Aufbau flexibler Fertigungssysteme für Industrie 4.0

Viele Diskussionen über das industrielle Internet der Dinge beschreiben . (IIoT) wie alle Arten von Sensoren mit der Cloud verbunden werden, wo das Big-Data-Analytics-Biest viele Daten verbraucht, um Ihnen Effizienzoptimierungen zu bieten. Besonders im Energie- und Transportsektor werden enorme Kosteneinsparungen versprochen. Die Medizinbranche hingegen sieht eine Chance für eine bessere und sicherere Versorgung, indem sie Geräte zur Patientenüberwachung integriert und die Daten korreliert oder lediglich die Anzahl der Fehlalarme reduziert.

Ich bin sehr gespannt, wie das IIoT die Herstellung von Produkten verändern wird. Additive Fertigung und 3D-Druck revolutionieren bereits heute, wie Maschinen Einzelstücke herstellen. Ein generischer 3D-Drucker, der mit den richtigen Grundmaterialien ausgestattet und von einem elektronischen Bauplan gesteuert wird, kann jede Art von Bauteil herstellen. Die NASA demonstrierte kürzlich, wie man einen neuen Schraubenschlüssel im Weltraum baut, basierend auf einer Blaupause, die per E-Mail an die internationale Raumstation gesendet wurde. GE baut kritische Triebwerksteile mit 3D-Druck. Diese Technologie ist bereits da.

Der Fertigungsbereich wird sich dramatisch verändern. Das produzierende Schwergewicht Deutschland nutzte die Gelegenheit und startete das Projekt Industrie 4.0, um die vierte industrielle Revolution zu führen. In den USA bringt die Initiative Smart Manufacturing Leadership Coalition Fertigungsunternehmen und Forschungsgruppen zusammen, um die Zukunft der Fertigung zu definieren.

Industrie-4.0 -Videos von Siemens und Bosch bieten großartige Beispiele dafür, wie Veränderungen in der Fertigung Kosteneinsparungen ermöglichen und es Unternehmen ermöglichen, qualitativ hochwertigere Produkte zu liefern:

• Flexiblere Fertigungsprozesse und Fertigungssysteme machen die Lieferung von kundendefinierten Produkten . kostengünstiger („Losgröße 1“):benutzerdefinierte LeBron James-Schuhe, jemand?
• Vorausschauende Wartung spart Unternehmen Geld, indem es die Lebensdauer der Maschine verlängert und verspricht, die Gesamtausfallzeit der Maschine zu reduzieren.
• Fertigung wird durch Positions- und Gewichtssensoren besser in die Ersatzteilversorgung integriert. Das spart Zeit und Geld beim Auffinden und Nachbestellen von Teilen.
• RFIDs und andere Technologien werden ein „Produktgedächtnis“ bereitstellen, um zu lesen, was an einem Teil zu tun ist, und den Fortschritt aufzuzeichnen:z. Durch intelligentere Werkzeuge werden in der Fertigung weniger Fehler gemacht. Im Falle eines Produktrückrufs wird es auch einfacher sein, ausgewählte Produkte zurückzurufen und nicht beispielsweise alle Autos eines bestimmten Modells zwischen 2007 und 2013.

Der Aufbau eines flexibleren und integrierten Fertigungssystems erfordert Änderungen an den Maschinen und das Hinzufügen neuer Sensoren. Es erfordert auch Änderungen an Prozessen und Software, die den Manufacturing Service Bus (MSB) bereitstellen.

Ein kürzlich erschienenes Whitepaper „Increasing the Adaptability of Manufacturing Systems by using Data-centric Communication“ argumentiert, dass ein datenzentrisches Kommunikationsparadigma der Schlüssel zur Erfüllung der Anforderungen zukünftiger anpassungsfähiger Fertigungssysteme ist . Wir sind uns einig, dass ein datenzentrierter Ansatz der Schlüssel ist. Offensichtlich voreingenommen sind wir jedoch mit den Autoren hinsichtlich der Lösung nicht einverstanden.

RTI Connext basiert auf dem OMG-Standard Data Distribution Service (DDS) und erfüllt die Anforderungen für Fertigungssysteme der nächsten Generation. Mit RTI Connext sind die Systeme:

1. Entkoppelt - Entwickelt für die Echtzeitkommunikation verteilter Systeme, entkoppelt RTI Connext Systeme und Komponenten in Raum, Zeit und Fluss. Systeme müssen nicht im Voraus wissen, welche Komponente die Daten produziert oder welche Komponente die Daten empfängt. Für Späteinsteiger stehen historische Daten zur Verfügung. Das Senden und Empfangen von Daten kann vom Hauptkontrollfluss entkoppelt werden, um das Blockieren wichtigerer Aufgaben zu vermeiden.
2. Automatische Erkennung - DDS erkennt Datenquellen und -senken durch einen einfachen automatischen Erkennungsmechanismus. Ein Keep-Alive-Mechanismus überprüft, ob die Systeme noch betriebsbereit sind und sich wie erwartet verhalten. Nicht reagierende Komponenten können ignoriert werden.
3. Resistent gegen Fehler - Da alle Informationen Peer-to-Peer fließen, vermeidet RTI Connext jeden einzelnen Fehlerpunkt. Darüber hinaus ist RTI Connext intelligent genug, um redundante Erzeuger, Verbraucher und sogar Netzwerke zu verwalten.
4. Bewährt in heterogenen Systemen - RTI Connext wird in vielen, vielen Systemen in vielen Branchen eingesetzt und unterstützt eine Vielzahl von Betriebssystemen, einschließlich eingebetteter Echtzeit-Betriebssysteme. Es unterstützt auch viele verschiedene Transporte; Mit seiner steckbaren Transportschnittstelle können neue oder ältere Transporte hinzugefügt werden.
5. Standardbasiert - Da RTI Connext auf den OMG-Standards des DDS- und Real-Time Publish-Subscribe-Interoperabilitätsprotokolls basiert, ermöglicht RTI Connext eine standardbasierte Interoperabilität von Systemen.
6. Sicher - RTI Connext Secure DDS und Secure Transports bieten vollständige Sicherheit aller Datenflüsse. Dazu gehören Authentifizierung, Verschlüsselung (Vertraulichkeit), Integrität und Verfügbarkeit sowie die Nichtabstreitbarkeit von Transaktionsinformationen.
7. Flexibel - RTI Connext unterstützt mehrere Kommunikationsparadigmen:Publish-Subscribe (z. B. für Alarme und Ereignisse), Request-Reply (z. B. Statusabfragen), At-most-Once- und Exact-Once-Zustellung. Die Servicequalität kann themenbezogen definiert werden:Beispielsweise müssen Alarmdaten zuverlässig und mit hoher Priorität geliefert werden, während ein Sensorsignal möglicherweise nur die bestmögliche Lieferung mit Hintergrundpriorität erfordert.
8. Schnell und skalierbar - Echtzeitleistung liegt uns im Blut:Wir entwickeln für niedrige Latenz, geringen Jitter, hohen Durchsatz und hohe Skalierbarkeit. Unsere Kunden benötigen eine Latenz von Mikro- oder Millisekunden, die von einer Handvoll auf Hunderte und Tausende von Geräten skaliert werden kann.

Liefert RTI Connext heute alle Teile? Noch nicht ganz. Die Integration mit Legacy-Protokollen und -Systemen wird der Schlüssel sein. Eine Möglichkeit zur Verbindung mit der bestehenden installierten Basis ist der RTI Connext Routing Service, der einen Mechanismus zum Erstellen von Adaptern und Transformationen zwischen verschiedenen bestehenden Protokollen bietet.

Die Veränderungen in der Fertigung sind spannend und auch anspruchsvoll. Ein bewährtes Echtzeit-Kommunikationsprotokoll für verteilte Systeme wie RTI Connext wird dabei entscheidend sein. Sehen Sie sich an, warum Sie RTI Connext für Ihr Fertigungssystem der nächsten Generation verwenden sollten.

Weitere Informationen:

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