Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo
Bezpečnost kolaborativních robotů

Článek je záznamem a překladem přednášky Roberty Nelson Sheaové z firmy Universal Robots. Seznamuje s aktuálními standardy a specifikacemi v oblasti kolaborativních robotů a věnuje se zejména možnostem a omezením použití funkce omezení výkonu a síly. Klade důraz na to, že je vždy třeba pečlivá analýza rizik celého pracoviště vybaveného kolaborativními roboty. Jak je to vlastně s bezpečností kolaborativních robotů? Ještě před dvěma roky jsem na semináři na toto téma slyšel – nikoliv od výrobce těchto robotů, ale od odborníka na certifikaci bezpečnosti strojů a strojních zařízení: na kolaborativní roboty ve výrobním podniku zapomeňte, robot nikdy nesmí přímo spolupracovat s člověkem. Že tomu v současné době už tak není, jsme psali v technickém článku Nové přístupy k bezpečnosti robotů [1]. Tento článek uvedené informace doplňuje a dále rozvádí. Je záznamem přednášky Roberty Nelson Sheaové z firmy Universal Robots, která v prosinci loňského roku krátce navštívila Českou republiku. Představení autorky výchozí přednáškyDovolte mi nejprve představit autorku výchozí přednášky. Roberta Nelson Sheaová přišla do firmy Universal Robots teprve před krátkou dobou a pracuje zde na pozici Global Technical Compliance Officer. V oblasti bezpečnosti strojů a strojních zařízení však není žádným nováčkem, ale naopak uznávanou odbornicí. Pracovala na různých pozicích ve firmách Rockwell Automation, Symbotic LLC, Applied Manufacturing Technologies, Pilz Automation a Honeywell a Procter & Gamble. Celkem 23 let pracovala jako předsedkyně (nyní emeritní předsedkyně) výboru ANSI/RIA R15.06 Robot Safety Committee. Sama Roberta Nelson Sheaová o sobě říká: „Už více než třicet let je mou vášní robotika... Mým cílem je demystifikovat roboty a ujistit, že bariéry jejich využití postupně padají. Jsem zastáncem globální harmonizace požadavků na bezpečnost, protože ta snižuje náklady na konstrukci, výrobu a posuzování shody.“ Jsou normy povinné?Při diskusi o globalizaci standardů je nutné se nejprve soustředit na otázku, do jaké míry je jejich dodržování v různých částech světa povinné. Na tuto otázku Roberta Nel­son Sheaová odpověděla takto: „V USA, v Kanadě nebo v Japonsku jsou požadavky na bezpečnost dány zákonem, zatímco v Evropské unii evropskými směrnicemi a nařízeními. Ovšem povinnost jejich dodržování může být a je i zde stanovena zákony jednotlivých zemí. V tom tedy velký rozdíl není. Jeden ze zásadních rozdílů je v tom, že v USA je dodržování bezpečnosti práce vždy povinností koncového uživatele, zatímco v Evropě prokazuje shodu s bezpečnostními normami výrobce či prodejce při uvádění výrobku na trh a uživatel se spoléhá na jeho prohlášení.“V oblasti posuzování bezpečnosti robotů a pracovišť s roboty jsou nejdůležitější mezinárodní normy ISO 10218-1 a ISO 10218-2. Obě normy jsou akceptovány v EU i v USA a Kanadě. V Evropě k nim byl přidán doplněk ZX, aby byly v souladu se směrnicí Evropského parlamentu a Rady 2006/42/ES o strojních zařízeních. V této podobě vyšly jako EN ISO 10218-1 a EN ISO 10218-2 a byly pod stejným označením přijaty jednotlivými členskými státy EU. V České republice jde tedy o normy ČSN EN ISO 10218-1Roboty a robotická zařízení – Požadavky na bezpečnost průmyslových robotů – Část 1: Roboty a ČSN EN ISO 10218-2 Roboty a robotická zařízení – Požadavky na bezpečnost průmyslových robotů – Část 2: Systémy robotů a integrace. Obě vstoupily v platnost v roce 2012. V USA i v Kanadě existovaly normy pro bezpečnost robotů již dříve, proto zde byly normy ISO přijaty pod původním označením, v USA jako ANSI/RIA R15.06 (doplněná o předmluvu) a v Kanadě jako CAN/CSA Z434 (doplněná o předmluvu a specifické úpravy). V obou případech normy obsahují obě části ISO 10218.Bude užitečné připomenout, co je to vlastně norma a kdo je jejím autorem. Technická norma je dokument, který stanovuje důležité vlastnosti různých materiálů, výrobků, součástek nebo postupů a může definovat také používané pojmy. Autory norem jsou sami výrobci, uživatelé, integrátoři, výzkumné a vývojové instituce nebo státní orgány; jde-li o státní normy, je autoritou příslušný státní úřad, např. v Česku Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Poznamenejme, že autoři norem nemají k normám autorská práva, ta má vždy vydavatel normy. Státní normy se podřizují normám mezinárodním, zejména normám ISO. Na státní normy mohou navazovat normy oborové nebo podnikové. Je třeba podotknout, že normy, ani státní, obecně nejsou závazné. V právním řádu je však mnoho odkazů na normy, buď výlučných, kdy je dodržení normy jedinou možností, jak být v souladu se zákonem, nebo indikativních, kde je norma doporučena jako jeden z prostředků, jak splnit zákonné nařízení. Které normy se týkají robotů a pracovišť s roboty?Roberta Nelson Sheaová dále pokračovala výkladem o soustavě bezpečnostních norem ISO. Bezpečnostní normy lze rozdělit na tři typy:Normy typu A (základní bezpečnostní normy) stanovují základní pojmy a zásady pro projektování a konstrukci a obecná hlediska, která mohou být použita u všech strojů. Příkladem je ČSN EN ISO 12100 (83 3001) Bezpečnost strojních zařízení – Všeobecné zásady pro konstrukci – Posouzení rizika a snižování rizika.Normy typu B (skupina bezpečnostních norem) se zabývají jedním bezpečnostním aspektem nebo jedním typem bezpečnostního zařízení, které může být použito pro větší počet strojů. Normy typu B1 se týkají jednotlivých bezpečnostních aspektů (např. bezpečných vzdáleností, teploty povrchu, hluku apod.). Příkladem může být ČSN EN ISO 13857 (83 3212) Bezpečnost strojních zařízení – Bezpečné vzdálenosti k zamezení dosahu do nebezpečných prostor horními a dolními končetinami. Normy typu B2 se týkají příslušných bezpečnostních zařízení (např. dvouručního ovládacího zařízení, blokovacího zařízení apod.). Příkladem je ČSN EN ISO 13850 (83 3311) Bezpečnost strojních zařízení – Nouzové zastavení – Zásady pro konstrukci.Normy typu C (bezpečnostní normy pro stroje) určují detailní bezpečnostní požadavky pro jednotlivý stroj nebo skupinu strojů. Sem patří obě již zmíněné normy pro bezpečnost robotů ČSN EN ISO 10218-1 a ČSN EN ISO 10218-2.V tab. 1 jsou shrnuty bezpečnostní normy, které při konstrukci robotů respektuje společnost Universal Robots. Až na jednu jde o normy převzaté jako ČSN, proto je v tabulce uveden název jejich českého překladu. Kromě nich však Universal Robots bere v úvahu ještě tyto normy a specifikace, jež buď zatím nejsou harmonizované, nebo nejde o normy týkající se výslovně bezpečnosti: ISO/TS 15066: Robots and robotic devices – Collaborative robots. Jde o technickou specifikaci (nikoliv normu) doplňující normy ISO 10218-1 a ISO 10218-2 o části věnované speciálně kolaborativním robotům používaným v průmyslu. Specifikace byla zveřejněna v únoru 2016.ČSN EN ISO 9409-1: Manipulační průmyslové roboty – Mechanická rozhraní. ČSN EN ISO 9946: Manipulační průmyslové roboty – Uvádění charakteristických vlastnostíČSN EN ISO 9283: Manipulační průmyslové roboty – Technické parametry a souvisící zkušební metody.Nová specifikace ISO/TS 15066Autorem specifikace ISO/TS 15066: Robots and robotic devices – Collaborative robots je technická komise ISO/TC 299 (dříve TC 184/SC 2). V této komisi jsou zastoupeni všichni významní výrobci průmyslových kolaborativních robotů: Universal Robots, ABB, Rethink Robotics, Kuka, Fanuc, Denso Wave a Yaskawa. Výsledný text je konsenzem všech zúčastněných a všechny jejich nové kolaborativní roboty jsou s touto specifikací ve shodě (UR: UR3, UR5, UR10, ABB: YuMi, RR: Baxter, Sawyer, Kuka: IIWA, Fanuc: CR-35iA...).Co se změnilo v oblasti kolaborativních robotů po únoru 2016, kdy byla specifikace zveřejněna? V normách ISO 10218-1 a 10218-2 byla kolaborativním robotům věnována jedna strana. Tyto normy byly totiž poprvé publikovány v roce 2006, tedy v době, kdy obor průmyslových kolaborativních robotů ještě v podstatě neexistoval. Nová specifikace ISO/TS 15066 přináší třicet stran informací a doporučení věnovaných jen tomuto novému oboru robotiky. Technická specifikace ovšem není standard. Jde opravdu jen o soubor informací a doporučení pro konstruktéry robotů a robotizovaných pracovišť. Obvyklý postup je takový, že technická specifikace je po určitou dobu používána v praxi, sbírají se zkušenosti, které jsou použity k revizím specifikace, jež se následně může stát normou nebo součástí normy: v tomto případě se počítá s tím, že se stane součástí norem ISO 10218-1 a 10218-2.Normy ISO 10218-1 a 10218-2 rozlišují průmyslový robot, který se skládá z robotického ramene a řídicího systému, a robotický systém, jehož součástmi jsou robot, efektor (chapadlo nebo nástroj) a manipulovaný či zpracovávaný díl. Roberta Nelson Sheaová uvedla stručný přehled způsobů, jimiž je podle ISO 10218-1 zajištěna bezpečnost kolaborativních robotů: bezpečnostní monitorované zastavení, ruční navádění, sledování rychlosti a vzdálenosti a omezení rychlosti a výkonu. Naše čtenáře můžu odkázat na článek [1], kde jsou tyto způsoby popsány podrobněji. Z hlediska řízení jsou bezpečnostní funkce zajištěny takto:u bezpečnostního monitorovaného zastavení je robot řízen automaticky až do okamžiku, kdy je funkce aktivována; potom může být ovládán ručně a po deaktivací funkce, tedy když osoby opustí pracovní prostor robotu, je opět řízen automaticky (nejde tedy o bezpečnostní zastavení kategorie 0 nebo 1, jež by vyžadovalo restartování systému) – používá se zejména při údržbě, výměně nástroje apod.,u ručního navádění robotu je robot naváděn lidskou obsluhou a po ukončení funkce je opět řízen automaticky; při ručním navádění tedy obsluha a řídicí systém robotu spolupracují – typicky se tato funkce používá pro učení, při sledování rychlosti a vzdálenosti je robot řízen svým řídicím systémem tak, aby v okamžiku, kdy dojde ke kontaktu s obsluhou, zastavil nebo se pohyboval bezpečnou rychlostí a vyvozoval bezpečnou sílu – tato funkce je vhodná tam, kde obsluha spolupracuje s robotem jen po určitou dobu pracovní operace a během této doby je pohyb robotu výrazně zpomalen či zastavenpři omezení síly a výkonu je robot řízen tak, aby obsluze nemohl ublížit; je to jediná funkce, která umožňuje trvalou a plnou spolupráci řídicího systému robotu s obsluhou.Roberta Nelson Sheaová dále věnovala pozornost právě funkci omezení síly a výkonu (PFL – Power and Force Limited). Tato funkce vychází z myšlenky, že je v podstatě lhostejné, dotkne-li se člověk bezpečně stojícího ramene robotu, nebo ramene robotu, které se pohybuje bezpečnou rychlostí a vyvíjí jen bezpečnou sílu. Důležité je, že nestačí, je-li bezpečný samotný robot. Nese-li robot ve svém chapadle např. ostrý, horký nebo jinak nebezpečný předmět, musí být jeho bezpečnost zajištěna bez ohledu na to, že je schopen se pohybovat jen limitovanou rychlostí a vyvinout jen limitovanou sílu: v tomto případě musí být robot umístěn za bezpečnostní oplocení a přímá spolupráce s ním není možná.Specifikace ISO/TS 15066 ve své příloze stanovuje konzervativní limity bolestivosti při kvazistatickém a přechodném kontaktu obsluhy s robotem (kvazistatický kontakt je takový, kdy je část těla přimáčknuta mezi rameno robotu a pevnou součást robotické buňky, přechodný kontakt je takový, kdy má obsluha možnost ucuknout). Limity jsou stanoveny na základě pokusů na velkém souboru osob pro různé části těla.  Klasické a kolaborativní robotyV dalším výkladu Roberta Nelson Sheaová nastínila cestu, kterou se ubírá robotika od klasických průmyslových robotů, jež pracují obvykle v prostorech, které jsou pro člověka nebezpečné nebo nepříjemné, a kde se tedy ani nepočítá s tím, že by zde roboty spolupracovaly s lidskou obsluhou, protože je snaha přítomnost osob v takovém prostředí zcela vyloučit, ke kolaborativním robotům, jež pomáhají lidem vykonávat zejména obtížné a únavné práce. V prvním případě jde obvykle o složitá robotizovaná pracoviště a z hlediska bezpečnosti jsou zajištěna externími snímači, spínači a bezpečnostním systémem. V druhém případě jde zpravidla o jednodušší úlohy – složitější jsou výjimkou – a bezpečnost bývá zajištěna přímo robotem. Klasické průmyslové roboty, pracující v oddělených prostorech, tedy vyžadují více místa k montáži. Obvykle jsou pevně namontovány i naprogramovány: počítá se s tím, že budou po dlouhou dobu vykonávat stále stejné operace. Jejich pořizovací cena je vyšší a doba návratnosti delší.Naproti tomu kolaborativní roboty pracují na jednom pracovišti s lidskou obsluhou, jsou tedy prostorově úspornější, lze je snadno přemístit i přeprogramovat, měly by být levnější a doba jejich návratnosti je kratší. Posuzování rizikaRoboty UR jsou roboty s omezeným výkonem a silou. Protože jejich vlastní bezpečnostní funkce PFL splňuje požadavky úrovně vlastností PL d, lze tyto roboty bez dalších bezpečnostních bariér nebo spínačů používat v úlohách, kde by mohlo dojít k lehkým zraněním, ale četnost vystavení nebezpečným podmínkám je malá. Znovu je třeba připomenout, že vždy je nutné posuzovat celé pracoviště, tedy včetně chapadel, nástrojů a manipulovaných předmětů. Z hlediska implementace specifikace ISO TS 15066 je možné funkci PFL bez omezení použít v oblasti, kde obsluha ucítí dotyk robotu, ale ten jí nezpůsobí bolest. V oblasti, kde už je kolize s robotem bolestivá, ale ještě nezpůsobí žádné zranění, je možné funkci PFL použít s podmínkou malé četnosti výskytu takových situací. Může-li dojít k lehkému zranění, je nutné funkci PFL doplnit o vhodné bezpečnostní kryty nebo spínače. Hrozí-li riziko závažných zranění, nelze funkci PFL použít vůbec a bezpečnost musí být zajištěna jiným způsobem. Posuzování rizika je stejné jako u klasických průmyslových robotů. Navíc je ještě nutné podle ISO TS 15066 posoudit zamýšlené a předvídatelné kontakty robotu s obsluhou, určit typ kontaktu (přechodný, kvazistatický), část těla, na níž může dojít ke kontaktu, a četnost kontaktů. Podle přílohy A specifikace ISO TS 15066 je třeba v první řadě zabránit kontaktu robotu s částmi těla výše, než je krk. Nejde-li to jinak, je nutné používat ochrannou helmu a štít chránící oči a obličej. Konstrukce robotu, včetně chapadla nebo nástroje, musí zajistit, že při pohybu robotu nemůže dojít ke skřípnutí části těla mezi pohybující se části, a uspořádání pracoviště musí zajistit, že k tomu nemůže dojít ani mezi robotem a částmi pracoviště nebo stěnou. Pracoviště se validuje počítačovými simulacemi, zkouškami při využití snímačů síly nebo předmětů, které modelují části těla (např. zmražené párky místo prstů obsluhy). Počítá se s tím, že tato část specifikace bude dále upravována, aby validace byla ještě jednodušší a jednoznačnější.Co udělat pro to, aby u robotu mohla být uplatněna funkce PFL? Je třeba se vyvarovat všech míst, kde by mohlo dojít ke skřípnutí části těla. Konstrukčně je třeba omezit pohyb robotu tak, aby nemohl dosáhnout na citlivé části těla, zejména na krk a hlavu. Dále je výhodné konstrukčně omezit momenty setrvačnosti pohyblivých součástí robotu. Energii působící při kontaktu omezí zmenšení rychlosti pohybu robotu a vzniku zranění lze předejít zvětšením možných styčných ploch, které kontaktní sílu rozloží do větší plochy, nebo jejich změkčením (povrchovou úpravou). Opět je však třeba připomenout, že je zapotřebí posuzovat bezpečnost celého pracoviště, nikoliv robotu samotného.Možné prostředky ke snížení rizika jsou shrnuty v tab. 2. Využít lze všechny, ale doporučuje se využívat zejména ty v horních řádcích, směrem dolů jde o prostředky doplňující a pomocné, které riziko sice snižují, ale samy o sobě nikoliv dostatečně. ZávěrRoberta Nelson Sheaová konstatovala, že kolaborativní roboty jsou stále ještě poměrně nové a bezpečnostní standardy teprve vznikají. Mají-li být roboty používány v přímé interakci s člověkem bez ochranného oplocení a jiných bezpečnostních systémů, musí být samy vybaveny bezpečnostními funkcemi, spínači a systémy. Není ovšem možné tvrdit, že robot vybavený bezpečnostním systémem je vždy bezpečný. V každém případě je třeba udělat důkladnou analýzu rizik a posuzovat bezpečnost celého pracoviště. (S využitím podkladů firmy Universal Robots a záznamu přednášky Roberty Nelson Sheaové, prosinec 2016.) Literatura:[1] RETHINK ROBOTICS, INC. Nové přístupy k bezpečnosti robotů. Automa. Děčín, 2016, (6), 22–23. ISSN 1210-9592.Petr BartošíkObr. 1. Roberta Nelson Sheaová, Global Technical Compliance Officer, Universal Robots Tab. 1. Přehled norem uplatňovaných při posuzování bezpečnosti pracovišť s robotyČSN EN ISO 12100 (83 3001)Bezpečnost strojních zařízení – Všeobecné zásady pro konstrukci – Posouzení rizika a snižování rizikaČSN EN ISO 13849-1 (83 3205)Bezpečnost strojních zařízení – Bezpečnostní části ovládacích systémů – Část 1: Obecné zásady pro konstrukciČSN EN ISO 13850 (83 3311)Bezpečnost strojních zařízení – Nouzové zastavení – Zásady pro konstrukciISO 14118Safety of machinery – Prevention of unexpected start-up (neharmonizovaná; jako ČSN nepřevzata)ČSN EN ISO 13857 (83 3212)Bezpečnost strojních zařízení – Bezpečné vzdálenosti k zamezení dosahu do nebezpečných prostor horními a dolními končetinamiČSN EN ISO 13855 (83 3303)Bezpečnost strojních zařízení – Umístění ochranných zařízení s ohledem na rychlosti přiblížení částí lidského tělaČSN EN ISO 10218-1 (18 6502)Roboty a robotická zařízení – Požadavky na bezpečnost průmyslových robotů – Část 1: RobotyČSN EN ISO 10218-2 (18 6502)Roboty a robotická zařízení – Požadavky na bezpečnost průmyslových robotů – Část 2: Systémy robotů a integrace Tab. 2. Opatření pro zajištění bezpečnosti pracovišť s kolaborativními roboty OpatřeníPopis PoznámkaBezpečná konstrukce (zajišťuje výrobce robotu, chapadla, nástroje)eliminaceeliminace nebezpečí skřípnutí nebo nebezpečného dotyku; v této části je nutný také správný návrh celého pracoviště náhradaméně nebezpečné materiály, omezení energie, rychlosti, rozsahu pohybu omezení interakcívyloučení dotyku s obsluhou, zvláště dotyku s citlivými částmi těla (omezení rozsahu pohybu) Bezpečnostní prostředky a doplňující opatřeníbezpečnostní prostředkykryty, zámky, mříže, bezpečnostní spínače, funkce a systémyparametry je třeba nastavit podle konkrétních podmínekdoplňující opatřenínouzové zastavení, bezpečné odpojení momentu, zabezpečení přístupu, možnosti úniku z nebezpečné zóny, prevence pádu Opatření na straně uživatelevýstražná zařízenísignální světla, majáky, sirény, bezpečnostní tabulky a značení administrativní opatřeníSOP, školení, inspekce, kontroly bezpečnosti práce osobní ochranné prostředkyochranný oděv, boty, brýle, rukavice apod.   

Využití cloud computingu při optimalizaci strojů

Článek popisuje možnosti využití cloud computingu v průmyslové automatizaci a zabývá se zejména implementací cloudových služeb v řídicích systémech. Ten, kdo vážně uvažuje o zavedení principů chytré výroby, najde v tomto způsobu zpracování dat mnoho výhod.  Společným cílem výrobců i uživatelů strojů je neustálé zlepšování jejich vlastností. Základním motivem je zvyšování produktivity a kvality výroby a snižování energetické náročnosti, celkových pořizovacích nákladů a požadavků na údržbu (v současné době často zmiňovaná prediktivní údržba). S postupujícím prorůstáním informačních systémů do výroby se naskýtá možnost využít pokročilé algoritmy, které se původně využívaly výhradně ve světě informatiky, neboť řídicí systémy v minulosti neměly dostatečný výpočetní výkon. Představme si např. využití neuronových sítí včetně algoritmů typu deep learning při optimalizaci trajektorie obráběcího nástroje, využití pokročilých statistických a stochastických metod při hledání závislostí poruch na různých vzorcích chování obsluhy apod. Jak se projeví např. odlehčení rámu stroje na dlouhodobé přesnosti a opakovatelnosti výroby? Jaké rychlosti pohonů ještě nezpůsobí nadměrné opotřebování pohyblivých částí? Za jak dlouho se sníží přesnost opakovatelného polohování na hranici stanovených parametrů stroje? Bude-li se uživatel vývojem a optimalizací stroje zabývat skutečně vážně, bude nutné kontinuálně měřit velké množství parametrů přímo na stroji, získaná data v reálném čase vyhodnocovat a nastavení stroje neustále přizpůsobovat aktuální situaci. Má-li možnost takto naměřené hodnoty vyhodnocovat, může např. zvýšit přesnost obrábění teplotní kompenzací měření polohy u vysoce přesných obráběcích strojů, usuzovat na stav ložisek vyhodnocováním chvění statoru v motorech, přizpůsobit rychlost práce kooperativního robotu tempu obsluhy či kontinuálně upravovat technologický postup nebo recepturu na základě výsledků chemické analýzy použité suroviny. Soudobé technické prostředky mnohonásobně překračují požadavky zažitých principů, kdy připojené senzory pouze ukládaly data, která nebyla v horším případě využívána vůbec, v lepším případě mohl technolog malou část naměřených hodnot vynést do grafu a diskutovat s kolegy o dalším postupu a dopadech změny některého z parametrů stroje. S využitím obrovských výpočetních výkonů moderních počítačů lze k tomuto problému přistoupit zcela odlišně. Naměřené hodnoty lze přímo v řídicím systému stroje předzpracovat a následně je poskytnout výpočetní aplikaci umístěné na serveru, která tato data detailně analyzuje. Výsledek této analýzy server poskytne nejen zpět stroji, ale i všem zainteresovaným stranám, které mají o tyto informace zájem (tj. např. údržbě, systému plánování výroby, pracovníkům kvality, managementu atd.). V tomto kontextu představuje cloud computing způsob poskytování výpočetních zdrojů (např. hardwaru nebo analytických a komunikačních služeb) prostřednictvím internetu či intranetu. Uživatel zmíněných služeb se tak nemusí starat o jejich implementaci či údržbu a kromě toho je možné pomocí standardizovaných komunikačních protokolů jednoduše komunikovat s různými druhy zařízení. Tento přístup navíc umožňuje oddělit vývoj průmyslové aplikace od vývoje cloudové služby.  Není cloud jako cloud Před detailním popisem přenosových protokolů a konkrétního řešení cloud computingu, věnujme pozornost cloudům jako takovým. Značná část lidí v průmyslu je totiž aktuálně ke cloudovým službám skeptická. Nejčastěji uváděným důvodem bývá bezpečnost dat. Mnozí se domnívají, že použití cloudové služby automaticky znamená ukládání citlivých výrobních dat na veřejně dostupná úložiště, kde jsou data snadno zneužitelná. Ve skutečnosti však existuje více možností: cloudové služby lze provozovat nejen ve veřejných cloudech (zde jsou výpočetní zdroje a datová úložiště sdíleny různými uživateli), ale i v tzv. privátních cloudech (zde jsou naopak tyto zdroje dostupné výlučně předem stanovenému okruhu uživatelů – typicky to bývá jedna konkrétní společnost). V tomto případě je služba provozována uvnitř podnikové sítě, kde platí identická bezpečnostní opatření jako kdekoliv jinde v podnikové síti. Tato síť většinou bývá zcela oddělena od internetu a často je vyhrazena jen pro účely komunikace výrobních zařízení (komunikace M2M – machine-to-machine communication). Je-li tedy podniková síť dostatečně zabezpečena, může být privátní cloud vhodným řešením. V jiných případech je naopak namístě zvážit, zda podnikový bezpečnostní technik opravdu může zabezpečit síť tak, jak to dokáže skupina expertů pracující pro některého z poskytovatelů veřejných cloudů. Pro úplnost uveďme příklady aktuálně největších cloudových služeb a jejich poskytovatelů, kteří jsou připraveni pro spolupráci s průmyslovými podniky a nabízejí podporu příslušných průmyslových komunikačních protokolů. Jsou jimi Microsoft Azure, Amazon Web Services a SAP HANA. Nejpoužívanější cloudové protokoly jsou tyto: –   MQTT (Message Queue Telemetry Transport): velmi jednoduchý a rychle implementovatelný protokol s malými požadavky na výpočetní výkon, vhodný i pro použití v sítích s nižší propustností. Specifikace neobsahuje bezpečnostní model, což lze brát jako výhodu, neboť je na něj možné použít vždy nejaktuálnější verzi šifrovacích protokolů (aktuálně např. TLS 1.2). Protokol umožňuje implementaci autentizace uživatelů a autorizaci na úrovni objektů topics (dat). –   AMQP (Advanced Message Queuing Protocol): oproti MQTT nabízí větší variabilitu a širší možnosti, avšak výměnou za složitější implementaci. Protokol je vhodný zejména do podnikových aplikací. Lze implementovat autentizaci uživatelů a autorizaci na úrovni objektů topics (dat). –   OPC UA (OPC Unified Architecture): tradiční protokol typu client/server pro průmyslovou automatizaci, který je rozšířen o koncept publisher/subscriber, a vyhovuje tedy i koncepci cloudů. Lze implementovat autentizaci uživatelů. Podpora ze strany poskytovatelů veřejných cloudů se rychle rozšiřuje. Každý ze zmíněných protokolů pracuje na principu publisher/subscriber. Účastník komunikace může data buď ostatním účastníkům poskytovat (publisher), nebo je od ostatních přijímat (subscriber), má-li však pro příjem těchto dat příslušné oprávnění. Krása této myšlenky spočívá v tom, že je možné velmi dobře oddělit jednotlivé části aplikace a logicky je pospojovat datovými toky. Jednotliví účastníci přitom o sobě vůbec nemusí vědět, mají pouze přidělena oprávnění pro jednotlivé datové toky. Tato koncepce mj. umožňuje jednoduše přidávat i odebírat účastníky komunikace. Jestliže tedy např. teploměr změří aktuální teplotu motoru, bude tento údaj zařízením typu publisher automaticky zaslán všem účastníkům s rolí subscriber, kteří o tuto informaci mají zájem. O automatické zasílání těchto dat se stará služba nazvaná Message broker (obr. 1).  V čem spočívají služby pro cloud computing? Představme si popsaný princip komunikace na jednoduchém příkladu vyhodnocování kondice motoru. Naměřené hodnoty ze snímačů teploty a vibrací motoru lze jednoduše posílat do cloudové služby, která je bude v reál­ném čase zpracovávat a vyhodnocovat časovou závislost frekvenčního spektra vibrací na průběhu oteplování motoru – jde tedy o výpočetně poměrně náročnou operaci nad velkým množstvím dat, neboť v podniku může být takových motorů mnoho. Objeví-li cloudová služba problematické chování typické např. pro opotřebovaná ložiska, vyšle patřičnou alarmovou informaci všem relevantním uživatelům (stroji, operátorovi, údržbě, archivační databázi alarmů atd.). Tuto cloudovou službu lze přitom vyvíjet nezávisle na tom, kolik dat bude třeba analyzovat (na kolika procesorech bude služba provozována) nebo na jaké hardwarové platformě pracuje řídicí systém stroje. Její vývoj i provozování je tedy možné zcela oddělit od výrobních zařízení. Bude-li uživatel ještě kreativnější, může přemýšlet o mnohem netradičnějších korelacích, které však mohou být pro řízení výroby velmi užitečné. Uživatel může např. vyhodnocovat závislost kvality výroby na třech veličinách, jež jsou na první pohled zcela nesourodé: počasí v dané lokalitě (teplota či vlhkost v hale), aktuální kurzu dolaru (kvalita suroviny od dodavatele) a výsledek hokejového zápasu ze včerejšího dne (únava obsluhy). Tyto závislosti nelze jednoduše předpokládat, avšak vyhodnocení možných následků a prediktivní opatření mohou mít rozhodující vliv na kvalitu výroby a produktivitu. Řešením takového komplexního zadání může být použití kognitivních metod a dalších principů umělé inteligence. V současnosti vzniká již poměrně velké množství komerčně dostupných služeb pro cloud computing – za všechny jmenujme např. Watson společnosti IBM, která dokáže rozpoznat nečekané souvislosti v datech, vizualizovat „velká data“, umí porozumět významu a kontextu mluveného slova atd. Vývoj podobných pokročilých analytických metod se vymyká možnostem výrobců strojů. V budoucnu bude proto podobných služeb pro cloud computing přibývat, současně s rostoucí mírou akceptace ze strany průmyslových podniků.  TwinCAT Analytics Dobrým příkladem služby pro cloud computing ve strojích je systém TwinCAT Analytics (obr. 2) od společnosti Beckhoff, německého výrobce řídicích systémů. Celá platforma řízení Beckhoff je koncipována jako průmyslové PC, které řídí stroj pomocí softwarového PLC. Vzhledem k tomu, že současná PC mají dostatečný výkon, lze data s naměřenými hodnotami nejdříve předzpracovat přímo ve stroji a do cloudu již zasílat menší množství dat. Zmenší se tak celkové vytížení komunikační sítě. Pro komunikaci s cloudem lze použít kterýkoliv z již jmenovaných cloudových protokolů, nejčastěji však uživatelé volí OPC UA. Software TwinCAT Analytics může běžet nejen na stroji, ale i na cloudovém serveru, kde bude vyhodnocovat přijatá data od jednotlivých strojů. Výhodou tohoto přístupu je, že programátor může pro vytvoření potřebných analytických algoritmů použít stejné programovací prostředí, které používá při programování PLC. Alternativou k uživatelskému vývoji vlastních algoritmů je možnost použít již připravené knihovny analytických funkcí TwinCAT Analytics Library či Condition Monitoring Library, jež nabízejí pokročilé analytické funkce (Fourierova spektrální analýza, obálková analýza), statistické funkce (momentové charakteristiky, kvantily), klasifikátory (diskrétní, bayesovské) a další. Kdyby uživatelům nestačily ani tyto pokročilé knihovny, je možné naprogramovat vlastní funkce, ať už s použitím běžných jazyků pro PLC, nebo pomocí C++. Podstatná je přitom skutečnost, že TwinCAT je systém tzv. tvrdého reálného času (hard real time system). Je tedy vhodný pro online analýzu většího množství dat při zaručené době odezvy. Kdyby se uživatel nespokojil ani s těmito možnostmi, lze do TwinCAT importovat analytický model vytvořený v prostředí Matlab Simulink nebo vizualizovat data pomocí Scope View Professional. Beckhoff nedávno představil zajímavé zařízení EK9160 (obr. 3). Pomocí tohoto komunikačního modulu pro internet věcí (IoT Coupler) lze bez nutnosti jakéhokoliv programování okamžitě posílat naměřené hodnoty do cloudu. K zařízení se připojují běžné terminály se vstupy či výstupy a veškerá komunikace je realizována automaticky. Zařízení se konfiguruje jednoduchým webovým rozhraním. EK9160 navíc disponuje vestavěnou pamětí, která funguje jako dočasné úložiště pro případ výpadku komunikace. V okamžiku obnovení spojení se tato data automaticky odešlou do cloudu.  Závěr Kdo vážně uvažuje o implementaci principů Industry 4.0, najde v cloud computingu mnoho výhod, ať už jsou to nové možnosti optimalizace parametrů stroje, okamžitá reakce na změny ve výrobě či v okolním prostředí, nebo předcházení poruchovým stavům. Předpokládá se, že v budoucnu budou pomocí cloudových služeb komunikovat stroje běžně. K největším výhodám patří nezávislost na použité platformě, možnost decentralizace vývoje průmyslových aplikací a také možnost flexibilní implementace cloudových služeb podle potřeb a aktuálního počtu současně pracujících výrobních zařízení.  Tomáš Halva, Beckhoff Automation Obr. 1. Čtyři způsoby komunikace s cloudem Obr. 2. Bloková struktura TwinCAT AnalyticsObr. 3. IoTCoupler Beckhoff EK916 

Příběh firmy TOS Varnsdorf

V seriálu Vyprávějte příběh své firmy tentokrát představujeme tradičního výrobce obráběcích strojů TOS Varnsdorf. S generálním ředitelem této firmy Janem Rýdlem mladším jsme si povídali hlavně o tom, jaké výzvy čekaly na firmu s dobrým jménem na trzích po privatizaci v 90. letech minulého století.   Mohl byste se podívat do minulosti? Jak vlastně vznikla firma TOS Varnsdorf? Počátky naší společnosti sahají až do roku 1903, kdy byla ve Varnsdorfu založena společnost Strojírny Arno Plauert. Firma tedy navazuje na dlouhodobou tradici výroby obráběcích strojů zde, ve Varnsdorfu. V roce 1945 byl podnik zestátněn a v roce 1950 vznikla společnost TOS Varnsdorf jako národní podnik, jehož nosným programem se stala výroba horizontálních vyvrtávacích strojů, takzvaných horizontek.Obr. 1. Ředitel TOS Vansdorf, a. s., Ing. Jan Rýdl mladší   Jak se firma TOS Varnsdorf uplatnila v tržní ekonomice? Jak prošla privatizací v 90. letech minulého století? Novodobá historie naší společnosti se začíná datovat až od roku 1995, kdy byl podnik privatizován formou přímého prodeje a vznikla tak společnost TOS Varnsdorf s. r. o., která v roce 1996 změnila svoji právní formu na akciovou společnost. Velkou výhodou TOS Varnsdorf bylo, že firmu při privatizaci koupila úzká ryze česká skupina investorů, kteří měli jasně určenou strategii rozvoje společnosti založenou na tradici výroby „horizontek“. Firma nemusela vymýšlet svůj nosný program, ale naopak mohla těžit ze své tradice a dobrého jména českého strojírenství ve světě. Nicméně jeden obrovský úkol tu stál před novým mana­gementem – naučit se obchodovat!   Jak se firma vyvíjela, jakými obdobími procházela? Jak se měnily vnější podmínky? S novým vedením, do jehož čela se postavil můj otec Jan Rýdl, přišly do firmy zásadní změny. Firma se musela přizpůsobit novým, tržním podmínkám. Během několika málo let byla firma zeštíhlena. Přitom byl kladen důraz na hlavní výrobní program, vývojové kapacity a především investice do výrobní základny, které byly do té doby dlouhodobě zanedbávány. Pro rozvoj firmy bylo klíčové vybudovat vlastní distribuční síť. TOS Varnsdorf historicky patřil k velkým exportérům – na zahraniční trhy vždy směřovalo zhruba 80 % veškeré produkce. V minulosti se o prodejní činnosti staraly podniky zahraničního obchodu, takzvané PZO, které však po revoluci přestaly postupně fungovat. TOS Varnsdorf se tak musel naučit prodávat svou produkci sám. K tomu bylo nutné vytvořit obchodní modely a nalézt vhodné partnery pro zastupování na zahraničních trzích. V neposlední řadě jsme museli získat pro práci ve firmě kvalitní a jazykově vybavené odborníky.   Jaké je krédo firmy? Jakými zásadami se řídíte při obchodování, získávání zakázek? Naše firma nemá speciálně stanovené krédo nebo zásady pro obchodování ve vztahu k našim zákazníkům. Máme sice definované Desatero chování manažerů a Kodex zaměstnance, obojí je však spíše deklarací budování firemní kultury, která musí být založena na slušném chování, respektu, píli, kázni a zodpovědnosti. Pakliže tyto principy fungují uvnitř firmy, automaticky je každý přenáší i do vztahu se svými zákazníky. Vzájemný obchod, má-li být dlouhodobě udržitelný, musí fungovat na strategii „win-win“. Obdobně, ale mnohem složitěji to funguje i v mezilidských vztazích. A proto máme přece jen jedno krédo ve vztahu k zaměstnancům, a to: „Neumíš-li, pomůžeme, nevíš-li, poradíme, nechceš-li, nepotřebujeme tě!“   Které období bylo pro vaši firmu nejtěžší? Kdy jste museli učinit těžká nebo zásadní rozhodnutí? Složitých období v životě je v každé společnosti spousta a v zásadě platí, že těžká rozhodnutí musíte činit nejen v době, kdy se firmě nedaří, ale i v době, kdy se jí daří. Nicméně platí, že v období špatné finanční situace je na manažery společnosti vyvíjen zvláště velký tlak. Pro nás byly důležitými milníky roky, kdy náš obor zasáhla prudká recese, která významně ovlivnila naše hospodaření. Mezi takové patřily například roky 2003 nebo 2009. V druhém případě byla situace navíc komplikována i tím, že jsme v té době byli zatíženi vysokým úvěrem, který vznikl výkupem podílu majoritního akcionáře. Kromě toho se světová ekonomika zmítala v kotrmelcích způsobených prasknutím realitní bubliny a pádem několika velkých finančních institucí.   Ve které době šlo podnikání nejlépe? Nejlépe se nám dařilo v období mezi lety 2005 a 2008, kdy jsme se vezli na vlně globálního růstu a zákazníci nám doslova brali stroje pod rukama. V roce 2008 tak naše firma dosáhla doposud nepřekonaných tržeb v celkové úrovni přesahující tři miliardy korun.   Jak se firma rozvíjí odborně? Jak si udržujete potřebný přehled o tom, jak se váš obor vyvíjí? K tomu, abychom se udrželi na špičce v našem oboru, je nezbytné udržovat vysoké tempo inovací a neustále sledovat nejnovější trendy. A to nejen v oboru výroby obráběcích strojů a technologického příslušenství k nim, ale i vývoje nástrojů, nových technologií, využití vlastností nových materiálů a podobně. Proto máme ve firmě silné vývojové oddělení, které čítá zhruba 40 pracovníků, a ročně do vývoje investujeme 60 až 80 milionů korun. Poznatky o tom, kam směrovat naše vývojové aktivity, sbíráme přímo z trhů od našich zákazníků a zástupců a rovněž se každoročně účastníme mnoha mezinárodních strojírenských veletrhů po celém světě. Významným zdrojem informací je tradiční mezinárodní technická konference, kterou pořádáme každoročně v sídle naší společnosti v rámci takzvaných TOSday a TOSmeet. Na konferenci zveme všechny naše zástupce k diskusi nad vývojem trhů a jejich požadavků na inovace produktů.   Jak se v průběhu let rozšiřoval sortiment vyráběných strojů a zařízení firmy TOS Varnsdorf? Snažíme se nejen modernizovat stávající sortiment vyráběných strojů, ale nadále portfolio produktů rozšiřovat. Jenom za posledních pět let jsme dokázali na trh uvést pět zcela nových strojů, což je v kategorii našich produktů zcela unikátní. Ruku v ruce s technickým rozvojem produktů musí jít i rozvoj naší vlastní výrobní základny, do které každoročně investujeme okolo 100 milionů korun. Tyto investice jsou zcela nezbytné pro to, abychom dokázali splnit náročné podmínky pro přesné obrábění klíčových dílců pro stavbu našich vlastních strojů. Obr. 2. Horizontální vyvrtávací a obráběcí stroj typu WHT 110 ze soudobé produkce TOS Varnsdorf Kolik lidí nyní pracuje ve firmě TOS Varnsdorf? V současné době u nás ve firmě pracuje 486 zaměstnanců. Spolu s našimi dceřinými společnostmi zaměstnáváme více než 800 lidí.   Jak se daří získávat do firmy pracovníky s odbornou kvalifikací? Je jasné, že pro naplnění cílů firmy je nezbytné mít i kvalitní pracovníky. Těch je ale stále nedostatek. Proto dlouhodobě spolupracujeme s technickými vysokými školami v Praze, Liberci a Ústí nad Labem, odkud se nám daří získávat inženýry, techniky. Problém je ale s obsazováním technických profesí, kde státní vzdělávací systém není schopen nabídnout absolventy s požadovaným odborným vzděláním a praktickými dovednostmi. Proto jsme se rozhodli vzít tuto roli na sebe a v roce 2016 jsme otevřeli vlastní soukromou Střední průmyslovou školu TOS Varnsdorf, kde si vychováváme novou generaci techniků, kteří budou schopni převzít štafetu více než stoleté výroby obráběcích strojů ve Varnsdorfu.   Řídí firmu technici, nebo lidé s manažerským vzděláním? Řídit firmu s 500 zaměstnanci musí skuteční manažeři. Tím, že jsme výrobní firma, máme ve vrcholovém vedení samozřejmě i techniky, kteří ale již prošli mnoha školeními a vzdělávacími kurzy a dobře si osvojili potřebné manažerské znalosti a dovednosti. Pomocí vzdělávacích kurzů se snažíme rozvíjet „měkké“ dovednosti všech pracovníků na řídicích pozicích ve firmě. Protože práce s lidmi není výsadou vrcholového managementu, ale týká se všech článků řízení a podle mého soudu patří mezi nejtěžší úkoly řízení firmy. Je jasné, že sebelepší manažerské vzdělání neudělá z člověka dobrého manažera, k tomu potřebuje vrozené schopnosti, nicméně hůře se z manažera dělá technik. To mohu dokumentovat sám na sobě, kdy s ekonomickým vzděláním je ze mě po dvaceti letech působení ve firmě „poučený technik amatér“.   Jak se daří firmě v současné době? V současné době vyrábíme zhruba 110 až 120 strojů ročně, které prodáváme do více než 40 zemí světa. Roční tržby dosahují výše od 1,5 do 1,8 miliardy korun. Abychom dokázali efektivně fungovat a obsluhovat vzdálené a velké trhy, založili jsme postupně vlastní výrobní podniky v čínském Kunmingu, ruském Jekatěrinburgu a tchajwanském Taichungu. K tomu disponujeme i vlastními obchodními a servisními organizacemi v Atlantě (USA), v Petrohradě (Rusko), v Šanghaji (Čína) a v Popradě (Slovensko).   Jaké jsou plány vaší firmy do budoucna? V budoucnu se chceme zaměřit na doplnění našeho sortimentu výrobků o kompletní řadu rychlých obráběcích center se špičkovými technickými parametry, které odpovídají nejnovějším trendům v oblasti progresivních metod obrábění kovů. Naším cílem je dále rozšiřovat paletu technologického příslušenství, jako jsou frézovací hlavy nebo automatizované prvky pro výměnu nástrojů, palet a příslušenství. Obr. 3. Soukromá Střední průmyslová škola TOS Varnsdorf vychovává pro firmu novou generaci techniků Na jaké nové směry v oboru automatizace obrábění se zaměřujete? Klíčem k úspěchu může být aplikace prvků nové průmyslové revoluce známé pod označením průmysl 4.0, kterou pečlivě sledujeme a snažíme se ji implementovat do našich strojů. Příkladem může být vývoj prostředí TOS Control, které umožňuje integrovat do ovládacího pultu stroje mnoho funkcí: řídicí systém stroje, práci s dokumenty, sledování technologického využití stroje, diagnostiku zařízení a mnoho dalších funkcí. Stále významnější roli hraje také eliminace prostojů na strojích způsobených například nutnou kontrolou přesnosti obrábění a následnou korekcí odchylek v řídicím systému stroje. Tyto kontroly již dnes umíme řešit bez nutnosti odepnutí obrobku ze stroje za pomoci takzvaného in-procesního měření. Zjednodušeně řečeno, chceme se zaměřit nejen na stroje jako takové, ale i na služby, které k nim nabízíme.   Jaké zkušenosti jste za dobu působení ve firmě nabyl? Co Vám práce pro ni přinesla? Zkušenosti člověk nabývá celý život. Právě neustálým učením se můžeme posouvat kupředu. Nevěřím lidem, kteří tvrdí, že je již nic nepřekvapí. Mě překvapuje každý den stále něco nového a jsem za to rád. Práce mi přinesla pocit, že dělám něco, co má smysl, pocit seberealizace, ale i tíhu odpovědnosti. Snažím se nežít v iluzích, ale v realitě. Mít vizi, stanovovat si cíle a definovat strategie k jejich dosažení. Tak pracuji já sám a tak chci vést i TOS Varnsdorf. Rozhovor vedla Eva Vaculíková.

Univerzální simulační model obecného výrobního úseku

Jednou z časově i odborně náročných fází realizace simulační studie je tvorba simulačního modelu. Přes snahu tento proces automatizovat [1] a tím i urychlit byla doposud vyvinuta řešení, která většinou nelze využít obecně bez ohledu na předmět simulace (typ výrobního systému nahrazovaného modelem). Tyto automatizační mechanismy se spíše zaměřují na samotnou práci v simulačním prostředí (software), kde je snahou nahradit opakované rutinní činnosti algoritmem, který vykoná (část) sestavení simulačního modelu automaticky. Alternativní přístup prezentuje tento příspěvek, který pojednává o simulačním modelu umožňujícím na základě vhodné parametrizace rekonstruovat v simulačním prostředí materiálový tok, jehož charakteristiky mohou mít libovolný tvar a hodnoty. Universal simulation model of a general production section: One of the phases within realization of a simulation project is the creation of simulation model itself. Despite the effort to automate [1] and thus accelerate this process, so far, solutions have been developed, which usually cannot be generally applied regardless of the subject of simulation (type of the production system which is to be imitated by the model). These automation mechanisms are more focused on the use of the particular simulation software while trying to replace routine repetitive activities by an algorithm which accomplishes (part of) the creation of the simulation model automatically. An alternative approach is presented in this article, which deals with a simulation model that allows to reconstruct material flow (simulated by the use of a suitable software) of arbitrary form and readings of its characteristics based on appropriate parameterization.1. ÚvodČasto řešená úloha, a to nejen v automobilovém průmyslu, který patří mezi průkopníky ve využití simulace materiálového toku a v inovacích přístupů k němu (za účelem optimalizace testovaných výrobních a logistických procesů), je posouzení nutné kapacity pro mezioperační zásoby oddělující technologické úseky (typicky svařovnu, lakovnu a montáž) a také ověření náběhových a výběhových scénářů, kdy je v průběhu času plynule měněn výrobní program (vzájemný podíl typů výrobků, které vyžadují odlišné technologické postupy, řídí se jinou logikou materiálového toku, směnovým režimem výroby atd.) [2]. Obvykle je nutné posoudit desítky až stovky scénářů, které se liší v zásadních parametrech – vyjádřitelných numericky, jako jsou plán výroby, směnový režim v jednotlivých výrobních úsecích či technologické časy (coby funkce typu výrobku pro každou operaci), nebo v parametrech logických, jako jsou pravidla řízení materiálového toku a další.Vytvářet detailní simulační model, který zohlední veškeré tyto parametry, je možné, avšak často nevyhovující vzhledem k časovému rámci vyhrazenému pro provedení simulačních experimentů a zpracování jejich výsledků [3]. Navíc takový model často není univerzální, a tudíž ani opakovatelně využitelný v příštích projektech.Řešením tohoto problému je vytvoření simulačního modelu, jehož pouhou parametrizací (nikoliv úpravou struktury) lze dosáhnout ve značném rozsahu změn chování, které ve smyslu validace odpovídají požadovaným parametrům materiálového toku, resp. impulzů (např. odvolávek materiálu). Stejně jako první otázka při realizaci simulační studie zjišťuje, zda je vůbec metoda simulace vhodným přístupem k řešení problému, i v případě návrhu popisovaného modelu byl nejprve proveden kritický rozbor dostupných funkcí základních prvků použitého simulačního softwaru (Plant Simulation) s ohledem na dosažitelnost variability jejich chování. 2. Požadavky na univerzální simulační modelStandardní prvek source pro generování entit, jež reprezentují jednotky (diskrétního) materiálového toku v prostředí Plant Simulation, umožňuje variabilní parametrizaci, díky které jsou typy entit materiálu generovány podle pevného výrobního programu, náhodně nebo cyklicky, a to v konstantních či (pseudo)náhodných časových intervalech, popř. podle přesně stanoveného harmonogramu. Nevýhodou je relativně nesnadná parametrizace v případě komplexních scénářů, které navíc mají zahrnovat např. dodržení směnových režimů, korekci podle dosažené produkce v definovaných časových intervalech vzhledem k zohlednění náhodných prostojů atd. Na obr. 1 jsou zachyceny jednotlivé požadavky na takovou funkci (vpravo) v porovnání se standardním řešením (vlevo).Obr. 1. Přehled rozsahu parametrizace standardního prvku a požadovaných funkcíDosažení těchto požadavků bylo řešeno ve dvou krocích. Prvním byl vývoj v prostředí Microsoft Excel, jehož výsledkem je šablona, podle níž je možné nejen přehledně nastavovat všechny parametry týkající se požadovaného způsobu generování materiálového toku, ale také validovat správnost a konzistenci zadaných parametrů. Uživatel tak ještě před převodem parametrů do prostředí Plant Simulation (mezi softwarem Plant Simulation a editorem Microsoft Excel je standardní komunikační rozhraní) získá grafický náhled, díky kterému lze snadněji validovat správnost následných výstupů simulačního modelu (obr. 2).Obr. 2. Prostředí pro parametrizaci generovaného materiálového toku vyvinuté v MS Excel Druhým krokem byl návrh a implementace konceptu v prostředí Plant Simulation. Hlavním požadavkem byla modularita univerzálního modelu. Vytvořený model tedy obsahuje šest modulů (viz číselné označení na obr. 3), z nichž pouze první dva jsou nezbytnou komponentou modelu, neboť zajišťují veškeré funkce spojené s parametrizací a statistickým sledováním dosahované produkce v průběhu simulace. Obr. 3. Modulární struktura univerzálního simulačního modelu Při aktivaci modulu 3 jsou za běhu k dispozici grafické charakteristiky materiálového toku, které usnadňují validaci modelu, resp. jeho požadovaného nastavení. Příklad těchto grafických analýz včetně vysvětlení informační hodnoty grafů je na obr. 4 až obr. 6. Rovněž moduly 4 a 5 jsou využitelné zejména ve fázi verifikace modelu s danými parametry. Zaznamenávají generované impulzy, které je následně možné vhodným nástrojem analyzovat a výsledné hodnoty porovnávat s požadovaným nastavením [4], [5]. Modul 6 je určen k průběžnému záznamu veškerých událostí v simulačním modelu. Při validaci modelu byl využit ve fázi ladění. Ponechán byl pro případné budoucí rozšíření modelu o další funkce, kdy bude opět nutné model odladit. Funkce modulů 3 až 6 je založena na tzv. instrumentaci modelu, tedy na rozšíření programu logického řízení o možnost záznamu provedení příslušných příkazů. Obr. 4. Počty typů na výstupu v jednotlivých dnechObr. 5. Přehled manka oproti plánované produkci v jednotlivých obdobíchObr. 6. Přehled časového profilu instancí na výstupu3. Další usnadňující funkceVýrazným usnadněním práce se simulačním modelem je využití již zmíněného parametrizačního prostředí v MS Excel. Pokud jde o parametrizaci, umožňuje navíc model ukládat neomezený počet alternativních scénářů, z nichž každý je reprezentován nejen parametry vztahujícími se k požadované produkci entit materiálového toku (či generování impulzů), ale také dalšími parametry nastavení modelu, jako jsou zejména:využitelnost (v procentech) a střední doba trvání prostojů;způsob zohlednění deficitu nebo přebytku, jichž bylo dosaženo náhodnými prostoji vykazujícími odchylku od stanovených parametrů využitelnosti a střední doby trvání, kdy:deficity (přebytky) nejsou korigovány,deficit je kompenzován v následujícím období navýšením původního plánu produkce – se zohledněním deficitního typu a jeho zařazení do výrobního plánu nadcházejícího období či bez ohledu na ně;tvorba sekvence při stanovení několika typů ve výrobním programu;způsob navazování produkce v následujícím období s ohledem na poslední typ předchozího období.Nastavitelné je rovněž využití či deaktivace jednotlivých modulů (viz předchozí kapitola), stejně jako možnost deaktivace celého modelu jako instance vložené coby dílčí model do celkového simulačního modelu určitého výrobního systému. I to jsou parametry, jejichž hodnoty lze zvolit v alternativních scénářích.Mezi jednotlivými scénáři je možné volit s využitím volně programovatelného uživatelského rozhraní (v prostředí Plant Simulation) – viz obr. 7. Parametry lze rovněž kopírovat z jednoho simulačního modelu do jeho dalších instancí v prostředí Plant Simulation pouhým přetažením (drag and drop). Odpadá tak relativně zdlouhavý proces nastavení hodnot veškerých parametrů. Obr. 7. Centrální parametrizace instancí simulačního modelu, varianty nastavení4. Využití v simulačních projektechVytvořený simulační model lze univerzálně využít jako dostatečnou náhradu, která zastupuje detailní model materiálového toku v určitém výrobním úseku. Již bylo naznačeno, že v automobilovém průmyslu jsou těmito úseky typicky oblast svařoven, lakoven a montážních hal. Schéma na obr. 8 ukazuje, že z pohledu materiálového toku, resp. jeho řízení podle určité logiky, je přípustná náhrada celého systému v místech tzv. evidenčních bodů, ve kterých je materiál při průchodu zaznamenán (přičemž záznamy mohou být následně analyzovány). Více o evidenčních bodech pojednává [4]. Vyvinutý model rovněž může namísto elementů materiálu v prostředí simulačního softwaru generovat signály, které lze využít pro spuštění příkazů řídících materiálový tok (prostřední část schématu).Obr. 8. Princip náhrady detailního modelu výrobního úseku univerzálním modelemVe smyslu tohoto principu byly v reálném projektu (simulační studie) nahrazeny detailní simulační modely úseků svařoven a montáží instancemi vyvinutého univerzálního simulačního modelu (obr. 9). Tyto instance generují elementy materiálového toku na straně svařoven a naopak vydávají signály pro vstup příslušných elementů (představujících karoserie) do oblasti montáže. Instance popisovaného modelu, řešené jako detailní simulační model na úrovni dopravníkové techniky, jsou rovněž použity v oblasti lakovny. V tomto případě je jejich úkolem změna logiky řízení simulovaného materiálového toku lakovnou v určitých časových okamžicích. Obr. 9. Náhrada detailních simulačních modelů úseků svařoven a montáží 5. ZávěrČlánek pojednává o univerzálním simulačním modelu, který dovoluje pomocí vhodné parametrizace rekonstruovat v simulačním prostředí materiálový tok, jehož charakteristiky mohou mít libovolný tvar a hodnoty. Detailní simulační model je tak možné nahradit jednodušší formou, která poskytuje dostatečnou přesnost charakteristik materiálového toku, resp. signálů pro řídicí logiku. Vyvinutý simulační model navíc obsahuje mnoho užitečných funkcí usnadňujících jeho nastavení, jako je rozhraní pro parametrizační tabulku v MS Excel nebo možnost zadat neomezený počet alternativních scénářů, které lze následně mezi jednotlivými instancemi kopírovat a přepínat mezi nimi.Další vývoj bude směřovat k doplňujícím algoritmům pro stanovení požadované sekvence typů generovaných elementů materiálového toku a s tím souvisejícímu rozšíření grafických výstupů, které již v současné verzi modelu poskytují užitečnou zpětnou vazbu o správné funkci modelu, a to jak během simulace, tak po jejím ukončení, kdy jsou grafy doplněny údaji o hodnotách statistik generované produkce. Literatura:[1] WENZEL, Sigrid, Markus RABE a Sven SPIECKERMANN. Verifikation und Validierung für die Simulation in Produktion und Logistik: Vorgehensmodelle und Techniken. Berlin: Springer, 2007. ISBN 978-354-0352-815.[2] CLAUSING, Matthias a Stefan HEINRICH. Mensch, Maschine, Material – die Standardisierung der Ablaufsimulation in der Automobilindustrie. ProduktDatenJournal [online]. Darmstadt: Prostep Ivip Verein, 2008, (1), s. 23–25 [cit. 2018-03-15]. ISSN 1436-0403. Dostupné z: https://www.simplan.de/wp-content/uploads/2008_01_ProduktDatenJournal.pdf[3] HLOSKA, Jiří. Optimalizace materiálového toku v hromadné výrobě simulačními metodami. Brno, 2014. Dizertační práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství. Vedoucí práce Miroslav Škopán.[4] ŠTOČEK, Jiří a Vladimír KARPETA. Systémová analýza dat o průchodu zakázky evidenčními body. Automa: časopis pro automatizační techniku. Praha: FCC Public, 2010, (6), s. 8–10. ISSN 1210- 9592.[5] HLOSKA, Jiří. Analýza a rekonstrukce logistických procesů pomocí simulačního metamodelu. 1, Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2011. In: Sborník přednášek XXXVII. mezinárodní konference dopravních, manipulačních, stavebních a zemědělských strojů: sborník přednášek: 14.–15. září 2011. Brno: VUT Brno, 2011, s. 91–94. ISBN 978-80-214-4323-5. Ing. Jiří Štoček, Ph.D.,odborný koordinátor pro virtuální plánování, ŠKODA AUTO a. s. (jiri.stocek@skoda-auto.cz), Ing. Jiří Hloska, Ph.D., specialista pro simulace, EDAG Production Solutions CZ s. r. o. (jiri.hloska@vutbr.cz) 

Kognitivní snímače v digitalizované výrobě

Fraunhoferův ústav IIS představil během veletrhu Hannover Messe 2018 početnou množinu zařízení a metod v oboru kognitivní snímačové techniky, pokládané ze jeden z pilířů při zavádění konceptu Industrie 4.0 a internetu věcí ve výrobním průmyslu.  Charakteristickým znakem konceptu Industrie 4.0 a internetu věcí (IoT) je propojování strojů, výrobních zařízení a procesů i celých výrobních linek nebo závodů a vytváření rozsáhlých sítí pro výměnu specifických uživatelských údajů. Důležitou úlohu v těchto konceptech mají inteligentní kognitivní (rozpoznávací) snímače (senzory). Jejich problematice se soustavně věnují odborníci ve Fraunhoferově ústavu pro integrované obvody IIS (Institut für Integrierte Schaltun­gen) v Norimberku, kteří vyvinuli špičková zařízení a metody k identifikaci, lokalizaci a komunikaci potřebné v oboru kognitivní snímačové techniky a systémů (sensorik). Při své práci došli k tomu, že samotná elektronika v současnosti již nevede ke špičkovému výrobku, a proto účelně zkombinovali hardware a software s progresivními technikami umělé inteligence a strojového učení. Obr. 1. Nové kognitivní snímače a systémy jsou před zavedením v průmyslu zkoušeny ve zkušebním a aplikačním středisku Fraunhoferova ústavu IIS v Norimberku (foto: Fraunhofer IIS) Současný stav Momentálně plní regály v obchodních domech zejména sériově vyráběné zboží. V budoucnu však budou výrobky individuálnější, v dlouhodobém výhledu budou některá odvětví dokonce nabízet produkty vyráběné kusově – tedy ve výrobních dávkách jeden kus. V automobilové výrobě není tento cílový stav příliš vzdálen – automobily se při výrobě individuálně upravují a vybavují podle přání zákazníka již nyní. Ve výrobním procesu toto ovšem s sebou nese mnoho problémů, které lze zvládnout pouze při použití postupů kognitivní snímačové techniky. Stručně řečeno se stavební díly musí identifikovat a lokalizovat a stroje a zařízení musí být schopné komunikovat mezi sebou a také s lidmi. To vyžaduje vhodnou automatizovanou uživatelskou výrobní logistiku obstarávající řízení rozhodovacích i výrobních procesů.  Řešení pro koncept Industrie 4.0 na příkladu montáže motoru Fraunhoferův ústav IIS nabízí k řešení uvedených úloh techniku a metody, které na veletrhu Hannover Messe 2018 představil na příkladu montáže motoru. Nabízené metody sahají od lokalizace přepravních vozíků za účelem zefektivnit skladovací postupy a zajistit dodávky patřičných motorů na odpovídající montážní stanici přes podporu montáže s inteligentním sledováním nástrojů, použití inteligentních zásobníků a vychystávacích systémů až po sledování stavu strojů. Optimalizace pracovních procesů na bázi snímaných údajů dat je přitom základem zvyšování produktivity celé továrny. Prostřednictvím nástrojů prediktivní analýzy (prognostická metoda pro stanovení budoucích událostí) lze údaje nashromážděné pomocí kognitivních snímačových systémů také využít k automatizaci řízení a sledování vnějšího dodavatelského řetězce.  Nervové buňky průmyslového internetu věcí „S kognitivní snímací technikou lze skutečně dosáhnout digitalizace výroby,“ zdůrazňuje prof. Dr. Albert Heuberger, obchodní ředitel Fraunhoferova ústavu IIS. „Kognitivní snímače jsou nervovými buňkami průmyslového internetu věcí (IIoT). Hodnoty sledovaných veličin nejen snímají, nýbrž naměřené údaje přímo vyhodnocují, činí podle nich inteligentní rozhodnutí a získanou informaci postupují podle potřeby dále. Fraunhoferův ústav IIS k tomu dodává konkrétní zařízení pro bezdrátovou komunikaci a lokalizaci v prostředí IIoT a IoT jako celku. K tomu, aby se správné údaje dostaly ve správný čas k použití na správném místě se v kognitivních snímačích využívají také metody strojového učení.“  Inteligentní zásobník si samostatně objednává doplnění Při montáži je např. na jedné straně důležité, aby dělník měl vždy v dosahu všechny potřebné díly a montážní pás se z důvodu chybějících montážních dílů nemusel zastavit. Na druhé straně by se nemělo skladovat více montážních dílů, než je nutné, protože tím rostou náklady na skladování. K tomu účelu vyvinuli odborníci ústavu IIS inteligentní zásobníky, které vědí, kde přesně se nacházejí a nakolik jsou naplněny, a podle stavu naplnění v případě potřeby automaticky objednají doplnění. Zásobníky komunikují prostřednictvím snímačové komunikační sítě s-net®, také vyvinuté ve Fraunhoferově ústavu IIS. Přitom bezdrátově komunikují jak mezi sebou, tak také s infrastrukturou a vytvářejí tímto způsobem síť typu multi-hope. Na mnohoúčelovém displeji poskytují své údaje rovněž pracovníkům v závodě – informují je tak např. o tom, když dorazí dodatečně objednaný plný zásobník. Údaje snímané zásobníky se ukládají do cloudu, kde jsou jako součást Big Data k dispozici pro analýzy.  Světlo vede skladníka labyrintem regálů Dělník na montáži potřebuje nejenom malé díly jako šrouby a matice, které lze uložit v příručních zásobnících, nýbrž také větší stavební díly, které se skladují v regálech obsluhovaných regálovými zakladači. K minimalizaci potřebného skladovacího prostoru se skladovací místa využívají flexibilně. V praxi to znamená, že tytéž montážní díly jsou v regálu uloženy pokaždé na jiném místě. Skladník je pro zrychlení práce naváděn světelným signálem optického naváděcího systému na místo v regálu, kde požadovaný produkt nalezne. Standardní optické naváděcí systémy typu pick-by-light se ovšem buď musí připojit kabelem, což znamená nesnáze při instalaci, nebo jejich baterie mají příliš malou výdrž. Při řešení projektu Pick-by-Local-Light (PbLL) je v ústavu IIS vyvíjen zcela nový vychystávací systém založený na bezdrátové snímačové síti, jejímž základem je i zde technika s-net®.  Závěr Všechna zařízení a metody prezentované Fraunhoferovým ústavem IIS na veletrhu Hannover Messe 2018 již byly podrobně vyzkoušeny v laboratořích ústavu (obr. 1) a dosáhly natolik vysokého stupně zralosti, že bylo možné začít s jejich ověřováním, spojeným s další optimalizací, v pilotních projektech v průmyslu. V současnosti běží pilotní projekty v automobilce BMW a výzkumné a vývojové projekty ve společnosti Siemens AG a u dalších partnerů, kteří všichni v části své výroby a logistiky zavedli digitální techniku za účelem cíleně podporovat své pracovníky asistenčními systémy k dosažení efektivní interakce se strojem. Další informace lze nalézt na adrese https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2018/Februar/kognitive-sensorik-in-der-produktion.html. [Kognitive Sensorik in der Produktion. Pressemit-teilung Fraunhofer IIS, 6. 2. 2018.]  (Kab.) Obr. 1. Nové kognitivní snímače a systémy jsou před zavedením v průmyslu zkoušeny ve zkušebním a aplikačním středisku Fraunhoferova ústavu IIS v Norimberku (foto: Fraunhofer IIS)

Semináře EPLAN Efficiency days

Firma Eplan Software & Services uspořádala v průběhu května a června ve dvou městech v České republice a ve dvou na Slovensku semináře EPLAN Efficiency days. Půldenní semináře byly rozděleny do dvou sekcí: první byla určena pro projektanty a konstruktéry, druhá pro vedoucí projektových týmů a konstrukčních kanceláří a manažery inženýrských firem. Osobně jsem měl příležitost zúčastnit se semináře, který se konal v Praze, a navštívil jsem úvodní přednášky první sekce a závěrečnou diskusi sekce druhé. Zatímco v první sekci šlo spíše o prezentaci nových softwarových nástrojů a řešení, druhá byla mnohem víc zaměřena na výměnu zkušeností – jednotliví účastníci popisovali, jaké nástroje používají v procesu vývojových a projektových prací, a odborníci firmy Eplan jim navrhovali, jak tyto procesy optimalizovat s využitím softwaru Eplan. Obr. 1. Toto jsou problémy, s nimiž se potýká asi každá konstrukční nebo projektová kancelář – a s nimiž dokáže Eplan pomoci (ze semináře EPLAN Efficiency days) V první sekci pro projektanty a konstruktéry se přednášky týkaly zejména zjednodušení projektových prací, včetně programování a správy PLC, HMI, I/O modulů a komunikačních sběrnic. V systému Eplan je k dispozici navigátor PLC, který uživatelům umožňuje spravovat jednotlivé automatizační komponenty obsažené v projektu a zobrazené v podobě prostého seznamu nebo seznamu se stromovou strukturou. Je možné volit zobrazení podle zapojení komponent nebo podle struktury programu logického řízení. Kliknutím je možné přenést se z navigátoru přímo na zobrazení zvoleného PLC a jeho svorek. To dříve vyžadovalo dlouhé listování v dokumentaci, při němž, zvláště u rozsáhlých a složitých projektů s dlouhou historií, mohlo snadno dojít k omylu. Použití systémů Eplan snižuje riziko chyb např. při adresování a přiřazování svorek a zlepšuje kvalitu celé dokumentace. Výrazným přínosem systémů Eplan je možnost integrace mechanické a elektrické konstrukce, včetně konstrukce rozváděčů, kabelových tras, potrubních vedení a hydraulických a pneumatických prvků. Zatím je běžnou praxí, že strojní inženýři používají jiný software než elektrokonstruktéři a výměna dat mezi nimi je manuální, tedy pomalá, náročná na pracovní sílu a s možností vzniku chyb. To Eplan odstraňuje: již pro počáteční návrh je možné použít Eplan Preplanning – to mj. znamená, že už od počátku mohou uživatelé nejen zaznamenávat konstrukční nápady, ale tvořit i seznam potřebných komponent, včetně např. představy o ceně projektu. K propojení jednotlivých konstrukčních oddělení Eplan nabízí Eplan Syngineer: plně transparentní systém, který umožňuje každému, kdo je zapojen do projektu, stálý přístup k informacím o stavu vývoje produktu a jednotlivých procesech, ať používá CAD, CAE (Autodesk AutoCAD nebo Inventor, Solid Edge, Solid Works apod.), nebo programovací prostředí pro PLC (kompatibilní s Codesys). Systém navíc zaručuje, že všechna data jsou vždy aktuální, a dokonce dovoluje komunikovat i s dalšími odděleními: oddělením prodeje, řízení výroby nebo servisu. Z druhé sekce jsem si odnesl především to, že Eplan není jen dodavatelem softwaru, ale disponuje také týmem zkušených odborníků, kteří dokážou zákazníkům doporučit řešení vytvořená přesně podle jejich požadavků, určovaných nejen samotnými konstruktéry a projektanty, ale často i jejich mateřskými firmami a rovněž koncovými zákazníky. Eplan provází konstruktéry a projektanty celým životním cyklem projektu: od úvodních návrhů a nabídkové fáze přes konstrukci, výrobu, montáž, tvorbu dokumentace a uvedení do provozu až po následný servis. Co si na firmě Eplan zákazníci cení asi nejvíce: nevytváří žádný uzavřený ekosystém soustředěný kolem jedné mocné firmy, ale platformu otevřenou pro každého, kdo chce přispět k urychlení procesů projektování a konstruování a ke snížení nákladů na inženýrské práce. Petr Bartošík

EVERSWITCH – piezoelektrické spínače SML1

Piezoelektrické spínače značky EVERSWITCH firmy Baran Advanced Technologies Ltd. se používají pro manuální ovládání technologických zařízení v náročných pracovních podmínkách. Neobsahují žádné pohyblivé části, a proto jsou dlouhodobě spolehlivé. Odolávají vlhkosti, prachu i hrubému zacházení. Díky krytí IP69K je lze používat také pod vodou. Spínače řady SML1 jsou nově dodávány v pouzdře z korozivzdorné oceli AISI 316L. Tento materiál rozšiřuje oblast jejich použití i v potravinářském a chemickém průmyslu. Ke své funkci spínače nepotřebují napájecí napětí. Připojují se do externího elektronického systému, který reaguje na aktivaci piezoelektrického spínače a ovládá elektrické obvody pomocí kontaktů relé. Vestavěná RGB LED indikuje aktuální stav. Spínače jsou k dispozici s kabelem délky 2,5, 8 a 15 m. Firma INTRADIS s. r. o, která zastupuje výrobce v ČR a SR, také dodává certifikovanou řídicí elektroniku v montážních krabicích na zeď nebo k instalaci na lištu DIN. Baran Advanced Technologies Ltd., www.barantec.com, www.intradis.cz tel.: +420 604 221 919, e-mail: info@intradis.cz  

Emparro Premium Power –napájecí systém od společnosti Murrelektronik

Komponenty řady Emparro od společnosti Murrelektronik jsou cenově úsporným a spolehlivým řešením napájení strojů a zařízení. Ucelený napájecí systém složený z vysoce výkonných spínaných zdrojů, spolehlivých vyrovnávacích modulů a účinných filtrů (obr. 1) je vzájemně perfektně sladěný. Zástupci řady Emparro spolupracují nejen v rozváděči, ale i v provozním prostředí: spínané napájecí zdroje s krytím IP67 umožňují přesunutí napájení přímo ke spotřebičům.  Filtr pro maximální odolnost proti rušení Jednostupňový filtr Emparro MEF (na obr. 1 první zleva) chrání napájecí systémy proti elektromagnetickým polím a zvyšuje elektromagnetickou kompatibilitu elektrických komponent ve strojích a zařízeních. Filtr působí obousměrně: brání přenosu rušení z externí sítě do systému napájení i opačně. Obr. 1. Rodina napájecí zdrojů, filtrů a UPS od firmy Murrelektronik do rozváděče i do provozního prostředí: zleva filtr Emparro MEF, třífázový zdroj AS-Interface, jednofázový spínaný zdroj do 10 A, třífázový spínaný zdroj do 40 A, vyrovnávací modul Emparro Cap, UPS Emparro ACCUcontrol, odolný zdroj Emparro HD např. do rozváděče pohyblivých zařízení, 4A zdroj Emparro67 pro montáž na stroj, mimo rozváděč, a Emparro67 Hybrid, který má kromě zdroje také možnost monitorovat proudové zatížení Spínané napájecí zdroje Spínané napájecí zdroje Emparro (třetí modul zleva na obr. 1) pro jednofázové a trojfázové sítě jsou pozoruhodně spolehlivé. Díky širokému sortimentu s různými výkony nabízí Murrelektronik řešení pro téměř všechny oblasti použití. Při výrobě zdrojů Emparro se používají výhradně nejkvalitnější součásti. Díky tomu činí střední doba mezi poruchami MTBF až 1·106 h. Spínané zdroje mjaí účinnost až 95 % a dlouhou životnost. Pro bezproblémové spínání velkých zátěží mají zdroje Emparro funkce Boost: Power Boost dodává po dobu až pěti sekund výkon ve výši až 150 %, Hyper Boost po dobu 20 ms až 400 % jmenovitého výkonu. Díky své kompaktní konstrukci vyžadují spínané zdroje v rozváděči jen málo místa. Integrované přístrojové pojistky přispívají nejen k další úspoře prostoru, ale snižují také náročnost konstrukčních a instalačních prací.  Spínané zdroje pro AS-Interface Varianta Emparro pro AS-Interface (na obr. 1 druhý zleva) je třífázový napájecí zdroj pro provozní napětí 30,5 V. Je mimořádně kompaktní, zabere na liště DIN pouze 50 mm, a přípojné svorky push-in umožňují montáž přípojných vodičů bez nástrojů. Protože třífázové spínané zdroje Emparro pro AS-Interface oddělují data a napájení, není zapotřebí žádný samostatný oddělovací modul. Obr. 2. Spínaný zdroj Emparro HD lze využít např. v rozváděčích kontejnerových překladačů Třífázové zdroje Emparro 40 A Zdroje Emparro 40-3obr. 1 je to čtvrtý zleva) se vyznačují výstupním proudem až 40 A. Jejich vysoká účinnost, 95 %, snižuje spotřebu elektřiny, a tím šetří uživatelům peníze. Současně se tyto zdroje vyznačují malým ztrátovým teplem, proto nevyžadují tak velký rozváděč. Výstupní napětí je při přetížení regulováno tak, aby proud zůstal konstantní, a to 100 % jmenovitého proudu v běžném režimu a 150 % v režimu Power Boost. Zdroj je tak chráněn před poškozením. Zdroje jsou vybaveny také diagnostickou funkcí: kontinuálně monitorují teplotu, zatížení a počet zapnutí. Spočítá-li systém, že se blíží čas výměny zdroje, vybaví hlášení pro údržbu, která může výměnu naplánovat na následující odstávku.  UPS Emparro ACCUcontrol Záložní zdroj UPS Emparro ACCUcontrol (čtvrtý zprava na obr. 1) překlenuje výpadky proudu. Externí akumulátory s kapacitou až 40 A·h zajišťují dlouhodobé překlenutí výpadku napájení. Modul UPS je k dispozici ve variantách pro 20 nebo 40 A. Emparro ACCUcontrol lze montovat bez použití nástrojů a je bezúdržbový. Varianta 20 A zabírá v rozvaděči se svou šířkou pouhých 65 milimetrů mimořádně málo místa. Pro řízené vypnutí strojů a řídicích jednotek je vhodný vyrovnávací modul Emparro Cap (na obr. 1 pátý zleva). Jeho  ultrakondenzátory poskytují potřebné napětí pro cílené uvedení zařízení do stabilního stavu – při 20 A po dobu 0,1 s. Emparro Cap je po celou dobu životnosti bezúdržbový.  Emparro HD – ideální pro náročná prostředí Emparro HD (Heavy Duty, na obr. 1 třetí zprava) je koncipován pro úlohy, v nichž je spínaný zdroj sice umístěn v rozváděči, přesto je však vystaven rozmanitým vnějším vlivům, např. na pohyblivých částech jeřábů nebo jiných zařízení provozní manipulační techniky. Zdroje jsou zde vystaveny velké elektromagnetické indukci a vlivům počasí – extrémním teplotám a velké vlhkosti. Jsou proto navržené tak, aby odolaly velkému přepětí, např. i při úderu blesku v blízkém okolí, a rozsah pracovních teplot je od −40 do +80 °C.  Emparro67 – napájení přímo u spotřebiče Zdroje Emparro67 (na obr. 1 druhá zprava) se používají přímo v prostoru průmyslového zařízení. Robustní a plně zalité spínané zdroje v krytí IP67 odolávají extrémním okolním podmínkám. Napětí z 230 V AC na 24 V DC se mění přímo u spotřebiče. Tím se snižují na minimum ztráty ve vedení a redukují náklady na elektřinu. Protože ztrátové teplo za provozu je minimální (účinnost dosahuje téměř 94 %), je možné se zdroje dotknout holou rukou. Zdroje pracují spolehlivě do okolní teploty +85 °C. Přesunutím napájení do prostoru zařízení se ušetří prostor v rozvaděči. Činnost zdrojů Emparro67 neovlivňují ani nečistoty, vlhkost, chladicí kapaliny nebo maziva.  Emparro67 Hybrid – napájení, jištění a komunikace v provozním prostředí Inovativní spínaný zdroj Emparro67 Hybrid (na obr. 1 první zprava) je „multitalent“ s mnoha přednostmi. Jeho výhodou není jen přesun elektrického napájení z rozváděče do prostoru zařízení, ale pomocí dvou integrovaných kanálů Mico pro kontrolu zátěžových obvodů 24 V DC navíc sleduje proud, a pomáhá tak zajišťovat vysokou provozní spolehlivost. Samostatně s ním lze kontrolovat jak napájení senzorů a modulů, tak i napájení akčních členů připojených sběrnicových systémů. V obou kanálech lze hodnotu sledovaného proudu nastavit samostatně. Komunikaci umožňuje rozhraní IO-Link (konektor M12). Díky tomu je možné Emparro67 Hybrid použít v propojených inteligentních zařízeních. Konkrétním příkladem je sledování životnosti zařízení.  Proč klade Murrelektronik velký důraz na umístění komponent do provozního prostředí? Na tuto otázku odpovídají experti společnosti Murrelektronik pro oblast napájení Dennis Braun a Florian Holzmann: „Sledujeme myšlenku „nulového rozváděče“ a přesouváme funkce z rozváděče přímo do zařízení. Naši zákazníci mohou dimenzovat rozvaděče menší a někdy je zcela vynechat. Umístění spínaných zdrojů mimo rozváděč znamená, že odpadá jeden zdroj tepla a chlazení může být méně výkonné. Kromě toho se tak snižuje i náročnost instalace kabelů. Převod napětí probíhá přímo v místě spotřebiče, což má pozitivní vliv na energetickou bilanci. Myšlenka nabízet spínané zdroje určené přímo do zařízení je progresivní, ale také logická, neboť jdeme vždy důsledně cestou decentralizace. Máme celý sortiment komponent přímo pro zařízení, od roviny senzorů a akčních členů až po rovinu řízení. Schopnost vyrábět produkty pro použití v drsném průmyslovém prostředí byla využita i při vývoji spínaných zdrojů.“  (Podle tiskové zprávy Murrelektronik. Úprava a doplnění: redakce. Foto: Murrelektronik) Bk

Nové řídicí jednotky Rockwell Automation pro různé úrovně funkční bezpečnosti

Řídicí jednotky Allen-Bradley GuardLogix 5580 a Compact GuardLogix 5380 lze nastavit na různé úrovně funkční bezpečnosti: SIL 2/PL d až SIL 3/PL e. Tato škálovatelnost přispívá k optimální konstrukci bezpečnostního systému a ke snížení nákladů při dodržení příslušných předpisů na bezpečnost strojů. Řídicí jednotky mají lepší výpočetní výkon, a dosahují tak kratších časů odezvy a menších bezpečných vzdáleností. Díky tomu lze konstruovat menší stroje, ušetřit cenný prostor ve výrobní hale a zvýšit efektivitu obsluhy strojů.Obr. 1. Řídicí jednotky GuardLogix 5580 a Compact GuardLogix 5380 mají certifikát TÜV pro funkční bezpečnost „Mnozí inženýři konstruují bezpečnostní systémy na vyšší úroveň bezpečnosti, než daná aplikace vyžaduje,“ řekl Dave Sullivan, produktový manažer pro oblast bezpečnostních systémů společnosti Rockwell Automation. „V konečném důsledku takové systémy obsahují více komponent, než kolik potřebují, což vede k větší složitosti systémů a navýšení nákladů nad nezbytnou úroveň. Naše nové řídicí jednotky inženýrům umožňují správně dimenzovat bezpečnostní systém včetně souvisejících nákladů tak, aby současně splňoval příslušné úrovně bezpečnosti bez nadbytečné rezervy.“   Jediná řídicí jednotka pro standardní i bezpečnostní řízení Užití nových řídicích jednotek umožní inženýrům použít jen jedinou řídicí jednotku pro standardní i bezpečnostní řízení. Výsledkem je jednodušší a méně nákladný řídicí systém, který nezabírá mnoho místa v rozváděči, a přitom se díky velkému výkonu zlepší produktivita.   Lepší komunikační schopnosti GuardLogix 5580 a Compact GuardLogix 5380 mají rozhraní pro gigabitový Ethernet. To inženýrům pomáhá plnit požadavky inteligentní výroby na intenzivní datový provoz, aniž by bylo třeba doplňovat další hardware. Stroje s těmito řídicími jednotkami jsou připraveny na případné budoucí požadavky koncových uživatelů na shromažďování a sdílení větších objemů dat.   Produktivnější stroje Nové řídicí jednotky lze používat s integrovaným vývojovým prostředím Studio 5000 a servoměničem Kinetix 5700, a proto mohou zajistit funkce bezpečného zastavení, bezpečné rychlosti, bezpečné polohy a další funkce bezpečnostního sledování. Tyto funkce vedou k pružnějšímu bezpečnostnímu systému. Stroj se např. může pouze zpomalit, a nikoliv úplně zastavit, když se k němu přiblíží pracovník obsluhy. Tím je možné zvýšit produktivitu stroje při zachování požadované úrovně funkční bezpečnosti. Bezpečnostní funkce jsou nastaveny tak, aby vyhovovaly např. spolupracujícím robotům. Systém dokáže detekovat přítomnost přibližující se osoby a pohyb robotu buď zpomalí, nebo zcela zastaví.  (ed)

Integrace: EPLAN a Melsoft iQ Works

Integrace mezi softwarem EPLAN Electric P8 a prostředím Melsoft iQ Works je možná díky použití otevřeného a univerzálního nástroje AutomationML. Nové řešení integrace dat mezi softwarem EPLAN Electric P8 a Melsoft iQ Works od Mitsubishi Electric propojuje světy elektrotechniky a automatizace. Data, jako např. symbolické adresy, mohou být nyní mezi oběma stávajícími softwarovými systémy přenášena oboustranně. Výsledek v softwaru EPLAN Electric P8 je přesvědčivý: uživatelům jsou k dispozici platná schémata včetně zapojení sběrnic pro jednotlivé části PLC a hardwarové konfigurace. Obousměrná výměna dat pro PLC pomáhá optimalizovat procesy projektování a přispívá k automatizaci konstruování. Novou integrací mezi EPLAN Electric P8 a Melsoft iQ Works tak učinily firmy Eplan a Mitsubishi Electric další krok vpřed. Obr. 1. Rack PLC Mitsubishi v softwaru Eplan Electric P8 Základem integrace je AutomationML, tedy systém, který svou neutralitou a otevřeností pro výměnu dat připravuje cestu pro Industry 4.0. Soubor dat vytvořených v prostředí EPLAN je základem pro návrh hardwaru PLC (sestavy v racku, obr. 1) a programování jeho softwaru. A co je jedinečná vlastnost: data jsou přenášena po celou dobu vývoje produktu z jednotného ověřeného zdroje. Potřebná data s informacemi o komponentách totiž poskytuje databáze EPLAN Data Portal. Dohromady se tím urychluje konfigurace komponent a veškeré konstrukční práce. Melsoft iQ Works je integrovaná softwarová sada, která zahrnuje softwarová řešení potřebná k programování automatizačních produktů Mitsubishi Electric. S novou integrací do současné verze platformy EPLAN 2.7 mohou uživatelé obousměrně vyměňovat, později editovat a synchronizovat kompletní data ve všech fázích projektu. Uživatelé tak už nemusí data zadávat více než jednou, což jim pomáhá vyvarovat se chyb. Usnadňuje to také spolupráci mezi elektrokonstruktéry a vývojáři softwaru. Uživatelé z oblasti elektrokonstrukce získávají ještě další výhodu: výběr komponent PLC je nyní zcela transparentní. Prostřednictvím systémové podpory je možné sestavy PLC editovat rychleji, změny na poslední chvíli jsou mnohem snazší a jejich implementace je univerzální v celém projektu. AutomationML Technology AutomationML jako univerzální a standardizovaný formát dat založený na XML může nést konstrukční informace o topologii, struktuře, prostorovém rozmístění a logických funkcích systému. Pro zobrazení informací o struktuře a topologii používá AutomationML formát CAEX (Computer Aided Engineering Exchange), mezinárodně uznávaný datový formát standardizovaný podle IEC 62424 a IEC 62714. To nabízí základní objektově orientovaný koncept, který je možné použít k reprezentaci provozních zařízení a struktury systému. AutomationML dále umožňuje přenášet celé struktury systému, např. sestavu zařízení v racku. Tak lze vytvořit plně strukturovanou dokumentaci pro všechny části procesu, včetně servisu a údržby. A data z různých softwarových nástrojů, např. informace o provozních přístrojích, je možné snadno přenášet mezi výrobci a zákazníky a bez potíží je začlenit do dokumentace.  Melsoft iQ Works Obr. 2. Melsoft Navigator umí integrovat data z prostředí Eplan Melsoft iQ Works je integrovaná softwarová sada obsahující nástroje potřebné pro programování automatizačních produktů od firmy Mitsubishi Electric – GX Works3, MT Works2, GT Works3, RT ToolBox2 a FR Configurator2. Integrace softwaru je podporována nástrojem Navigator, grafickým, snadno použitelným rozhraním mezi uživatelem a konfigurací centrálního systému (obr. 2). Dalšího zjednodušení se dosahuje jednotným použitím označení a parametrů v celém projektu. Výhody této výkonné softwarové sady zahrnují zjednodušení vývoje systému díky tomu, že pro opakované úkoly je vyžadováno mnohem méně času, dále minimalizaci zdroje chyb a snížení celkových provozních nákladů spojených s jejich odstraňováním. Pozadí spolupráce EPLAN a Mitsubishi Electric spolupracují v rámci strategického partnerství již mnoho let. Dodavatel řešení EPLAN je členem sdružení e-F@ctory Alliance; naopak Mitsubishi Electric poskytuje svá data do databáze EPLAN Data Portal. Cíl obou firem je s ohledem na jejich zákazníky a uživatele jasný: zvyšovat kvalitu dat, urychlovat inženýrské a výrobní procesy a zvyšovat produktivitu.  (EPLAN Software & Service)Eplan Efficiency Days V minulých dnech se konal postupně v Ostravě, Praze, Bratislavě a v Košicích seminář Eplan Efficiency Days (článek o semináři bude v příštím čísle). Osobně jsem měl možnost zúčastnit se bohatě navštívené a informačně zajímavé akce v Praze. V jedné z diskusí zazněla otázka, jak jsou softwarové prostředky Eplan integrovány s konstrukčním a programovacím prostředím různých výrobců řídicích systémů, neboť prezentace na semináři uváděla jako příklad u nás pravděpodobně nejrozšířenější prostředí firmy Siemens: TIA Portal a Step7. Konkrétně se účastník ptal právě na řídicí systémy Mitsubishi. V tomto článku tedy najde odpověď na svou otázku. Petr Bartošík