כיצד בקרה בזמן אמת, בטיחות וביטחון מניעים את החדשנות הטכנולוגית במפעל המחר

image_pdfimage_print

בזכות השגשוג הכלכלי, התפוצה הרחבה של חיישנים למיניהם והחיבור הזמין לענן בהיקפים גדולים, קצב השינויים המתרחשים במערכות ובציוד הקיימים במפעלים הולך וגובר.

האופן בו מפעלים פועלים משתנה במהירות לנוכח כוחות כלכליים וטכנולוגיים חזקים. היצרנים הזריזים ביותר של ציוד למפעלים ישגשגו בסביבה משתנה זו, ככל שיפתחו מערכות מקושרות וחכמות יותר, אשר תסייענה למפעלים להפוך לגמישים ובטוחים יותר, תוך שמירה על הביטחון עם הגדלת הקישוריות. שימוש גובר במערכות אוטומטיות ואוטונומיות יקטין את התלות של המפעלים בכוח אדם למשימות חוזרות על עצמן או פעולות ידניות מסובכות.

מוליכים למחצה יהיו בליבו של דור חדש זה של ציוד אוטומציה תעשייתי, וישמשו לעיבוד, בקרה וחישה הנדרשים לתפקוד יעיל בסביבות מקושרות.

חברת Analog Davices (ADI), אשר תמיד שגשגה בממשק שבין העולם האנלוגי והדיגיטלי, נהנית ממבט תקריב על השינויים הטכנולוגיים הנדרשים עבור ציוד האוטומציה החדש למפעלים. ניסיונה בתחום של חישה, הכנת אותות, עיבוד אותות ספרתי, קישוריות חוטית ואלחוטית, ותוכנה, מקרב אותה אל האתגרים הניצבים מול לקוחותיה התעשייתיים, ומאפשר לה לפתח פתרונות מונחי-יישומים המאיצים את משך הזמן הנדרש מהיצרן אל השוק. מטרתה של ADI היא לסייע ללקוחות לחדש דרך הטכנולוגיה ולהיות מוכנים להפתעות העתיד, תוך המשך התמיכה במערכות היסטוריות על ידי הבטחת זמינות לאורך זמן של חלקים תעשייתיים.

העתיד טומן בתוכו הפרעה עמוקה במצב הקיים, אשר שורשיה נטועים במגמה רצויה: התפשטות גלובלית של שגשוג.

הרחבת השגשוג

במאה הנוכחית הורגשה עלייה משמעותית בהכנסה הפנויה בחלקים של העולם אשר מקובל היה להחשיבם כמדינות מתפתחות. כתוצאה מכך, הדרישה למוצרי ייצור גדלה בכל העולם, תוך הפעלת לחץ על יצרנים להרחיב את הייצור תוך אספקה של מגוון מתרחב והולך של תצורות מוצרים לצורך מענה על גיוון איזורי ולאומי בדרישה.

באותה העת, הגידול העולמי בשגשוג מצמצם את זמינותו של כוח אדם זול ובלתי מקצועי. התנופה החדה שהיצרנים הרגישו בשלושים השנים האחרונות עקב הוצאת היצור למדינות אחרות, זולות יותר, כגון סין, הולכת ומתאדה, עם עלייתו של השכר באזורים אלה, וכאשר כוח העבודה שהוא כעת משכיל יותר, ומאבד את תאבונו לביצוע עבודת כפיים מחזורית מדי יום. בעתיד היצרנים ינסו להגדיל את התחרותיות שלהם על ידי שימוש בטכנולוגיית אוטומציה במקום לעבור למיקום זול יותר.

המפעל החכם והמקושר

יכולות טכנולוגיות חדשות מאפשרות גם ליצרנים לקבל תמורה נוספת להשקעתם בציוד אוטומציה מפעלי.

עם תפוצתם ההולכת ומתרחבת של חיישנים מיניאטוריים מתקדמים הפועלים על מוליכים למחצה, בשילוב עם הקישוריות החודרת לכל פינה, נוצר שיטפון של נתונים על ביצועי המכונות והתהליך. כיום קיים פוטנציאל רב יותר מתמיד ליישומים עשירים וחדשים של ניתוח נתונים, כגון ניטור המצב של המכונה ותחזוקה מונעת. בה בעת, השימוש הגובר בחומרה וציוד אלקטרוני המתוכנתים בחומרה ובתוכנה מאפשר שינוי תצורה מהיר של תהליכים תעשייתיים וכלי יצור.

לכן, המפעל של מחר יהיה גמיש יותר ויגיב טוב יותר לדרישה, ייהנה מאוטומציה רבה יותר, ויהיה אמין יותר. הוא יצריך פחות מפעילים אנושיים ויופרע פחות מתחזוקה בלתי-מתוכננת.

אז אילו טכנולוגיות בעולם המוליכים למחצה האנלוגיים והדיגיטליים יאפשרו מודל חדש זה של אוטומציה במפעלים?

חיישנים – המפתח לניטור מצב המכונה

טכנולוגיית חיישני MEMS מאפשרת כיום פיתוח של חיישנים מסוגים חדשים, המתאפיינים בממדים קטנים, יציבות ויכולת למדוד במדויק תנודה ותנועה. למשל, מדי-תאוצה בפס רחב אשר אינם סובלים מרעש מאפשרים כיום את הדיוק והדייק הגבוהים הנדרשים על מנת לזהות שינויים קטנים בחתימת הרעידות של מכונה. בשילוב עם תוכנות אנליזה לחיישנים, מכשירים אלה מאפשרים למפעילי ציוד לאתר את המקור לכשל פוטנציאלי הרבה לפני שהוא מתרחש וליישם אמצעי תחזוקה מונעת מבעוד מועד.

ניטור מצב המכונה הינו יישום שאינו מוגבל להגדרות מפעל קונבנציונליות. ציוד תעשייתי נייד או נשלט מרחוק עשוי להשתמש בחיבור אלחוטי על מנת לדווח מידע דיאגנוסטי וסטטוס פעולה לבקר מרכזי. פעולת המכונה תוך הזנה ממצבר או מקורות מתח בלתי קבועים כגון אנרגיית שמש מחייבת יישום זה להשתמש בפתרון חישה בהספק נמוך מאוד.

קישוריות במהירות גבוהה על רצפת המפעל

התפוצה הרחבה של החיישנים במפעלים מחוללת זרימות עצומות של נתונים בזמן אמת. פרוטוקולי תקשורת ישנים בין צמתי חישה לבקרים, כגון מעגלי בקרה של 4 mA עד 20 mA מפנים את מקומם לגרסאות תעשייתיות מהירות של פרוטוקול ה- Ethernet, ומאפשרים אינטגרציה הולכת וגדלה של תשתית הטכנולוגיה התפעולית במפעל עם טכנולוגיית המידע בחברה.

כתגובה לדרישה חדשה זו להעברת נתונים בקצב גבוה במפעל, יצרני הציוד צריכים להפוך את היישומים שלהם לרלוונטיים בעתיד, על מנת שיתמכו לא רק בפרוטוקולי Ethernet תעשייתיים המשמשים כיום, אלא גם בגרסה של ה- Ethernet על הרשת הרגישה לזמן (TSN), אשר ככל הנראה תהפוך לסטנדרט של התקשורת הרשתית החוטית בתקשורת תעשייתית בזמן אמת. לצורך תמיכה במעבר זה, ADI מספקת פלטפורמת Ethernet אשר מאפשרת למערכות לעבור בין פרוטוקול Ethernet אחד למשנהו מבלי להצריך תכנון מחדש של החומרה.

טכנולוגיות רשתות חיישנים יציבות ורגישות נדרשות גם לצורך חיבור של נקודות חישה במקומות בנגישות מופחתת, עם חיווט פיזי. טכנולוגיות של רשתות אלחוטיות כגון SmartMesh ו- WirelessHART, המתוכננות לפעול ביישומים מאתגרים של האינטרנט של הדברים, נותנים שיטה מתקדמת ומוכחת לחיבור של ציוד אוטומציה תעשייתית ללא חוטים.

מערכות בטיחות למכונות אוטונומיות

כלי רכב אוטונומיים ו “קובוטים” הם שדה רחב להרחבת היישום של אוטומציה במפעלים ומחסנים. האתגר בתעשייה הוא להבטיח בטיחות, תוך וידוא שהמכונות האוטונומית מודעות לחלוטין לסביבתן. טכנולוגיות מכ”ם ו- lidar מתקדמות מרימות את הרף עבור דיוק ודייק, ויישומי זיהוי קרבה ומיפוי תלת-ממדי.

הגנה על המפעל מפני תקיפה מקוונת

עם הגידול בקישוריות גדל גם הסיכון לתקיפה בידי האקרים המעוניינים לסחוט תשלום ממפעילי המפעל, או מצד מתקיפים מטעם מדינות אשר משימתם היא לפגוע במערכות תעשייתיות בעלות ערך רב.

ככל שמפעילי המפעל מחברים עוד ועוד נקודות לענן, הם פותחים נקודות כניסה חדשות לניצול על ידי האקרים. מערכות קישוריות על בסיס מוליכים למחצה מחייבות שמירה על ביטחון כנדרש למערכות משוכנות, עבור מאפייני תקיפה מגוונים. חברת Analog Devices מפתחת פתרונות חדשים להתמודדות עם איומי ביטחון מתפתחים למערכות תעשייתיות, ובכך היא מסייעת להגנה על התשתית התעשייתית של הלקוחות בפני השפעות עתידיות.

תהליכי ייצור בתצורה משתנה

מפעל העתיד צריך להיות מסוגל להתאים את עצמו במהירות לדרישות חדשות ותהליכי עבודה חדשים; המפתח הוא לשלב גמישות במוצרי טכנולוגיית האוטומציה התעשייתית ברמת הארכיטקטורה. גישה אחת אשר יכולה לתמוך בצורך זה בגמישות היא קלט/פלט המוגדר בתוכנה, אשר את תצורתו ניתן להגדיר כאנלוגית או דיגיטלית, קלט או פלט, מבלי לשנות את החיווט.

חברת ADI מרחיקה את גבול היכולת של הטכנולוגיה העכשווית, והיא מספקת פתרונות פלט תעשייתי גמיש ויציב, אשר מאפשר הגדרת תצורה מלאה של הפלט האנלוגי בתוכנה לתמיכה במגוון של תקנים תעשייתיים.

שילוב של רכיבים אנלוגיים, דיגיטליים ותוכנה

הפיתוח והייצור של ציוד אוטומציה תעשייתית הולך והופך להיות משימה בטכנולוגיה גבוהה אשר מונעת על ידי הצורך לעמוד בדרישות הצרכנים לתפוקה גבוהה יותר, אפשרויות נרחבות יותר להגדרת תצורה\ פעולה בטוחה יותר ושילוב נרחב יותר בענן. באותה העת, הלחץ להגיע לשוק במהירות עם דגמים חדשים ומתקדמים יותר ממשיך להתגבר.

התשובה של Analog Devices היא לתת לצרכנים מוצר משופר הכולל פתרונות מכווני-שוק ליישומים, כולל, בין היתר, ניטור של מצב המכונה, קישוריות במהירות גבוהה ומערכות בטיחות וביטחון. החברה תעשה זאת באמצעות שילוב של רכיבים אנלוגיים, רכיבי אותות מעורבים ורכיבים דיגיטליים, יחד עם קושחה ותוכנה, לצורך פתרון של בעיות הפיתוח הדחופות ביותר העומדות בפני הלקוח. הללו יאפשרו ללקוח להגיב מהר וביעילות לאתגרים הטכנולוגיים והכלכליים המתעצמים של ההווה והעתיד.

על המחבר

ברנדן או’דאוד הוא בעל 30 שנות ניסיון בתעשייה בעבודה עבור חברות כגון Tellabs, Apple ו- Analog Devices. כיום הוא משמש כמנהל הכללי של תחום האוטומציה התעשייתית ב Analog Devices. ניתן ליצור עימו קשר בכתובת Brendan.odowd@analog.com

ברנדן או'דאוד, מנכ"ל )אוטומציה תעשייתית(, .Analog Devices, Inc

תגובות סגורות