Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Růst zájmu o bezdrátovou techniku k řízení nespojité výroby

Ačkoliv se v současné době v odborném tisku, na konferencích a na veletrzích věnuje velká pozornost významu bezdrátové techniky pro automatizaci v průmyslu, v praxi se tato technika zatím používá především ve zpracovatelských odvětvích. Podniky v odvětvích s nespojitou výrobou jsou v této oblasti konzervativnější, i když také zde zájem roste. V dlouhodobé perspektivě lze v průmyslové automatizaci očekávat celkovou konvergenci k bezdrátové komunikaci.
 

Spojitá výroba vede, nespojitá následuje

Velkou zásluhu na rozvoji bezdrátové techniky pro potřeby sledování a řízení spojitých technologických procesů, které jsou základem zpracovatelského průmyslu (process industry), mají spolu s výrobci řídicí techniky používané v tomto odvětví také nezisková organizace HART Foundation, původce standardu WirelessHART, a výbor ISA 100, který ji již delší dobu úspěšně podporuje a nyní i připravuje otevřený standard pro tuto oblast automatizace.
 
Výrobci v průmyslových odvětvích s převahou nespojitých (diskrétních) výrobních postupů, jakými jsou zejména výroba automobilů, letadel, strojů a zařízení, elektrotechnických a elektronických zařízení, spotřebního zboží apod., pozorně sledují pokroky ve vývoji a používání bezdrátové automatizační techniky ve zpracovatelském průmyslu s nadějí, že alespoň některé z nových produktů budou splňovat i jejich vlastní specifické požadavky.
 
Většina provozovatelů nespojitých výrob uznává nesporné přednosti bezdrátové komunikace, jako např. větší mobilitu a možnost volného pohybu obsluhy, menší náklady na kabeláž, možnost používat automatizační prostředky i na běžně nepřístupných místech a snadno přidávat další komponenty do systémů atd. Nicméně jsou si vědomi i překážek, které zatím brání širšímu využití bezdrátové techniky v jejich provozech. Za hlavní takové překážky považují zejména nedostatečnou stabilitu bezdrátového spojení, nedostatečné zabezpečení přenášených dat (hledisko informační bezpečnosti) a nedostatek vhodných produktů přímo určených pro provoz v nepříznivých podmínkách výrobních hal vyznačujících se zejména vysokou úrovní elektromagnetického rušení [2]. Z tohoto pohledu vzbudila velký zájem mj. nedávná úspěšná standardizace bezdrátové verze protokolu HART pro senzory na nejnižší provozní úrovni (zmíněný standard WirelessHART). S velkým uspokojením byla přijata také iniciativa výboru ISA 100, který ustavil samostatnou pracovní skupinu, jejímž úkolem je posoudit problematiku bezdrátové komunikace z hlediska automatizace provozů s nespojitou výrobou. Skupina má vytyčit hlavní rozdíly mezi potřebami charakteristickými pro spojité a nespojité výrobních procesy a určit překážky, které dosud brání širšímu využití předností bezdrátové techniky v oblasti řízení nespojité výroby.
 

Vyhlídky jsou i přes hospodářský pokles dobré

Podrobně se situací a vyhlídkami na světovém trhu s prostředky pro bezdrátový přenos dat v průmyslových odvětvích s nespojitými výrobními procesy zabývá renomovaná americká společnost ARC Advisory Group (ARC) ve své nedávno vydané studii s názvem Wireless Devices in Discrete Manufacturing Worldwide Outlook [1]. Podle analytiků společnosti ARC zájem o bezdrátovou techniku v těchto odvětvích v příštích letech i přes hrozící finanční a hospodářskou krizi nadprůměrně poroste, protože má potenciál příznivě ovlivnit hospodářské výsledky podniků. Autoři studie na základě provedených šetření předpokládají, že roční obrat na světovém trhu s prostředky pro bezdrátový přenos dat v průmyslových odvětvích s nespojitou výrobou vzroste z 368 milionů amerických dolarů v roce 2007 na přibližně 780 milionů dolarů v roce 2012, tedy asi o 112 %, což odpovídá průměrnému meziročnímu růstu o 16,2 % (obr. 1).
 
Podle Chantal Polsonettiové, viceprezidentky společnosti ARC a hlavní autorky studie, bude ovšem třeba další vývoj bezdrátových produktů pro průmyslovou automatizaci orientovat tak, aby spolehlivě plnily také specifické požadavky nespojitých výrobních procesů. Zejména je nutné vzít v úvahu větší rychlost dějů při diskrétních procesech, která nedovoluje tolerovat doby latence současných bezdrátových pojítek. Rovněž je třeba zintenzivnit a urychlit technický vývoj i proces standardizace metod vyhovujících požadavkům kladeným zejména na nejnižší úrovni řízení nespojitých výrob, tj. v oblasti senzorů a akčních členů, a odstranit tak během příštích pěti let hlavní příčiny dosud značně rozdílného tempa zavádění bezdrátové techniky ve výrobním a zpracovatelském průmyslu. Bezdrátová pojítka by mohla do oborů s nespojitou výrobou rychleji proniknout také v reakci na požadavek zavést do přenosových protokolů časové, datové a popř. polohové značky (razítka), umožňující sledovat pohyb materiálů a vyráběných dílů celým výrobním procesem, a využívat v širší míře metody RFID.
 

Bezdrátová technika přináší inovaci a modernizaci

Naopak vyhlídka na možnost využít bezdrátové komunikační systémy jako „hlavní průmyslovou sběrnici“ (ultimate fieldbus) v řídicích systémech a zařízeních pro sběr dat s perspektivou možné redukce nákladné kabeláže a zvýšení mobility obsluhy, je velmi dobrým obchodním argumentem již nyní. Bezdrátová technika má totiž potenciál významně pozitivně ovlivnit klíčové ukazatele v oblasti nespojité výroby, tj. nabídnout větší produktivitu a výkonnost výrobního zařízení při menších provozních nákladech. Bezdrátová technika umožňuje dosáhnout těchto cílů svou přirozenou schopností redukovat náklady na inženýrskou práci, realizovat dálkové či mobilní ovládání a usnadnit změny existujících instalací i jejich postupné rozšiřování. Může navíc přinést také nové a lepší metody inteligentního řízení a sledování výroby spolu s možností bezprostředně předávat aktuální údaje o výrobě až na řídicí úroveň podniku pro operativní sledování produktivity a výkonnosti jeho výrobních útvarů.
 
V komplexních pružných automatizovaných systémech pro hromadnou výrobu značně variabilních produktů, jakými jsou např. pružné výrobní buňky používané v automobilovém průmyslu, je pro ovládání robotů a přidružených manipulačních zařízení obvykle třeba sledovat mnoho provozních veličin. V takových případech bezdrátová technika nejenže zmenšuje riziko poškození kabelů v rychle se pohybujících mechanismech, ale také výrazně usnadňuje a zrychluje rekonfigurování a adaptaci výrobní buňky podle měnících se požadavků na výrobu. Bezdrátová pojítka přitom na jedné straně usnadňují přístup oprávněných osob k automatizovaným výrobním systémům, na druhé straně je ale třeba technicky zabezpečit, aby při bezdrátovém přenosu provozních dat nedošlo ani krátkodobě k výpadku spojení a ztrátě dat, a spolehlivě ochránit systém před vniknutím neoprávněných osob.
 

Konvergence k bezdrátové technice

Odborníci ARC očekávají, že časem veškerá průmyslová automatizace, spojitých i nespojitých výrobních procesů, bude komplexně konvergovat k bezdrátovému přenosu provozních dat. Významnou úlohu přitom budou mít mobilní a přenosné počítače, které jsou již nyní standardně vybaveny komunikačními rozhraními WLAN a Bluetooth a „bezdrátovou konvergenci“ účinně podporují. Dodavatele bezdrátových produktů pro průmyslovou automatizaci čeká zřejmě dlouhodobý růst zájmu o jejich výrobky i služby, a bude záležet jen na nich, jak se jim podaří vyrovnat se s jednotlivými specifickými požadavky různých průmyslových odvětví. Podrobnější informace lze nalézt na webových stránkách společnosti ARC Advisory Group (www.arcweb.com).
 
Literatura:
[1] POLSONETTI, CH.: Wireless Devices in Discrete Manufacturing Worldwide Outlook. ARC Advisory Group, November 2008.
[2] KABEŠ, K.: Zájem o průmyslové sběrnice ve strojírenství trvá. Automa, 2008, roč. 14, č. 7, s. 32.
 
Ing. Karel Kabeš
 
Obr. 1. Očekávaný vývoj ročního obratu na světovém trhu s prostředky pro bezdrátový přenos dat v odvětvích s nespojitou výrobou do roku 2012 (zdroj: ARC Advisory Group)