Ohjaukset ja toimilaitteet Kalevi Aaltonen Aalto-yliopisto Tuotantotekniikka
Eric Coatanealle kiitos aiheeseen liittyvistä keskusteluista 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 2
Joustavuus Flexibility (D Souza, D., E, Williams, F., P.,Toward a taxonomy of manufacturing flexibility dimensions, Journal of Operations Management 18 (2000) s. 577 593) Ulkoiset joustavuusvaatimukset: 1. Tuotantomäärien joustavuus (volume flexibility) 2. Tuotteiston ja tuotemuutosten joustavuus (variety flexibility) Sisäiset joustavuusvaatimukset: 3. Prosessimuutosten joustavuus (process flexibility) 4. Materiaalinkäsittelyn joustavuus (materials handling flexibility) 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 3
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 4
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 5
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 6
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 7
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 8
Reaaliaikainen Ethernet, Siemens 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 9
Teollisuus PC, Siemens 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 10
Teollisuus-PC 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 11
Teollisuus PC, Siemens 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 12
Teollisuus PC, Siemens 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 13
Älypuhelin ja tabletti = valvomo! 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 14
Ohjelmoitavat logiikat PLC 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 15
Logiikka - Ethernet -väylään 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 16
Logiikka Ethernet -väylään 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 17
Kompakti taajuusmuuttaja, Siemens 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 18
ABB:n sähkömoottorit 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 19
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 20
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 21
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 22
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 23
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 24
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 25
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 26
Kenttäväylät Profibus Profinet Interbus LonWorks Bitbus Modbus Powerlink Ethernet/IP 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 27
Markkinaosuudet 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 28
MAP (Manufacturing Automation Protocol) Manufacturing Automation Protocol = tietokoneiden ja ohjauslaitteiden standardi Useat merkittävät laite ja järjestelmätoimittajat tukivat MAP:a General Motorsin kehittämä laitteistoriippumaton eri merkkisten tuotantoautomaation ohjauslaitteistojen liitäntä protokolla 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 29
MAP (Manufacturing Automation Protocol) Manufacturing Automation Protocol = tietokoneiden ja ohjauslaitteiden standardi Useat merkittävät laite ja järjestelmätoimittajat tukivat MAP:a General Motorsin kehittämä laitteistoriippumaton eri merkkisten tuotantoautomaation ohjauslaitteistojen liitäntä protokolla 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 30
MAP (Manufacturing Automation Protocol) Boeing liitti standardiin MAP-standardiin Technical Office Protocol määrittelyn "MAP/TOP". Vaikka MAP/TOP protokollaa tukivat suuret valmistajat (General Motors, Boeing, ym.), se hävisi kilpailun Ethernet standardille. MAPista tuli IEEE standard 802.4 mutta 2004 standardikomitea lakkautettiin. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 31
Teollinen internet Esineiden internet The Internet of Things IoT Industrie 2.0 Industry 4.0 Suunnittelun ja tuotannon digitalisoituminen 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 32
Teollinen internet 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 33
Teollinen internet Teollinen internet viittaa yksilöitävissä olevien sulautettujen tietokoneiden kaltaisten järjestelmien yhteenliitokseen Internetin infrastruktuurissa. Termiä ehdotti Kevin Ashton vuonna 1999, mutta konseptista on puhuttu jo ainakin vuodesta 1991 lähtien. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 34
Teollinen internet Teollisuuden murroksessa perinteisissä teollisuustuotteissa aletaan hyödyntää internetiä, nanotekniikkaa sekä muuta viestintä- ja tietotekniikkaa. Teollisessa internetissä esineille annetaan tunnistettava identiteetti ja ne alkavat viestiä keskenään. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 35
Teollinen internet Verkkoon kytkeytyvät laitteet voivat olla esimerkiksi teollisuus-, koti-, palvelu- tai hoivarobotteja. Teollisuus- ja tuotantoautomaatio siirtyy suljetusta laiteriippuvaisesta toimintatavasta avoimeen maailmanlaajuiseen arkkitehtuuriin 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 36
Teollinen internet Tutkimusprofessori Heikki Ailisto/VTT kertoi toukokuussa 2014 teollisen internetin olevan yksi "hypetetyimmistä" aiheista viimeisen vuoden aikana. Teollinen internet on osa kaiken läpikäyvää digitalisaation prosessia, joka kattaa antureiden lisäksi myös konttorityön digitalisoitumisen 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 37
Teollinen internet Olennaista on toiminnan tehostaminen ja teollinen tuottavuus. Teollista internetiä ovat kehittäneet tähän mennessä etupäässä suuret yhdysvaltalaiset yritykset kuten Cisco, IBM, Rockwell Automation, Oracle, Intel ja General Electric. Euroopassa alaa vievät eteenpäin mm. saksalaiset SAP, Bosch ja Siemens. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 38
Teollinen internet Suuret yritykset luovat eräänlaisia käyttöjärjestelmiä teolliseen internetiin, esimerkiksi laitteita ja ohjelmia. Pienemmät yritykset voivat luoda uutta liiketoimintaa esimerkiksi räätälöimällä ratkaisuja yrityskohtaisiksi, tekemällä antureita tai ohjauslaitteita tai keksimällä tapoja, joilla kerättävää tietoa tulkitaan ja visualisoidaan. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 39
Teollinen internet Esimerkiksi konepaja- ja energiayhtiöt voivat rakentaa IBM:n tai SAP:n käyttöjärjestelmien päälle omat IoTsovelluksensa. Teollisen internetin arvioidaan synnyttävän liiketoimintaa tuhansien miljardien eurojen arvosta. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 40
Teollinen internet Esimerkki suomalaisesta teollisen internetin sovelluksesta on Konecranesin tarjoama nosturien etähuoltopalvelu. Hyvinkään etähuoltovalvomoon on kytketty yli 4000 laitetta eri puolilla maailmaa. Laitteista välittyy koko ajan tietoa esimerkiksi moottoreiden ylikuumenemisesta. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 41
Teollinen internet Konecranesin toimitusjohtaja Pekka Lundmarkin mukaan teolliseen internetiin siirtyminen aiheuttaa teollisen vallankumouksen samaan tapaan kuin silloin, kun hevosista siirryttiin höyrykoneisiin. 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 42
Teollinen internet Kuluttajapuolella asiat etenevät huomattavasti nopeammin ja asioiden internet on jo tuonutkin useita tuotteita ja palveluita ihmisten arkipäivään ja samaan pitäisi päästä teollisuudessakin. Teollisuudessa puhutaan ehkä kuitenkin vielä enemmän teollisesta intranetistä (suljettu) kuin teollisesta internetistä (avoin) 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 43
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 44
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 45
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 46
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 47
3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 48
Lineaarikäytöt yleistyvät 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 49
Tarkkuutta ja nopeutta 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 50
Anturit, ohjaukset, käyttölaitteet, toimilaitteet, kappale, kone, käyttäjä 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 51
Automaatiojärjestelmä 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 52
Prosessiohjauksen komponentit 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 53
Virtauksen ohjaus käsin (avoin piiri) 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 54
Avoin säätöpiiri 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 55
Virtauksen säätö käsin (suljettu piiri) 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 56
Suljettu säätöpiiri 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 57
Patopainesuutin 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 58
Venymäliuska-anturit 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 59
Inkrementaalinen matka-anturi 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 60
Absoluuttinen matka-anturi 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 61
Induktiivinen magneettianturi 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 62
Pietsosähköinen paineanturi 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 63
Sähkölämmittimen lämpötilan valvonta kaksoismetallikoskettimella 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 64
Heijastusvaloportilla asennon tunnistus 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 65
Pyörimisnopeuden mittaus 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 66
Nestepinnan mittaus valoanturilla 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 67
Sähköinen painonappi 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 68
Pneumatiikkasylinterin painonappiliipaisu 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 69
Sähköhydraulinen askelmoottori 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 70
Sähköhydraulinen asemointiventtiili 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 71
Hydraulisylinterin ohjaus proportionaaliventtiilillä 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 72
Analogia-digitaalimuunnin 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 73
Kaksitoimisen sylinterin ohjaus 4/2-suuntaventtiilillä 3.9.2015 Professori Kalevi Aaltonen, Aalto-yliopisto 74