Cloud není jediným řešením

Výrobci brousicích strojů představí na veletrhu GrindingHub v květnu ve Stuttgartu také řešení zabezpečení dat pro digitalizaci procesů broušení.

Digitalizace výrobních procesů, včetně těch zahrnujících technologie broušení, má velký potenciál. Blíží se totiž fyzické limity z hlediska přesnosti brusky a nástroje a v souladu s tím se nyní pozornost přesouvá k procesu optimalizace technologií, pro nějž nové možnosti otevírá výměna dat v prostředí IoT (Internet of Things). Vědci a průmyslové společnosti vyjádřili společné přání zapojit se do spolupráce při vytváření příslušných informačních sítí. Firmy si však chtějí udržet kontrolu nad svými vlastní daty. To bude hrát při využití internetu věcí v průmyslovém prostředí rozhodující roli.

Provozní data jsou v současné době cenným aktivem. „Úroveň sběru dat a vytváření informací v posledních letech značně vzrostla,“ potvrzuje Alexej Voigt, vedoucí oddělení elektrotechniky u výrobce brusek, firmy Danobat-Overbeck z Herbornu v Německu. Přednášel na konferenci Schleiftagung ve Stuttgartu-Fellbachu, která se konala koncem ledna 2024, o možnostech využití analýzy strojních dat pro optimalizaci procesu broušení a také nastínil metody pro získávání a analýzu dat z digitalizovaných vřeten brusek.

Získávání dat je snadné

Pro Alexeje Voigta je klíčem k další optimalizaci výkonu, efektivity a spolehlivosti strojů používání chytrých komponent, které poskytují data pro monitorování svého stavu v reálném čase. „Poskytují základ pro pokročilou analýzu a prediktivní údržbu ve formě digitálních služeb,“ říká Voigt. Uvědomuje si však také obavy zejména menších společností, pokud jde o udržení kontroly nad vlastními daty a obranu před potenciálními kybernetickými útoky. Voigt se domnívá, že výrobci strojů by měli zákazníkům poskytovat informace, předávat zkušenosti z předchozích klíčových projektů a navrhovat modulární řešení, která jsou vhodná pro malé a střední podniky (SME). „Vysoké bezpečnostní standardy, jasně definovaná rozhraní a certifikované produkty představují nejlepší způsob, jak nastolit důvěru. Naším cílem je usnadnit našim zákazníkům přístup k optimalizaci výrobních technologií založené na datech, aniž by potřebovali rozsáhlé týmy inženýrů pro vývoj samostatných řešení pro konkrétní aplikace.“

Fraunhoferův ústav pro výrobní systémy a části strojů (IPK) v Berlíně zaznamenal, že stále více výrobců systémů vybavuje své stroje již od počátku rozsáhlými senzorovými a monitorovacími systémy. Digitalizaci je důležité orientovat především na konfiguraci stroje a určit, která provozní data výrobní stroj automaticky poskytuje. Podle IPK mohou jako další zdroj informací, vedle vestavěných senzorů a řídicích systémů, posloužit data o výkonu stroje nebo provozní parametry a nastavení.

Pohled na digitální řešení, která již výrobci brusek nabízejí, ukazuje výhody, jež lze získat použitím dat. Prvním krokem je vždy nastavení uzavřeného datového prostoru (privátní cloud, intranet), který je omezen čistě na samotnou firmu. K zajištění toho, že nové brusky, ale i stávající stroje od různých výrobců, a dokonce i roboty mohou mezi sebou komunikovat a vyměňovat si data, se využívají otevřená standardizovaná rozhraní založená na OPC UA. Předváděcí akce umati (universal machine technology interface) na veletrhu GrindingHub, který Německý svaz výrobců obráběcích strojů VDW pořádá ve Stuttgartu od 14. do 18. května (obr. 1), ukáže výhody rozhraní umati v živé ukázce. Konektivita strojů je nedílnou součástí veletrhu GrindingHub již od premiéry akce před dvěma lety. Iniciativu umati, kterou VDW zřídila v roce 2017, tvoří komunita založená výrobci strojů a jejich zákazníky. Jejím účelem je šířit a používat standardy otevřeného rozhraní umati mající základ v OPC UA.

Definice vyhrazeného prostoru IoT

Mezi partnery umati a vystavovatele na veletrhu GrindingHub patří také společnost Kapp Niles se sídlem v Coburgu, specialista na stroje pro jemné obrábění ozubených kol a profilů. André Wetz, vedoucí projektu digitální transformace, vysvětluje, jak lze strukturovat modulární digitální systém. Základem systému je standardizovaný hardwarový balíček skládající se ze senzorů a průmyslového PC s firewallem a serverem OPC UA. Zákazníci si mohou vybrat softwarová řešení, která požadují, jako je monitorování stavu lineárních a rotačních os pro zjištění jejich opotřebení nebo monitorování a vyhodnocování procesů broušení a dokončovacího obrábění s analýzami specifickými pro jednotlivé komponenty dostupnými v reálném čase, aby se snížila zmetkovitost.

Dalším digitálním řešením je systém s uzavřenou smyčkou, který umožňuje dokonalou integraci výrobních a měřicích strojů (obr. 2). „Pracovníci již nemusí zasahovat, aby změřili obrobky, jakmile je broušení dokončeno,“ vysvětluje André Wetz. Systém zajišťuje přenos dat z výrobního stroje přímo do měřicího stroje. Zpráva o měření je vrácena do výrobního stroje ve formátu GDE (Gear Data Exchange) a stroj potom může nezávisle provádět potřebné korekce.

André Wetz zdůrazňuje, že všechna řešení běží na vlastních počítačích zákazníka a v jeho vlastní síti. „To by mělo od počátku rozptýlit veškeré obavy z případné ztráty datové suverenity nebo hrozby kybernetických útoků,“ upozorňuje. Zákazníci se tak mohou sami rozhodnout, zda a jak chtějí optimalizovat svůj výkon a jaké výhody chtějí získat z výměny dat s externími stranami, jako jsou výrobci strojů nebo partneři v hodnotovém řetězci. Podle Wetze v současné době těží ze zvýšení efektivity prostřednictvím digitálních sítí především ti zákazníci firmy Kapp Niles, kteří působí v automobilovém a dodavatelském průmyslu. Jako příklad konkrétní aplikace uvádí inteligentní monitorování procesu broušení komponent pro převodovky s malou hlučností. Toho lze využít k identifikaci potenciálně hlučných součástí během obrábění a ke snížení zmetkovitosti. „Je to efektivní prostředek pro splnění požadavků na kvalitu elektrických vozidel,“ říká Wetz. Zároveň však příklady jasně ukázaly, že největší přidanou hodnotu přináší výměna dat přes hranice společnosti.

Zabezpečené cloudové aplikace přinášejí přidanou hodnotu

Značný počet výzkumných projektů financovaných z veřejných zdrojů ukazuje, že vývoj zabezpečených cloudových architektur bez ohledu na umístění dat v současnosti přitahuje značný vědecký i politický zájem. To zahrnuje vývoj architektur cloud-edge kompatibilních s Gaia-X. Jedním z výzkumných projektů je Escom (Edge Services for Components). Firma Danobat-Overbeck je do něj zapojena prostřednictvím spolupráce s Ústavem řízení výroby, technologie a obráběcích strojů (PTW) na TU Darmstadt.

Pokud jde o nedůvěru v cloudová řešení, firmy se často neliší od jednotlivců. Nemají-li jasnou představu o tom, co se děje s jejich daty a kde jsou uložena, může to utlumit velkou část euforie kolem jinak slibných technologií. V edge computingu jde o zpracování a ukládání dat na místě, kde se shromažďují. Do externích IT systémů nebo do cloudu se prostřednictvím definovaného rozhraní odesílají pouze výrazně redukovaná množství speciálně vybraných dat. „Tento systém zvyšuje bezpečnost, ale edge computing také umožňuje dosáhnout velké přenosové rychlosti dat, schopnosti práce v reálném čase a datové suverenity,“ vysvětluje Alexej Voigt. Uživatelé si po celou dobu ponechávají kontrolu nad tím, která data opustí síť a která ne.

Prof. Matthias Weigold, vedoucí PTW na TU Darmstadt, nedávno napsal článek vyzdvihující speciální roli projektu Escom při vývoji aplikací Gaia-X ve strojírenství. Gaia-X je společný evropský projekt, jehož cílem je usnadnit výměnu dat v rámci hodnotového řetězce a zároveň zajistit, aby digitální suverenita zůstala vlastníkům dat a aby různé platformy byly interoperabilní. Podle Weigolda, který je také členem společnosti WGP (Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik – sdružení předních vědeckých pracovníků v oboru výrobních strojů), přináší Escom klíčové prvky pro aplikace Gaia-X ve výrobních podnicích. Výzkumný projekt proto významně přispívá k tvorbě přidané hodnoty a nových typů modelů produkt–služba.

Gaia-X – zdroj naděje

Gaia-X je koncept zaměřený výslovně na malé a střední společnosti. Sdružení propojených firem Mittelstand-Digital uvádí tři nejdůležitější výhody, které evropský cloud poskytuje malým a středním podnikům: zaprvé, servery umístěné v Evropě podléhají evropskému právu; zadruhé, společnosti mohou využívat evropskou cloudovou datovou infrastrukturu ke splnění evropských norem zabezpečení a nechat si nezávislými třetími stranami potvrdit technické parametry serverů a jejich shodu s bezpečnostními standardy; zatřetí, Gaia-X představuje evropské řešení pro výměnu dat, které je v souladu také s GDPR (General Data Protection Regulation).

Zbývá zjistit, do jaké míry může Gaia-X zvýšit důvěru v cloudovou infrastrukturu. Alexej Voigt z Danobatu-Overbecku je přesvědčen, že postoje k výrobním technologiím založeným na datech se mohou velmi rychle změnit, a věří, že potenciálně největším hnacím motorem by se mohla stát udržitelnost výroby. Digitalizace rovněž zprůhledňuje spotřebu energie související s výrobou a umožňuje srovnávání různých výrobních procesů. „Mohl by to být významný krok k výpočtu uhlíkové stopy produktu v průběhu celého životního cyklu,“ doplňuje Voigt, „a tím rozhodujícím způsobem přispět k podpoře udržitelnějších výrobních metod.“

[Tisková zpráva Nicht jeder Weg führt in die Cloud – Auf der GrindingHub zeigen Maschinenhersteller Lösungen für die Sicherheit digitaler Schleifprozesse. VDW, březen 2024.]

Cornelia Gewiehsová, nezávislá novinářka

Obr. 1. Veletrh GrindingHub se uskuteční ve Stuttgartu od 14. do 17. května 2024

Obr. 2. Výměna dat v uzavřené smyčce výrobní stroj – měřicí stroj (Kapp Niles)