponente i softverske aplikacije. Primjena ovih standarda i usklađivanje s njima mogu pomoći proizvođačima da ublaže prijetnje iz oblasti cyber sigurnosti.
COVID-19 bi mogao ojačati automatizaciju
Šira primjena automatizacije očekuje se usljed izbijanja pandemije koronavirusa i postojanja potrebe da proizvođači ostanu produktivni i efikasni. Kako se pandemija nastavlja, proizvođači moraju pronaći načine da povećaju operativnu efikasnost. Očekuje se da će ovo ubrzati trendove kao što su automatizacija i daljinsko upravljanje, što može pomoći ne samo kod jačanja efikasnosti nego i kod upravljanja novom potrebom za socijalnom distancom i pridržavanjem normi zdravstvene zaštite.
Ubrzano širenje automatizacije
Fabrike su svake godine sve više automatizirane, no očekuje se da će pandemija koronavirusa dodatno ubrzati ove procese.
Kao prvo, automatizacija procesa skladištenja, posebno u vremenu pandemije, omogućava preduzećima da sačuvaju lanac opskrbe, istovremeno smanjujući troškove i eliminirajući poslovne rizike povezane s osobljem, poput bolesti ili štrajkova, navodi Simpson. “Kao što smo vidjeli kod brojnih proizvođača, zaposlenici u uskim i zatvorenim prostorima imaju rizik da se zaraze, što može utjecati na sposobnost kompanije da proizvodi i distribuira proizvode. Mislim da će proizvođači sve više nastojati da automatiziraju industrijske operacije, jer je to prilika kako za smanjenje troškova tako i za jačanje poslovanja”, kaže Simpson.
Lloyd navodi da će svaka fabrička proizvodna linija izgrađena u naredne tri godine uključivati znatno više automatizacije nego što bi to bilo u situaciji bez pandemije. “Učinak toga bit će uvođenje automatizacije kao strategije, čak i u kompanijama koje bi inače bile skeptične prema njoj”, kaže on i dodaje da već mnoge kompanije u proizvodnom segmentu iznose planove za automatizaciju.
Više rješenja za udaljene radnike
Jedna od najvećih promjena koje je donijela pandemija koronavirusa je utjecaj na način rada. Ranije su radnici mogli fizički doći do opreme kojoj su morali pristupiti. Sada im je za to potreban pristup na daljinu. Mnoge kompanije poput Bayshore Networksa nude rješenja za daljinski pristup koja im mogu “pomoći da pristupe opremi na mnogo detaljniji i sigurniji način nego što to može ponuditi čak i VPN tehnologija”, kaže Senator. Pristup se može kontrolirati prema operacijama, tipovima opreme, protokolu, vrsti korisnika, pa čak i po ovlaštenjima za konkretne aktivnosti tokom daljinskog rada. Tako se osigurava integralna i šifrirana cyber sigurnost tokom odsustva iz kancelarija.
Više fokusa na cyber sigurnost
Rad na daljinu nosi povećanu zabrinutost za cyber sigurnost. Zapravo, pandemija je dovela do dramatičnog porasta cyber napada koje izvode oportunistički kriminalci i hakeri u službi država. “Cyber kriminalci vrlo dobro znaju da većina kompanija ima ograničene mogućnosti u pogledu kapaciteta otkrivanja i reagiranja na cyber napade na IoT i OT uređaje. Uz ograničenu vidljivost i veliko opterećenje, kod napadača su prisutni visoka motivacija i svijest o širokim mogućnostima da znatno naškode proizvodnim kapacitetima u postojećem ambijentu”, kaže Simpson. Dok proizvođači istražuju načine širenja primjene robota i autonomnih uređaja, oni moraju posvetiti više pažnje i jačanju cyber sigurnosti. Zbog neizvjesne situacije, još nije jasno kakav će dugoročni utjecaj COVID-19 imati na proizvodni sektor. Ipak, Senator naglašava da već postoje “jasne posljedice po lance opskrbe, konkurentske trendove i širu međusobnu povezanost proizvodnih aktivnosti”. U međuvremenu, proizvođači će, ako žele ostati konkurentni i operativno efikasni, svoje fabrike morati pripremiti za novu normalnost i uskladiti ih s trendovima industrijske automatizacije.
