Wywiad
„W przyszłości można będzie wszędzie zastosować interfejs między IT a instalacją produkcyjną“

Wywiad z dr. Tobiasem Voigtem, współtwórcą tzw. „Weihenstephaner Standards“ w Katedrze Konstrukcji Maszyn dla Przemysłu Spożywczego Politechniki w Monachium.

Coraz bardziej specyficzne wymagania rynku wymagają coraz większej elastyczności od firm działających w obszarze przemysłu procesowego. Aby móc w porę reagować na zmienne trendy, instalacje powinny być możliwie łatwe do modyfikacji, a byłoby najlepiej, gdyby umożliwiały sterowanie komponentami pochodzącymi od różnych producentów. Ponadto niezbędne są: stały dostęp do istotnych danych, ich bieżąca weryfikacja i wykorzystanie w ściśle sprecyzowanym celu. O tym, jak dalece ujednolicenie standardów może być pomocne w strukturyzacji procesów i komunikacji, oraz jakim wyzwaniom należy stawić czoła, opowiada dr Tobias Voigt.

Zindywidualizowana produkcja jest modnym hasłem, zwłaszcza w przemyśle procesowym. Jak to wygląda w branży produkcji i pakowania żywności?

Przemysłowa produkcja żywności i jej pakowanie osiąga coraz większą skalę i wymaga coraz bardziej wydajnych urządzeń. Od kilku lat różnorodność produktów coraz szybciej wzrasta. Wymusza to często konieczność produkcji mniejszych partii produktów, oraz większej elastyczności ustawień urządzeń pakujących. Aby częste przezbrajanie i przestawianie maszyny nie miało wpływu na wydajność produkcji, konieczne jest połączenie różnych działów produkcji w jedną sieć.

Co dokładnie kryje się pod pojęciem „Weihenstephaner Standards“?

„Weihenstephaner Standards“ definiują komunikację maszyn produkujących i pakujących żywność z nadrzędnymi systemami IT. Jeśli operator linii produkcyjnej lub pakującej żywność chce monitorować cały proces, musi dysponować wszystkimi istotnymi danymi z urządzeń produkcyjnych. Ponadto maszyny i urządzenia IT muszą porozumiewać się w tym samym języku. Dlatego „Weihenstephaner Standards" dokładnie określają zawartość i format danych, które maszyny mają dostarczać do systemu monitorowania wydajności, kontroli jakości i utrzymania ruchu. Określony zostaje również przebieg komunikacji oraz sposób analizy danych.

Jeśli operator linii produkcyjnej lub pakującej żywność chce monitorować cały proces, musi dysponować wszystkimi istotnymi danymi z urządzeń produkcyjnych.

Dr Tobias Voigt, Politechnika w Monachium

„Weihenstephaner Standards“ zrodziły się przed 15 laty w efekcie projektu badawczego. Jak ta koncepcja rozwinęła się od tego czasu?

W branży produkcji napojów i pakowania żywności standardy te zostały wdrożone bardzo szybko. Informacja zwrotna z branży przemysłowej posłużyła nam do ich dalszego rozwoju. W przemyśle mięsnym (WS Food) odzew jest nadal niewielki, tu często w ogóle nie ma automatyki lub istnieją jedynie systemy wyspowe. Jak rozwiną się WS Bake, przyszłość pokaże. W planach są już pierwsze projekty nowych instalacji na bazie specyfikacji WS Bake. Nowe wyzwania zrodziły się w obszarze produkcji wsadowej (Batch) w browarach oraz IT Security. Z myślą o tym pierwszym zadaniu, wdrożyliśmy na początku roku projekt WS Brew. W ramach inicjatywy „WS goes OPC UA“ ustalamy, czy można szybciej transmitować dane WS poprzez coraz bardziej popularny standard OPC UA, zamiast poprzez niezakodowany protokół WS.

Czy koncepcja „Weihenstephaner Standards“ ogranicza się wyłącznie do terenu Niemiec, czy bierzecie też pod uwagę międzynarodowe rynki?

„Weihenstephaner Standards“ mają oczywiście zasięg międzynarodowy. Stosowane są przez międzynarodowe koncerny produkujące żywność i napoje, oraz przez wielu producentów maszyn na światowe rynki. Jeśli założenia dotyczyłyby wyłącznie rynku niemieckiego, nigdy nie mogłyby stać się standardami. Dlatego w przypadku produkcji opakowań, współpracujemy także z Grupą Roboczą OMAC, skoncentrowaną wcześniej na rynku amerykańskim. Nasza dokumentacja i definicje sformułowane są w języku angielskim. „Weihenstephaner Standards“ będą zawsze dostępne także w języku niemieckim, aby ułatwić korzystanie z nich i współpracę niemieckim średnim przedsiębiorstwom.

Dotychczas „Weihenstephaner Standards“ stosowane były głównie w produkcji napojów i żywności. W międzyczasie pojawiły się systemy WS Bake, WS Food i WS Pack. Czym się różnią?

Pod względem protokołu (WS Protokoll) i zasadniczej koncepcji, WS Pack, Food i Bake nie różnią się od siebie. Zróżnicowanie zostało określone w opisach funkcji analizy i MES, wymaganych specjalnie dla poszczególnych aplikacji, oraz w zdefiniowanych dla nich punktach danych. W WS Pack znajdują się na przykład specjalne profile danych dla maszyn rozlewających napoje, w WS Food zaś inne dane, przeznaczone do maszyn pakujących próżniowo. Nie różnią się one jednak w zakresie podstawowych danych (np. stan maszyn lub liczniki produkowanych sztuk).

Aby zachować konkurencyjne ceny, producenci żywności muszą organizować produkcję tak, aby była jak najbardziej wydajna, elastyczna i ekonomiczna.

Dr Tobias Voigt, Politechnika w Monachium

Jakie korzyści może odnieść np. przemysł spożywczy dzięki „Weihenstephaner Standards“?

Aby zachować konkurencyjne ceny, producenci żywności muszą organizować produkcję tak, aby była jak najbardziej wydajna, elastyczna i ekonomiczna. Wymaga to dokładnej analizy procesów produkcyjnych. Dlatego w coraz większym stopniu stosuje się systemy IT ze specjalnymi interfejsami. Jeśli konieczne jest indywidualne dostosowywanie interfejsów do różnych „języków“ oraz maszyn i systemów pochodzących od różych producentów, to budowa jednolitej sieci staje się żmudnym i kosztowym przedsięwzięciem. Jeśli jednak na przykład zakład przetwórstwa mięsnego zaprojektuje nowe urządzenia stosując „Weihenstephaner Standards“, otrzyma od razu wszystkie istotne dane, dzięki czemu oszczędzi sobie wydatków związanych z programowaniem interfejsów oraz dużą część kosztów implementacji.

Czy inne branże przemysłu również mogłyby korzystać z „Weihenstephaner Standards“, czy też można je stosować tylko w przemyśle spożywczym?

To jest możliwe. Wiemy, że „Weihenstephaner Standards“ zainteresowali się już producenci opakowań past do butów i kremów do twarzy. Oni również mogli wykorzystać podstawowe profile danych. Oczywiście należało dokonać pewnych uzupełnień, aby lepiej dostosować się do danego projektu.

Czy istnieje określony stopień automatyzacji, który musi osiągnąć producent, aby móc zastosować „Weihenstephaner Standards“?

Teoretycznie wszystkie dane określone w standardach można wprowadzić przez terminale obsługowe, a szablony IT modyfikować ręcznie. Jednak nie w tym celu zostały opracowane te standardy. Ich zastosowanie ma sens dopiero wtedy, gdy instalacje produkcyjne są zautomatyzowane, a dane mogą być wymieniane przez Internet.

„Weihenstephaner Standards“ mają oczywiście zasięg międzynarodowy.

Dr Tobias Voigt, Politechnika w Monachium

Często podkreśla się zalety standardyzacji. Proszę powiedzieć całkiem szczerze: czy ta koncepcja ma też wady?

Oczywiście, zastosowanie standardów ma także wady. W końcu są one kompromisem. W przypadku „Weihenstephaner Standards“ został on wypracowany z wieloma partnerami z branż przemysłowych. Dlatego nigdy nie spełnią konkretnych oczekiwań jednostki. Kto przy realizacji specyficznego projektu dysponuje czasem i środkami, może przy integracji systemów produkcyjnych osiągnąć lepszy efekt, dostosowując swoją aplikację do konkretnych potrzeb. Dlatego dostawcy działający na zasadzie konkurencyjności, często nie są zachwyceni standardami. Podobnie jest przy integracji systemów IT w branży spożywczej. Wielu przedsiębiorców zarabia na opracowywaniu specyficznych rozwiązań, uzależniając tym samym klienta do siebie. Dla nich standard niezwiązany z konkretnym producentem jest niewygodny, przynajmniej na krótką metę.

Jakie dalsze kroki przewiduje Pan dla „Weihenstephaner Standards“ – zwłaszcza w dobie rozwoju koncepcji Przemysł 4.0?

Jak już mówiłem, w kontekście „otwartego“ Internetu oraz możliwych systemów IT w chmurze, pracujemy nad alternatywą dla obecnego WS Protocol na podstawie WS OPC UA. Oprócz mechanizmów dotyczących bezpieczeństwa IT (kodowanie, blokada dostępu i inne) przy tworzeniu przyszłościowego modelu informacji i architektury komunikacji mniej myślimy o klasycznej piramidzie automatyzacji. W przyszłości można będzie wszędzie zastosować interfejs między IT a instalacją producyjną, na przykład w elektronice czujników, sterowniku PLC, IPC, dyspozytorni lub mobilnym urządzeniu operatorskim. W tym przypadku jednolite definicje interfejsów, a przede wszystkim takiej samej semantyki danych, będą miały jeszcze większe znaczenie. Dlatego opłaca się rozwijać „Weihenstephaner Standards“ jako interfejs IoT dla przemysłu spożywczego. Takie prace rozpoczęliśmy już w ramach projektu badawczego RoboFill, dotyczącego sterowania procesem rozlewania napojów przy zastosowaniu pełnej wizualizacji.

Doktorze Voigt, dziękuję za rozmowę.

Informacja o rozmówcy

Dr Tobias Voigt studiował browarnictwo i technologię produkcji napojów na Politechnice w Monachium i uzyskał tytuł doktora w Katedrze Konstrukcji Maszyn dla Przemysłu Browarniczego i Produkcji Opakowań dla Przemysłu Spożywczego. Następnie przy Katedrze Technologii Produkcji Opakowań utworzył grupę badawczą, zajmującą się rozwiązaniami dotyczącymi produkcji maszyn do pakowania i rozlewania, przemysłowej produkcji żywności oraz obsługujących je systemów informatycznych. Od stycznia 2013 jest przewodniczącym zrzeszenia rozwijającego technologie dla przemysłu spożywczego i opakowań (IVLV).

Jak to się zaczęło…

Podstawą „Weihenstephaner Standards“ stał się zapoczątkowany w roku 1999 projekt badawczy dla browaru. Wymagania dotyczące zbierania danych z linii rozwewu zostały wtedy określone w zestawie standardów „Standard-Pflichtenheft“. W miarę upływu lat, były one coraz częściej wykorzystywane przez branżę produkującą napoje. Ze strony zakładów rozlewniczych, producentów maszyn oraz rozwiązań IT, pojawiła się sugestia dalszej standaryzacji. W latach 2003 – 2005 zespół skupiony wokół doktora Tobiasa Voigta opracował funkcje weryfikacji, przede wszystkim informatyczne interfejsy dla maszyn i ujął je w formę standardu. Dało to podstawę dla dostępnych od 2007 roku definicji WS Pack dla maszyn pakujących. W roku 2010 opracowane zostały porównywalne definicje, na przykład dla produkcji wędlin (WS Food), a w 2015 dla braży piekarskiej (WS Bake).

WAGO w praktyce

Referencje dotyczące przemysłu 4.0

Standardy, modularność i zapobieganie awariom: poznaj nowe trendy i rozwiązania dla przemysłu procesowego nowej generacji.

Referencje

Od projektu po gotowe rozwiązanie

Przejrzystość danych w całym łańcuchu wartości pozwala obniżyć koszty. Pozioma integracja dzięki WAGO smartDATA-Engineering.

Referencje

Interfejs dla płynnej komunikacji

MTConnect jest standardem pozyskiwania danych z maszyn cyfrowych. Dzięki sterownikowi WAGO PFC100 przedsiębiorstwa mogą rozbudowywać maszyny i efektywnie wykorzystywać dostarczane z nich dane.

Twoja osoba kontaktowa w WAGO.

Paweł Frankowski

Menedżer rynku automatyki przemysłowej

Dowiedz się więcej:

To może Cię zainteresować

Więcej z zakresu techniki procesowej

WAGO oferuje rozwiązania dla wyzwań w każdej branży – modularnej automatyki procesowej, ochrony przeciwwybuchowej, zapewnienia bezpieczeństwa danych i Procesu 4.0.

Ochrona przeciwwybuchowa

Wiedza, która może nieść ratunek!

W interesie ludzi, środowiska i procesów: ochrona przeciwwybuchowa jest priorytetem, dlatego warto postawić na współpracę z doświadczonym partnerem, który zna się na rzeczy. WAGO to właściwy wybór.

Modularna automatyka procesów

DIMA to przyszłość

Koncepcja instalacji modularnej jest odpowiedzią na stale zmieniające się wymagania rynku. WAGO pomaga swoim klientom w rozwoju.

Przeczytaj więcej

WAGO w innych branżach

Systemy automatyki i technika połączeń sprężynowych WAGO sprawdzają się nie tylko w technice procesowej. Sprawdź, jakie rozwiązania dla innych branż oferuje WAGO.

Przemysł okrętowy

Przemysł morski i offshore

Nowoczesne napędy, integracja podsystemów w jedną sieć – automatyzacja i cyfryzacja są dziś standardem w przemyśle okrętowym.

Energetyka

Dzięki nowoczesnym technologiom automatyzacji i cyfryzacji powstają inteligentne sieci komunikacyjne Smart Grid.

Wywiad „W przyszłości można będzie wszędzie zastosować interfejs między IT a instalacją produkcyjną“

Jeśli operator linii produkcyjnej lub pakującej żywność chce monitorować cały proces, musi dysponować wszystkimi istotnymi danymi z urządzeń produkcyjnych.

Aby zachować konkurencyjne ceny, producenci żywności muszą organizować produkcję tak, aby była jak najbardziej wydajna, elastyczna i ekonomiczna.

„Weihenstephaner Standards“ mają oczywiście zasięg międzynarodowy.

Referencje dotyczące przemysłu 4.0

Od projektu po gotowe rozwiązanie

Interfejs dla płynnej komunikacji

Paweł Frankowski

Dowiedz się więcej:

Więcej z zakresu techniki procesowej

Wiedza, która może nieść ratunek!

DIMA to przyszłość

WAGO w innych branżach

Przemysł morski i offshore

Energetyka

Wywiad
„W przyszłości można będzie wszędzie zastosować interfejs między IT a instalacją produkcyjną“