Na této stránce:
WAGO v praxi Doporučujeme přečíst

Rozhovor 1. září 2020
„V budoucnu budeme schopni umístit rozhraní mezi IT a výrobními zařízeními na libovolné místo.“

Rozhovor s Dr. Tobiasem Voigtem, spoluzakladatelem skupiny Weihenstephanských standardů na katedře balicí techniky pro potravinářský průmysl Technické univerzity Mnichov.

Tržní prostředí klade na podniky ze zpracovatelského průmyslu stále specializovanější nároky, ze kterých vyplývá potřeba větší flexibility. Aby bylo možné na ně reagovat, je nezbytné, aby se dala co nejrychleji upravovat technická výbava strojů a ideálně je bylo možné řídit pomocí systémů nezávislých na konkrétním výrobci. Dále musejí být neustále k dispozici relevantní data, která je třeba vyhodnocovat a cíleně využívat. Dr. Tobias Voigt v rozhovoru vysvětluje, jak unifikované standardy pomáhají strukturovat procesy a komunikaci, a hovoří o výzvách, které je nutné zvládnout.

Především ve zpracovatelském průmyslu patří mezi důležitá témata adaptabilní výroba. Co z toho vyplývá zejména pro výrobu potravin a jejich balení?

Při průmyslové výrobě potravin a balení se pomocí vysoce výkonných systémů zpracovává velké množství surovin a materiálů. V uplynulých několika letech se však výrazně zvětšila rozmanitost výrobků. Tento trend bude navíc do budoucna dále posilovat. Mezi jeho důsledky patří požadavek na menší šarže a vyšší flexibilitu balicích systémů. Aby bylo možné navzdory častějším úpravám strojů podle zpracovávaného produktu a změnám jejich seřízení udržet ekonomickou výhodnost výroby, je nezbytná stále rozsáhlejší automatizace a síťové propojení mezi různými odděleními a subsystémy.

Co přesně řeší takzvané Weihenstephanské standardy?

Takzvané Weihenstephanské standardy specifikují komunikaci mezi potravinářskými a balicími stroji a IT systémy vyšší úrovně. Pokud chce výrobce potravin nebo firma, která zajišťuje jejich balení, podrobně monitorovat výrobu, je třeba, aby výrobní zařízení poskytovala relevantní data. Stroje a výrobní IT systémy musejí navíc mluvit stejným jazykem. Weihenstephanské standardy proto přesně definují obsah a formát dat, která mají stroje poskytovat, aby šlo sledovat účinnost, zaručit vysokou kvalitu a umožnit zpětné sledování v rámci podniku. Standardy definují také technickou realizaci komunikace a možnosti vyhodnocování dat.

Pokud chce výrobce potravin nebo firma, která zajišťuje jejich balení, podrobně monitorovat výrobu, je třeba, aby výrobní zařízení poskytovala relevantní data.

Dr. Tobias Voigt, Technická univerzita Mnichov

Weihenstephanské standardy vznikly v rámci výzkumného projektu už před více než 15 lety. Můžete nám popsat jejich vývoj do dnešních dnů?

Weihenstephanské standardy se rychle uchytily v oblasti stáčení nápojů a také v sektoru balení potravin. Na základě odezvy podniků z oboru je také průběžně vylepšujeme. V masném průmyslu (WS Food) byly standardy přijaty spíš vlažněji. Důvodem je to, že se v této oblasti nevyužívá tolik sítí, resp. že se síťové propojení používá pouze v rámci proprietárních „ostrovů“. Jak se bude vyvíjet systém WS Bake, ukážou nadcházející léta. První projekty nových zařízení, která využívají systém WS Bake, se už ale nacházejí ve fázi projektování. Další nové výzvy vyvstaly z oblasti dávkové výroby v pivovarech a kybernetické bezpečnosti. Pro pivovary jsme počátkem tohoto roku odstartovali projekt WS Brew. V rámci iniciativy „WS goes OPC UA“ v tuto chvíli definujeme, jak data WS místo nešifrovaného protokolu WS bezpečněji přenášet pomocí stále rozšířenějšího šifrovaného protokolu OPC UA.

Omezují se Weihenstephanské standardy výhradně na Německo, nebo cílíte i na mezinárodní implementaci?

Při tvorbě Weihenstephanských standardů jsme záměrně cílili na jejich mezinárodní využití. Specifikace, které by se omezovaly na německé podmínky, by se sotva mohly stát standardem, protože by je nemohly v plném rozsahu využívat podniky mezinárodně působící v potravinářském a nápojovém průmyslu či ve výrobě strojů. V balicím průmyslu také spolupracujeme s pracovní skupinou OMAC Packaging Workgroup, která se zabývá zejména americkým trhem. Výchozím jazykem pro dokumentaci i definice je angličtina. Aby ale Weihenstephanské standardy mohly co nejsnadněji implementovat i německé firmy střední velikosti, budeme je vždy publikovat také v němčině.

Weihenstephanské standardy se až donedávna používaly hlavně v potravinářském a nápojovém průmyslu. Existují ale i systémy pro další odvětví jako WS Bake, WS Food a WS Pack. Čím se liší?

V protokolu (WS Protocol) a principiálním přístupu se systémy WS Bake, WS Food a WS Pack neliší. Rozdíly spočívají v popisu specifických vyhodnocovacích funkcí a funkcí pro spolupráci s MES systémy, které jsou potřebné pro jednotlivé aplikace, a také v datových bodech, které jsou pro tyto funkce definovány. Například systém WS Pack obsahuje specifické datové profily pro stroje ke stáčení nápojů, WS Food zase datové profily pro vakuové plnicí stroje. Z hlediska základních dat (např. stavy stroje nebo výrobní počitadla) se ale překrývají.

Potravinářské podniky jsou pod velkým cenovým tlakem. Musejí pracovat efektivně, flexibilně a pokud možno beze ztrát, navíc nesmějí plýtvat přírodními zdroji.

Dr. Tobias Voigt, Technická univerzita Mnichov

Jaké výhody získá například potravinářský průmysl při používání Weihenstephanských standardů?

Potravinářské podniky jsou pod velkým cenovým tlakem. Musejí pracovat efektivně, flexibilně a pokud možno beze ztrát, navíc nesmějí plýtvat přírodními zdroji. K dosažení tohoto cíle je nezbytné produkty během výroby přesně sledovat. K tomu účelu se stále častěji používají IT systémy s rozhraními, která je propojují s výrobou. Když je rozhraní nutné individuálně přizpůsobovat různým „jazykům“ a obsahu strojů a systémů od různých výrobců, je síťové propojení výrobních systémů velice složité a nákladné. Pokud ale bude masokombinát při návrhu nových výrobních zařízení trvat na dodržování Weihenstephanských standardů, zajistí si dostupnost relevantních dat, sníží náklady na individuální programování jednotlivých rozhraní a ušetří značnou část nákladů na implementaci systému.

Bylo by teoreticky možné otevřít Weihenstephanské standardy dalším oborům, nebo je lze používat výhradně v potravinářské oblasti?

Je to možné. Víme, že Weihenstephanskými standardy se už dnes řídí některé podniky působící v oblasti balení krémů na boty a kosmetických krémů. I ony mohou využívat základní datové profily. Pro plné využití Weihenstephanských standardů by ale bylo potřeba leccos doplnit tak, aby odpovídaly specifickým potřebám jednotlivých projektů.

Musí se výroba vyznačovat určitou úrovní automatizace, aby bylo možné implementovat Weihenstephanské standardy?

Teoreticky je možné všechna data podle Weihenstephanských standardů zadávat na ručním terminálu a požadavky IT nastavovat manuálně. Weihenstephanské standardy ale nebyly vyvinuty pro tento způsob použití. Opravdový smysl začnou dávat až v prostředí, ve kterém jsou navzájem propojena automatizovaná výrobní zařízení a výměna většiny dat probíhá online.

Při tvorbě Weihenstephanských standardů jsme záměrně cílili na jejich mezinárodní využití.

Dr. Tobias Voigt, Technická univerzita Mnichov

Často se zdůrazňují výhody standardizace. Ale upřímně: Má i nějaká negativa?

Samozřejmě, z využívání standardů vyplývají i nevýhody, protože vždy představují určitý kompromis, který byl v případě Weihenstephanských standardů „vyjednán“ s mnoha participujícími partnery z průmyslu. Nezávislé standardy proto nikdy nemohou plně splnit individuální požadavky každého uživatele. Je jasné, že pokud máte na určitý projekt k dispozici prakticky neomezené množství času a peněz, vždy najdete lepší řešení integrace výrobních systémů do IT infrastruktury. Ze standardů nebývají nadšení ani dodavatelé, kteří si navzájem konkurují. Dodávkou specifických zákaznických řešení pro integraci IT systémů v potravinářském průmyslu se navíc živí řada společností, které jimi k sobě vážou zákazníky. Standard nezávislý na konkrétním výrobci je pro ně přinejmenším z krátkodobého hlediska nevýhodný.

Jaký další vývoj očekáváte – zejména z hlediska Průmyslu 4.0 – v oblasti Weihenstephanských standardů?

Jak už jsem zmínil, kvůli stále rozšířenějšímu síťovému propojení prostřednictvím „otevřeného“ internetu a možnostem, které pro IT systémy vyplývají z podpory cloudových řešení, už v tuto chvíli už pracujeme na alternativě stávajícího protokolu WS založené na standardu OPC UA. Nové informační modely a komunikační architektury budou sice využívat bezpečnostní mechanismy ze světa informačních technologií (šifrování, ochrana přístupu atd.), stále méně se ale budou řídit klasickou automatizační pyramidou. V budoucnu budeme schopni umístit rozhraní mezi IT a výrobními zařízeními na libovolné místo, tj. do elektroniky senzorů, PLC, IPC, řídicího systému nebo mobilního ovládacího přístroje. Stále větší význam také mají jednotně definovaná rozhraní a hlavně stejná sémantika datového obsahu. Z toho důvodu nám dává smysl pokračovat ve vývoji Weihenstephanských standardů jako IoT rozhraní pro potravinářský průmysl. S tím už jsme ostatně začali v rámci výzkumného projektu RoboFill, který se zaměřuje na multiagentové, a tudíž kompletně virtualizované řízení produktově orientovaného procesu stáčení nápojů.

Děkuji za rozhovor.

Osobní údaje

Dr.-Ing. Tobias Voigt vystudoval obor pivovarnictví a nápojových technologií na Technické univerzitě Mnichov. Doktorát získal na katedře technického vybavení pivovarů a balicí techniky pro potravinářský průmysl. Na nástupnické katedře balicí techniky pro potravinářský průmysl pak založil vlastní výzkumnou skupinu, která se zabývá stáčecí a balicí technikou, trvale udržitelnou průmyslovou výrobou potravin a IT podporou těchto oblastí. Od ledna 2013 působí také jako jednatel německého Průmyslového svazu pro potravinářské technologie a balení (IVLV).

Jak to všechno začalo…

Základem Weihenstephanských standardů byl výzkumný projekt pro pivovary, který odstartoval v roce 1999. Požadavky na systémy sběru dat v oblasti stáčení nápojů byly tehdy definovány v dokumentu s názvem „Technické požadavky na standard“. Tento standard se v následujících letech začal průběžně prosazovat v nápojovém průmyslu. Stáčírny i výrobci strojů a dodavatelé IT systémů přijali potřebu další standardizace za svou. V letech 2003–2005 tým kolem Dr. Voigta v rámci standardu přesně definoval vyhodnocovací funkce a zejména rozhraní mezi IT a stroji. Na tomto základě vznikl systém WS Pack pro balicí stroje, zpřístupněný v roce 2007. V roce 2010 byly srovnatelné definice stanoveny i pro výrobu uzenin (WS Food), v roce 2015 pro pečivo (WS Bake).

WAGO v praxi

Další informace o Průmyslu 4.0

Standardy, modulární řešení a prediktivní údržba: Seznamte se s novými tématy a řešeními pro zpracovatelský průmysl nové generace.

Zákaznická aplikace

Od návrhu po hotový projekt

Transparentní data napříč celým hodnotovým řetězcem snižují náklady. Na podporu horizontální integrace nabízí společnost WAGO řešení smartDATA Engineering.

process_produktionshalle_motor_fertigung_autos_2000x1500.jpg
Zákaznická aplikace

Rozhraní pro bezproblémovou komunikaci

MTConnect je standard pro záznam strojních dat. Díky procesorovým modulům WAGO PFC100 mohou podniky upgradovat své stroje a začít efektivně využívat shromážděná data.

process_prozess-4-0_digitalisierung_istock-589543224_2000x1500.jpg

Doporučujeme přečíst

Více z oblasti zpracovatelské techniky

Ať se jedná o modulární automatizaci procesů, ochranu před nebezpečím výbuchu, kybernetickou bezpečnost nebo koncepci Process 4.0 – WAGO nabízí řešení všech výzev, kterým toto odvětví čelí.

Ochrana proti výbuchu

Vědomosti, které pomáhají

Lidé, prostředí a procesy: Ochrana proti výbuchu je zásadní výzva, která vyžaduje zkušeného partnera schopného poskytnout účinné poradenství. Společnost WAGO vám ráda pomůže.

explosionsschutz_keyvisual_industrie_fabrik_nacht_lichter_gettyimages-146365333_2000x1500.jpg
Modulární automatizace procesů

Budoucnost má jméno DIMA

Koncepce modulárních systémů řeší problémy vyplývající z neustále se měnících požadavků trhu. Společnost WAGO podpoří váš vývojový proces.

process_modulare-prozessautomation_gettyimages-457978501_2000x1500.jpg