Tervezés 4.0: instant dashboard-funkció segítségével kihagyható egy teljes munkafázis

Hatékonyabb mérnöki munka a TwinCAT Analytics szoftver automatikusan generált dashboard-funkciója segítségével

Új vállalati modellek után kutatva számos gépépítő és rendszerintegrátor felismerte, hogy az adatok a jövőben kulcsszerepet fognak betölteni. A gépek és rendszerek által előállított folyamatadatok alapján különféle szolgáltatások valósíthatók meg az üzemi adatok gyűjtése, a prediktív karbantartás, az energiafelügyelet és a műszaki támogatás terén. Mivel ezek a szolgáltatások többnyire járulékos feladatként jelennek meg, fontos, hogy megvalósításuk költséghatékony és egyszerű legyen. Az ilyen jellegű dashboard-ok létrehozása eddig rendkívül bonyolult volt, amit a TwinCAT Analytics egyetlen kattintásra egyszerűsít le, lehetővé téve ezzel a Tervezés 4.0 szemléletű tervezést.

A TwinCAT Analytics egy vagy több egyidejűleg futó gép, illetve rendszer adatainak gépközpontú és központosított elemzésére szolgál (2. ábra). Ezt koordinált és optimálisan integrált eszközök teszik lehetővé, amelyek egységes munkafolyamatban működnek az adatgyűjtéstől az információk továbbításáig, ezek elemzéséig, valamint az analitikai dashboard-on történő megjelenítéséig. Az erre a célra szolgáló műszaki eszközök nagyfokú rugalmasságot és könnyű, intuitív kezelést biztosítanak.
Az analitikai munkafolyamat már a gép műszaki tervezésénél elkezdődik. A TwinCAT fejlesztői környezetnél megszokott módon minden eszköz integrálva van a Microsoft Visual Studio^® szoftverbe, és mivel a TwinCAT Analytics Logger eleve beágyazott minden TwinCAT projektbe, nincs szükség külső konfiguráló eszközre. A naplózóban egyszerűen, kijelölő mezők segítségével kiválasztható, hogy a szoftver mely folyamatadatokat küldje el MQTT-protokollon keresztül egy üzenetközvetítőnek, vagy tárolja állományként helyileg a vezérlőrendszerben. Nincs szükség bonyolult programozásra: a gép-projekt aktiválása után az adatforgalom elindításához mindössze a naplózó paramétereit, például az IP-címet, az adattömörítést és a TLS- (Transport Layer Security) mechanizmus hitelesítését kell beállítani. A vezérlőprogramból PLC-hívásokkal elindítható és leállítható a valósidejű naplózó, így kiválóan alkalmas nagy felbontású adatok kezelésére is.

1. ábra  A TwinCAT Analytics instant dashboard funkciójával értékes tervezési idő takarítható meg

Az adatelemzés könnyen beépíthető IoT-projektekbe

A TwinCAT Analytics szoftverrel könnyen alakítható ki olyan IoT-infrastruktúra, amelyben a különféle alkalmazások vannak elkülönítve egymástól. Az egyes MQTT-klienseknek egymással nem, csak az üzenetközvetítővel kell kommunikálni, és nem számít, hogy ez utóbbi a helyi hálózaton vagy például a felhőben van. A klienstől az üzenetközvetítő felé irányuló összeköttetések egyszerűvé teszik az informatikai struktúra kialakítását.

2. ábra  A TwinCAT Analytics segítségével egyes gépek vagy akár teljes gépparkok adatai hatékonyan elemezhetők 

Mindez a rendszer alkalmazásában is tükröződik. Egy szerviztechnikus például a TwinCAT Analytics programcsomag javító/karbantartó eszközével (Service Tool) MQTT-kliensként bejelentkezhet az üzenetközvetítőbe, és a gépadatokat bárhonnan elemezheti. Ennek során nemcsak az élő gépadatokhoz férhet hozzá, hanem a TwinCAT Analytics tárkezelője (Storage Provider) által szintén rendelkezésre bocsátott korábbi információkhoz is. Az elemzéshez a TwinCAT Analytics számos algoritmust kínál modulok formájában: hiszterézises vagy hiszterézis nélküli egyszerű élszámlálókat, gépfolyamatok időbeli elemzésére szolgáló függvényeket, logikai műveleteket, burkolófigyelést, termelékenységi diagnosztikát, valamint számos különféle osztályozót és komparátort tartalmaz.
A szerviztechnikus ezeket az algoritmusokat egyszerűen, a Visual Studio^® szoftverbe integrált TwinCAT Analytics projekten belül használhatja a megszokott TwinCAT környezet elhagyása nélkül. Minden grafikus úton történik, és intuitív módon kezelhető. Különösen praktikus az automatikus, egyetlen kattintással előhívható TwinCAT Scope funkció. A TwinCAT világából ismert grafikonrajzoló egyedileg kiegészíthető, de eleve tartalmazza a beállított elemzés összes fontos változóját. Az így létrehozott link révén az elemzési eredmények egérművelettel behúzhatók a TwinCAT Scope View eszközbe, ahol az eredmények kényelmesen megjeleníthetők, és a lényeges események megjelölhetők (3. ábra).

3. ábra  A TwinCAT Scope View könnyen átláthatóan és részletesen tükrözi az elemzési eredményeket

Szolgáltatások: az új üzleti modell

Itt ér véget a műszaki folyamat a szerviztechnikus vagy a rendszer üzembe helyezője számára, aki ADS-protokollon keresztül, tehát az IoT-infrastruktúra használata nélkül is hozzáférhet a gépadatokhoz. Ha a gépépítő vagy a rendszerintegrátor további szolgáltatásokat kíván nyújtani ügyfeleinek, a műszaki folyamat új fázisa kezdődik. Ez a megközelítés egyúttal fontos lehetőséget kínál új üzemi modellek kialakításához, amelyek egyszeri fizetéses vagy előfizetős keretek között generálnak árbevételt. Ilyen modellben a végfelhasználó kap egy számára egyedileg kialakított megjelenítő felületet, egy olyan dashboard-ot, amely tökéletesen kielégíti sajátos információigényeit. Ennél a teljes mértékben Tervezés 4.0 szellemében működő üzemi modellnél döntő fontosságú, hogy a dashboard-ot a lehető legkönnyebb és legköltséghatékonyabb módon lehessen megvalósítani.
Az ügyfelek számára a lehető legtöbb előnyt úgy lehet biztosítani, ha az alkalmazás a gép teljes élettartama alatt napi 24 órában fut és folyamatosan elemzi annak adatait. Az ilyen folyamatos alkalmazáshoz a legjobb feltételeket a PLC biztosítja, amely éppen olyan helyzetekre van tervezve, ahol a lényeg a folyamatos üzem és a hosszú élettartam. Ilyen környezetben az egyetlen bonyolult dolog a matematikai algoritmusok programozása, ami gyakran könnyebben elvégezhető parancsnyelvekben vagy grafikus szerkesztőkben. Ennek során gyakran a könnyebb utat választják: az élő adatfolyam elemzése helyett a műszaki folyamaton belül a korábbi információkat elemzik. Mivel azonban a felhasználó nem szeretne és gyakran nem is képes tervezőeszközben dolgozni, a cél az egyszerű adatelemzés és a PLC ötvözése.

4. ábra  Ha az Analytics Runtime Deploy Wizard varázslóban több nyelvet választunk ki, a rendszer automatikusan létrehoz egy nyelvválasztó menüt is

A Workbench csökkenti a műszaki bonyolultságot

A fent vázolt együttes előnyt a TwinCAT Analytics Workbench nyújtja, amely a Service Tool funkcióit egészíti ki. A szerviztechnikushoz hasonlóan az adatelemző – sok esetben az applikációs mérnök – szintén a Visual Studio^® szoftverbe integrált Analytics Configurator eszközzel elemzi az adatokat. Ennek során – az egyes gépeket, géprészeket vagy gépfeladatokat képviselő különféle hálózatokra – bonyolult elemzéseket hozhat létre grafikusan. Az algoritmusok láncolhatók is, ami tovább növeli a bonyolultságot.
A Workbench legfontosabb szerepe ezért a bonyolultság csökkentésében az, hogy az elrendezéseket egyetlen kattintással automatikusan és teljes körűen alakítja át olvasható és futtatható PLC-kóddá, beleértve a csatlakozási beállításokat, valamint az összes hálózati és/vagy algoritmusnevet is. Ezzel egyidejűleg a rendszer egy teljes HTML5 alapú elemzési dashboard-ot is létrehoz, amelyet a kiválasztott Analytics Runtime programba betölt – ez az úgynevezett instant dashboard. Miután a dashboard és a kód generálása megtörtént, a felhasználó megkapja azt a hálózati címet is, amelyen böngészőből elérheti a dashboard-ot. Mindez egyetlen sor kód írása vagy grafikai tervezés nélkül valósítható meg.

5. ábra  Az elemzett gépek – ebben az esetben a Schirmer Maschinen GmbH gépeinek – térképen történő, igény esetén választható azonosításához az Analytics Logger közvetlenül a helyi gépalkalmazásból nyeri ki a megfelelő földrajzi adatokat

Jelentős időmegtakarítás a dashboard automatikus előállításával

A dashboard egyszerű előállításával jelentős mennyiségű idő takarítható meg a tervezési folyamat során. Ez a TwinCAT 3 kezelőfelületén (HMI) alapuló funkció a TwinCAT Analytics minden egyes algoritmusa számára különálló, innovatív webes szabványokon alapuló és modern, mozaikszerkezetű vezérlőfelületet ad. A rendelkezésre bocsátott kezelőszervek az adott algoritmus tulajdonságai között választhatók ki egy megfelelő vezérlési előnézetben. Egy adott kezelőszervben több algoritmus is egyesíthető.
A dashboard automatikus előállítása során számos egyedi felhasználói igény figyelembe vehető (4. ábra). Meg lehet adni a fejlécszíneket és logókat, vagy a nyitóoldalon meg lehet jeleníteni egy világtérképet, amely az elemzett gépek helyét tünteti fel (5. ábra). A kezelőszervek nyelve is megválasztható. Az alkalmazás tervezője különféle elrendezések és témák közül választhat. Vannak például olyan elrendezések, amelyekben a kezelőszervek rögzített helyekre kerülnek, és balra vagy jobbra igazítva a dashboard minden oldalán megjelennek. A felhasználó – a végfelhasználó vagy a gépépítő szerviztechnikusa – ennek köszönhetően mindig átlátja a gép teljes állapotát (6. ábra). A megjelenítéshez a körülményektől függően világos vagy sötét téma választható. Az algoritmusok alaphelyzetbe állító eljárásai is automatikusan bekerülnek a dashboard-ba.
Az automatikusan generált dashboard-ok a nagyfokú rugalmasság ellenére sem mindig képesek minden igényt közvetlenül teljesíteni, ezért a megoldás nemcsak a teljes analitikai PLC-projektet integrálja Visual Studio^® környezetbe, hanem a TwinCAT 3 HMI projektet is. Ezzel a megoldással szükség esetén az applikációs mérnök a létrehozott dashboard-ot a grafikus szerkesztőben szabadon módosíthatja, és szokványos vagy egyedi kezelőszervekkel egészítheti ki. Ugyanakkor, még a dashboard jelentős mértékű utólagos testreszabása esetén is több mint ezer kattintás spórolható meg, és ezzel az eljárással jelentős idő és költség takarítható meg a hagyományos megközelítéshez képest. Ezenfelül az egyedi tervezésű kezelőszerveket is be lehet építeni az Analytics munkafolyamatába és az instant dashboard-ba is.

6. ábra  Az automatikusan létrehozott dashboard elrendezése és témája igény szerint számos lehetőség közül választható ki

Összefoglalás

A TwinCAT Analytics kiemelkedő előnye, hogy könnyű, bevált és jól ismert tervezési folyamatot tesz lehetővé, valamint a gépadatok eseti és/vagy folyamatos elemzéséhez teljes körű munkafolyamatokat nyújt. Sok automatizálási funkciójával a gépépítő vagy a rendszerintegrátor gyorsan és könnyen dolgozhat, miközben a TwinCAT folyamatosan biztosítja a nyitottságot és a rugalmasságot. Az elemzést végző PLC-től az analízist támogató dashboard-ig minden elem igény szerint testreszabható. Míg a felhasználó beléphet az IoT- és a szolgáltatás-alapú üzemi modellek világába, az alkalmazástervező a TwinCAT Engineering megszokott világában dolgozhat, és annak számos szinergiáját kihasználhatja. Az adatelemzésen alapuló új vállalati modellek és gépopciók lehetőségeihez ennél könnyebben és költséghatékonyabban nem is lehetne hozzáférni.

BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu

még több Beckhoff