New Automation Technology Beckhoff Automation Hyötyä Industry 4.0: sta Mikko Uuskoski TJ, Beckhoff Automation Oy IPC Automation I/O Motion 1
PC-Control Basis for IoT and Industry 4.0 Industry 4.0 2
PC-Control Basis for IoT and Industry 4.0 Industry 4.0; mitä se tarkoittaa? Industry 4.0 määrittelee älykäs tehdas -käsitteen vision ja toteutuksen. Modulaarisesti rakentuvien, Industry 4.0 -määritelmän mukaisten älykkäiden tehtaiden kyber-järjestelmät valvovat fyysisiä prosesseja, luovat virtuaalisia kopioita fyysisestä maailmasta ja tekevät hajautettuja päätöksiä. Kyberfyysiset järjestelmät kommunikoivat ja toimivat yhdessä sekä toistensa että ihmisten kanssa Esineiden internetin (Internet of Things) yli reaaliajassa. Palveluiden internetin (Internet of Services) kautta arvoketjun jäsenet tarjoavat ja hyödyntävät sekä sisäisiä että organisaatioiden välisiä palveluita. Hermann, Pentek, Otto, 2015: Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios, 2015 3
New Automation Technology Kyberfysikaalinen järjestelmä Leitâo, A. W. Colombo, S. arnouskos: Industrial automation based cyber-phisical systems technologies:prototype implementations and challenges, 2015 27.01.2016 4
New Automation Technology PC-pohjainen automaatio PC-pohjaisessa automaatiossa alustana toimii tietokone ja avoin käyttöjärjestelmä. Avoin käyttöjärjestelmä mahdollistaa eri ohjelmistojen käytön osana kokonaisjärjestelmää. Toisaalta fyysisen PC:n vakiolaitteet/liitynnät antavat laajat liityntämahdollisuudet paikallisesti sekä tietysti eri verkkotyyppeihin. 27.01.2016 5
New Automation Technology PC-pohjainen automaatio Display Hard disk Flash memory Ethernet USB RS232 C Modem Windows Application software Programming workbench for PLC/NC Real-time PLC, NC, CNC ADS General process interface (fieldbuses, Ethernet) I/O modules Drives I/O modules Drives I/O modules Drives 27.01.2016 6
New Automation Technology PC Control Ongoing Dynamic Development Integration Capacity (BT) Technology Node (nm) 100 Technology Node Number of CPU-Cores 90 2018: 128 cores 256 150 80 70 128 120 60 50 40 30 20 10 0 128 64 64 2018: 8 nm 32 32 16 16 2 4 8 8 1 2 4 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 90 60 30 0 Beckhoff Corporate Presentation 27.01.2016 7
New Automation Technology PC Control Ongoing Dynamic Development 1. In 2020, PC Control technology will be 32 times more powerful than today! 2012 2011 2. Today s control programs will use only 3% of the 2020 CPU`s! 2020 3. The usage of the remaining 97% resources will decide your competiveness! 4. Scientific Automation is using exactly these resources for advanced control technology 2020
PC-Control Basis for Industry 4.0 Development of electronic machine/plant control complexity Measurement eng. + Engineering science Scientific Automation PC-Control Motion PLC Industrial-PC Operator panel, visualisation, data back-up Standard Automation PC-Control Integration of visualisation PLC motion (PTP, NC, robotics) control engineering communication special functions 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 9
PC-Control Basis for Industry 4.0 Industry 4.0 is the merger of IT and manufacture Smart Logistics Internet of things Internet of services Big Data Self-optimization Cloud Computing Adaptation.. Smart Grid 10
New Automation Technology Google Glass for industrial automation Beckhoff Image 27.01.2016 11
New Automation Technology Success story: Analytics in the cloud Success story: Energy measurement into cloud / big data 27.01.2016 12
PC-Control Basis for Industry 4.0 Vaatimuksia tuotannolle Asiakkaat asettavat suurempia vaatimuksia: joustavuuteen tehokkuuteen ja tuottavuuteen käyttöasteeseen luotettavuuteen Tuotannon ylläpidettävyyteen Lopputuotteiden laatuun toistettavuuteen jäljitettävyyteen skaalautuvuuteen Suunnittelun minimointiin Quelle: Nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG 13
PC-Control Basis for Industry 4.0 Vaatimuksia järjestelmän suunnittelulle Suunnittelun yksinkertaistaminen Standardi liitynnät / rajapinnat Suorituskyky Turvallinen ja joustava kommunikointi (horisontaalisesti and vertikaalisesti) Varmennettu datan tallennus Liitä ja käytä -periaate Jäljitettävyys ja monitorointi Ohjelmointi ja runtime ympäristö Itsekonfiguroituvat tuotantojärjestelmät Itseoptimointi, kunnonvalvonta Quelle: Nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG 14
PC-Control Basis for IoT and Industry 4.0 Connectivity layers Vertical: SCADA / MES / ERP with PLC Access to process data in PLC Horizontal: PLC with PLC Cloud Protocol access for data exchange I/O: PLC with Fieldbus ERP Access to data profiles in shop floor devices MES Cloud: PLC with Cloud Access to Cloud for Data Logging SCADA / HMI PLCs ADS, EAP, OPC-UA,... Factory Floor
Beckhoff Automaatiojärjestelmän integrointi Automaatiojärjestelmän integroinnin eri tahoja Ylläpitö Vikadiagnostiikka Suunnittelijalähtöisyys / Asiakaslähtöisyys H. Kärkkäinen 2010 27.01.2016 16
Beckhoff Automaatiojärjestelmän integrointi Automaatiojärjestelmän integroinnin eri tahoja End users, consumers (n+1)th tier customers Business environment; stakeholders; e.g. political, economical, technological, environmental, competitional, or regulatory trends. Customer Customer Customer Customer Customer 3.->n. tier customers 2. tier customers (customers customers) Customer Customer Customer 1. tier customers (direct customers) = customer s functions, departments, persons etc. affecting the customer s requirements and needs Company H. Kärkkäinen 2010 27.01.2016 17
PC-Control Basis for IoT and Industry 4.0 Mistä arvo ja asiakasarvo syntyy? Perinteinen arvoketju vs. uusien vaatimusten mukainen arvoketju mahdollisuuksineen? Uudenlaiset ekosysteemit Vaatimukset laite/konevalmistaja yritykselle? Miten saadaan lisäarvoa arvoketjussa, miten se saadaan myytyä ja miten löydetään mahdollisuudet tuottaa lisäarvoa? Ymmärtää verkottuminen, kerätä tieto, myös hiljainen ja implementoida tuotteisiin. Kehitys nopeaa vrt. pc:n laskentakyky. Ei voida keskittyä vain perinteisen peruskoneen kehitykseen myös räätälöintitarve. Pelkän kustannusoptimoinnin lisäksi uusia arvokkaita ominaisuuksia, jotka myydään asiakkaalle. 18
Estimation by Beckhoff same with incomes and wealth! 7 billion people in 2010 8.3 billion people in 2030 Total income: 112.75 trillion $ 75 trillion $ High income level Total income: 43.5 trillion $ 25 trillion $ High income level 8 trillion $ Upper middle 10.5 trillion $ Other 24 trillion $ Upper middle 13.75 trillion $ Other
PC-Control Basis for Industry 4.0 Use Case Fieldbus- and CPU-Performance Advantages for customers Faster reaction higher quantity and higher quality With TwinCAT on powerful PCs and EtherCAT as fieldbus Example Control of a injection moulding machine reduced sampling interval from 2ms to 250µs wall thickness reduced reduced consumption of material and energy, higher quality 20
PC-Control Basis for Industry 4.0 Research in the context of Industry 4.0 Intelligent technical Systems interact with the environment adapting to it autonomously (adaptive). even manage unexpected situations not taken into account by the developer in a dynamic environment (robust). anticipate on the basis of experiential knowledge future effects of influences and possible states (anticipatory). take into account individual user behaviour (user-friendly). The Leading-Edge cluster is the first supported (major) project as part of the future oriented project Industry 4.0
PC-Control Basis for Industry 4.0 Beckhoff is consortium leader ScAut Scientific Automation Integration of engineering findings in standard automation Duration: 01.07.2012 until 30.6.2016 Project volume: 5,7 m efa - Extreme Fast Automation Efficiency improvements in standard processing machines Duration: 01.07.2014 until 30.6.2017 Project volume: 1,8 m Project partners:
PC-Control Basis for Industry 4.0 Yhteenveto 1 Industry 4.0 aikaan saa uusia innovaatioita teollisuuteen ja lisää Euroopan kilpailukykyä; Suomessa osattava olla mukana Automaation integrointi horisontaalisesti vertikaalisesti Koko elinkaarenaikainen suunnittelu Tärkeää kyky pystyä tarjoamaan Industry 4.0 mallinmukaisia ratkaisuja Jatkuva tutkimustyö Industry 4.0 ympärillä lisää tuottavuutta ja ylläpidettävyyttä entisestään 23
PC-Control Basis for Industry 4.0 Yhteenveto 2 Tärkeää muuttuu vanhoja toimintatapoja Korostaa automaation ja IT:n merkitystä Selvittää asiakastarpeet huolella Verkottua uuden toimintamallin mukaisten toimioiden kanssa Optimoida kustannuksia, mutta ei tuoteominaisuuksien kustannuksella Uskoa omaan toimialaosaamiseen, toimialan perusperiaatteet ovat kuitenkin edelleen voimassa 24
PC-Control Basis for Industry 4.0 Beckhoff Automation Kysymyksiä? m.uuskoski@beckhoff.fi IPC Automation I/O Motion 25