JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Den fjärde industrirevolutionen

Industrie 4.0, Internet of Things, ­Cyber Physical Systems eller Industrial Ethernet. Det finns många namn på den framtida fabriken där allt är uppkopplat och det är möjlig att i realtid analysera enorma datamängder för att hela tiden kunna styra produktionen optimalt.
Vattenkraften och ångmaskinerna gjorde det möjligt att mekanisera produktionen vilket lade grunden för den industriella revolutionen. Nästa steg, massproduktionen, kunde tas efter elektrifieringen. Den digitala revolutionen med datorer och IT-system gjorde det möjligt att öka graden av automatisering vilket lyfte industrin till den tredje nivån.

Och nu är det dags för den fjärde nivån, när alla delar och maskiner blir uppkopplade och det därmed blir möjligt att följa varje steg från råvaruutvinningen till återvinningen av den uttjänta varan.
– Det finns två saker som måste lösas först, datasäkerheten och analysen av data. Skickar du mycket data kanske konkurrenten kan snappa upp den och dra nytta av informationen. Det pågår arbete med hur man ska skydda och lagra data. När det gäller analysen av data finns det mycket kvar att göra, säger Günter Lauber som är chef för maskinleverantörerna Siplace och Dek.

Det finns såklart många aspekter på analysen av data men primärt handlar det om att hitta problem så snabbt som möjligt, i varje fall innan kretskortet eller maskindelen flyttas till nästa arbetsstation och definitivt innan den färdiga produkten lämnar fabriken.

– Jag gillar tanken på att man går runt i fab­riken med sin smartmobil. Uppstår ett problem får man ett meddelande där det framgår vad som är fel och hur man ska lösa problemet, säger Günter Lauber.

Idag måste operatörerna först gå till en dator för att ta reda på vad det är för problem, sen får de i de flesta fall själva fundera ut hur det ska lösas.

Visionen om den intelligenta fabriken – Industrie 4.0 – ligger dock tio eller tjugo år fram i tiden men precis som med så mycket annat kommer utvecklingen att gå stegvis.

I Sverige är det få som använder begreppet Industrie 4.0 även om det finns forskning med samma tankegångar, att effektivisera produktionen genom att koppla upp alla delar av produktionen.

– Lisa är en mer jordnära implementering. Vi tittar på hur det ser ut i dag och väldigt mycket är redan uppkopplat, säger Kristofer Bengtsson på Chalmers.

Forskningsprojektet Lisa – Line information system architecture – är en lösning som hämtar information från maskinerna och använder den för att styra tillverkningsprocessen.

Problemet för den som vill bygga den här typen av system är att varje maskintillverkare har sin egen standard för vilka data maskinen ska skicka, hur ofta det sker och med vilket format. Dessutom lever många maskinen länge, 30 år är ingen ovanlighet.

Det här innebär att även om man skulle spika en standard idag tar det många år innan alla existerande maskiner är utbytta och därmed pratar samma språk. Vid det laget skulle man för länge sedan ha insett att det fanns annan information som också är intressant men som inte tagits med.

– Därför är det inte hanterbart att göra så, att låsa en standard. Det skulle bli väldigt begränsande för vad man kan göra, säger Kristofer Bengtsson.

Istället har forskarna i Göteborg adderat ett mellanlager som gör att alla maskiner kan skicka sina data asynkront, ungefär som ett Twitterflöde av korta meddelanden. Sedan kan alla som lyssnar på databussen använda flödet för att göra olika analyser.

Lisa baseras på en så kallad formell beskrivning av systemet och dess komponenter. Den formella definitionen av funktioner, aktiviteter, samband och kontaktytor mellan komponenter är tänkt att ge standardiserad och generisk information. Tjänsterna kan finnas på olika nivåer i hierarkin, från enskilda styrsystem (PLC:er) till att hålla reda på vilka produkter som befinner sig var i fab­riken.

Rent praktiskt har forskarna adderat små Javaprogram som läser data från maskinerna eller styrsystemen och sedan lägger ut dem på databussen. Systemet baseras på Internetprotokollet TCPIP och andra standarder för hur distribuerad mjukvara kommunicerar.

Kommunikationen går över trådbunden Ethernet men det finns inget principiellt som hindrar att man även använder trådlös kommunikation.

– Även när man styr så skickar man bara ut informationen på bussen. Alla lyssnar och du som mottagare ska förstå att det här kommandot är till just dig.

Ett problem med Internettekniken är att den inte garanterar att meddelandet kommer fram.

– Man får lägga det på mottagarändarna. Det finns protokoll för hur man handskakar som ser till att meddelandet kommer fram inom en viss tid och med en viss prestanda.

Mellanlagret i form av Javaprogram gör att forskarna slipper ta hänsyn till vilka maskiner som finns i fabriken när man utveckla algoritmer för olika tjänster eller optimeringar. Och omvänt behöver man inte programmera om de enskilda styrsystemen när man ändrar något i en optimering, det tar mellanlagret hand om.

– Det skulle inte vara praktiskt genomförbart att ändra i styrsystemen och man kan ju inte köpa en ny fabrik om man kommer på en bättre algoritm, säger Kristofer Bengtsson.

Alla meddelanden, eller Tweets om man så vill, lagras i en databas. Forskarna arbetar med att lösa problemet hur den ostrukturerade informationen ska indexeras, ett liknande problem som Google brottas med när sökmotorn indexerar webben.

En aspekt som diskuteras livligt är säkerheten, särskilt efter Stuxnet, attacken på Siemens styrsystem.

En tänkbar lösning är att aldrig koppla upp fabrikerna mot Internet, i varje fall inte de delar som används för att styra maskinerna.

– PLC:er ska inte vara på ett osäkert nätverk. Dessutom blir det inte så stora datamängder att det är nödvändigt att koppla upp dem av den anledningen.

Redan idag har många fabriker egna serverhallar för den här typen av data som gör dem mindre sårbara för externa attacker. Men som bland annat amerikanska studier visat är det ändå lätt att få in skadligt virus. Det enda som behövs är några ”tappade” USB-minne på ett lämpligt ställe. Nyfikenheten hos upphittarna får dem att testa dem på jobbet, bakom alla säkerhetsmurar.
MER LÄSNING:
 
magasinet

230 elektronik­konsulter

Registrera ditt företag nu!
 
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik
Anne-Charlotte
Sparrvik
+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)