Трекер для станка: когда в Россию придет промышленный интернет вещей

Если еще три года назад о промышленном интернете вещей никто в России не говорил, то сегодня это тренд. Крупные интеграторы проводят конференции, IIoT всплывает на инновационных форумах, госкорпорации берут его в основу своих стратегий на несколько лет вперед. По данным ПАО «Ростелеком», промышленные разработки занимают 60% российского рынка IoT, однако все еще неясно, к чему стремится и чего уже достигло в этом отношении отечественное производство.  На каком этапе сейчас промышленный интернет вещей в России и что мешает ему выйти на более высокие показатели?

Промышленный интернет вещей в России и за рубежом

Говоря просто, промышленный «интернет вещей» (IoT) — это компьютеризация всех рабочих мест на предприятии, когда в единую информационную сеть объединяются все производственные объекты, не только оборудование, но и рабочие места. Таким образом формируется среда, где машины начинают понимать свое окружение и общаться между собой по интернет-протоколу, минуя операторов, самостоятельно решая вопросы повышения эффективности или, например, предотвращая внештатные ситуации. Как следствие – кратное повышение эффективности всех участников экосистемы предприятия.

Если в оборудование вмонтированы датчики с  выходом в сеть, их производители и клиенты могут  удаленно контролировать работу производственных площадок, своевременно проводить регламентные работы, предсказывать аварии и проводить планово-предупредительный ремонт или, например, заранее подготовить необходимые детали на замену и т. п. К тому же, зная фактическую и планируемую загрузку производственного оборудования, соединенного с сетью, клиент или заказчик может организовать автоматическую сеть заказов между различными производствами. Длинная цепочка —  от поставщиков материалов до потребителей конечной продукции —  уже идет без вмешательства человека. 

Именно поэтому многие зарубежные промышленные предприятия провели модернизацию ИТ-системы, внедрили элементы промышленного IoT и уже переходят на следующий этап — создают цифровое производство, которым может управлять в режиме реального времени, без участия человека. По мнению аналитиков Gartner, число соединенных устройств в мире достигнет 21 млрд шт. в 2020 году,  Intel дает другую цифру  -  200 млрд. Использование все ­большего количества р­оботов и внедрение промышленного IoT в производстве поз­волит снизить расходы­ на персонал, накладные расходы и ­ повысить качество. Например, завод Philip­s по производству бри­тв в Голландии работае­т в темном помещении,­ где находятся 128 ро­ботов. Весь коллектив­ завода состоит из девяти ­работников.

Россия пока отстает от этого процесса и находится в самом начале пути. Сейчас основная цель для нашей страны не в том, чтобы научить машины обходиться без людей, а в том, чтобы помочь людям и машинам взаимодействовать. Потенциал повышения эффективности за счет внедрения элементов промышленного IoT у нас значительно выше, чем в развитых странах. На современных западных производствах уже многое автоматизировано и повышение эффективности на 1-2% — это уже очень хорошо. В России, где «все только начинается», возможен  скачок продуктивности на 10-30%.

MDC/MDA системы как элемент Индустрии 4.0

В международной классификации существуют системы класса MDC/MDA (Machine Data Collection/Machine Data Acquisition), проще говоря, системы мониторинга. Они позволяют совершенствовать современное производство без существенных вложений, повышая его эффективность и параллельно решая множество смежных проблем. Это и есть определяющая задача и первый шаг на пути к промышленному интернету вещей.

Принцип работы MDC-систем простой. Для современных станков с ЧПУ (системы компьютеризированного управления. — Forbes) разрабатываются программы протоколов мониторинга, обеспечивающие получение от оборудования подробной информации о состояниях станка и происходящих на нем изменениях. На станки более старых моделей ставятся терминалы-регистраторы, которые подключаются к системе ЧПУ или электроавтоматике станка. Такие программно-аппаратные «агенты-посредники» собирают информацию о работе станков и производственного персонала (сколько станки работали, сколько простаивали, по каким причинам простаивали, кто из операторов в этот момент работал и др.) и отправляют на сервер. В итоге руководители получают отчеты об эффективности работы производства, а отдельные службы предприятия — объективный инструмент для принятия управленческих решений, которые  помогают им организовать производственный процесс эффективнее.

Специалисты все еще не сошлись во мнении: считать системы мониторинга элементом промышленного интернета вещей? Ведь они не позволяют полностью автоматизировать производство. Так или иначе,  можно смело утверждать:  это необходимый старт для «Индустрии 4.0». Хотя бы то, что станки сами отчитываются о своей работе, обходя «журнальные» методы получения информации, — это уже значительно оптимизирует производственный процесс, приближая будущее, которое показывает нам пример завода Philip­s.

Системы MDC/MDA  уже давно  пришли на предприятия за рубежом. Они работают как прослойка между оборудованием и MES-системами (системами управления производством), которым очень нужна объективная информация от самого оборудования, а не цехового персонала. Например, решение MCIS от SIEMENS включает программные м­одули, которые можно применять­ как  по отдельности, так и вместе (тогда модули будут обмениваться информацией).  MCIS можно поэтапно, с учетом­ особенностей произво­дства,  адаптировать к работе с любы­ми станками с ЧПУ, причем размер цеха или завода неважен.  MCIS ­дает  доступ к­о всей необходимой и­нформации в режиме онлайн  - с рабо­чего места оператора (или через локальную сеть предприятия, или­ через интернет). Есть еще одна популярная система для  контроля­ производства и управ­ления производительно­стью станков — OMATIVE Pro.   Она ставится не на оборудование,  а на сервер заводской компьют­ерной сети и соединяется  с системами  » в комплекте»  на ­станках, постоянно получая ин­формацию о событиях в их работе.­  Программа показывает  включен станок или выключен. Если он в работе, в интерфейсе программы можно увидеть графики и диаграммы:  продолжительно­сть полного цикла обр­аботки и отдельных оп­ераций, время нахожде­ния инструмента в мат­ериале, динамические ­изменения подачи и на­грузки, аварии. В отдельном разделе можно посмотреть набор статистических отчетов.  И вся эта и­нформация доступна в ­любом месте заводской­ компьютерной сети, а­ также через интернет­, то есть локальны­й или дистанционный к­онтроль производства работает круглосуточно. Начальник производства может следить за тем, как «спят» его станки — из дома, за поздним ужином. Применения уже есть.  Например, в автомобильной промышленности при обработке блок-цилиндров, коленчатых и распределительных валов, корпусов трансмиссии без решений OMATIVE  работать было бы невозможно. Дело в том, что эти детали производятся из материалов неоднородной твердости, а размер отливок и поковок ( из-за материалов с твердыми участками и вкраплениями  в них) может сильно варьироваться. Поэтому  качество мониторинга (а у OMATIVE ACM оно высоко) на таких производствах имеет решающее значение для того, чтобы производство шло без остановок и в безопасном режиме.  Кроме того, при обработке этих деталей с   OMATIVE ACM можно сокращеать время цикла обработки.  Поэтому, например, Hyundai Motors, с внедрением системы от OMATIVE ACM  смогла начать экономить около 8% времени в производственном процессе.

В России уже есть несколько систем для решения таких же задач —  Сигнум, Naviman, Foreman, X-Tensive DPA, MDC-Max и Диспетчер (разработка компании «Станкосервис» — Forbes). Зарубежные разработки  отличаются плотной интеграцией с распространенными MES — системами. Отечественные системы часто нужно дополнительно интегрировать, но все же общий принцип работы, способ сбора информации с оборудования во всех системах примерно одинаковы. На российском рынке уже заметно позиционирование систем мониторинга. «Диспетчер» создает систему для решения прикладных задач на производстве, Сигнум и X-Tensive DPA больше сконцентрированы на создании универсальной платформы для промышленного интернета вещей. Продукты Naviman, MDC-Max появились сравнительно недавно и пока не имеют заметной доли рынка, но набирают обороты.