Splývání automatizace výroby a budov Propojením odvětví tovární automatizace a techniky budov k energeticky účinnému přímovazebnímu řízení energie k výrobě v závodě Bad Pyrmont.
Hloubkové propojení továrny a budovy
Továrna, která byla postavena v roce 1996, se v minulých letech značně rozrostla. Výzva spočívala v tom, zavádět změny v oblasti digitalizace, zvyšování efektivity a udržitelnosti za plného provozu. Společnost Phoenix Contact začala tyto nové přístupy uplatňovat v roce 2017 v rámci strategického projektu celého koncernu. Digitální transformace byla chápána jako zásadní změna, která si vyžádala přehodnocení uvnitř celé organizace. Základem bylo přitom vytvoření digitálních dvojčat více než desítky tisíc produktů a vybudování celosvětově dostupné infrastruktury. Namísto centralizovaného systému vsadila společnost Phoenix Contact na architekturu mikroslužeb, v níž procesy jednotlivých aplikací komunikují navzájem prostřednictvím rozhraní. Cílem bylo zajistit inteligentní využívání přibližně 66 000 datových bodů ve výrobě, optimalizovat procesy a uskutečnit živé propojení odvětví v zájmu udržitelné budoucnosti. Za tímto účelem byla vzájemně propojena i odvětví výroby a budov, a to nejen po stránce technického výkonu, ale také komunikačně.
O krok blíže k cíli 1,5 °C díky digitalizaci
Udržitelnost je podstatnou součástí strategie společnosti Phoenix Contact. Vizí All Electric Society sleduje společnost Phoenix Contact cíl vytvořit udržitelný svět pomocí řešení a technologií pro elektrifikaci, síťové propojení a automatizaci.
Vize All Electric Society popisuje svět, kde se nejen důsledně vyrábí a využívá energie z obnovitelných zdrojů, ale kde se také prostřednictvím opatření na zvýšení účinnosti snižuje potřeba primární energie.
Úhelným kamenem vize All Electric Society je digitalizace. Propojením odvětví lze propojit energetické toky napříč obory a nahlížet na ně komplexně. Cílem je, aby byl všude dostupný dostatek energie – ve správný čas a na správném místě. Inteligentní souhra výroby a budovy v závodě Bad Pyrmont je živým příkladem praktického propojení odvětví u stávajících instalací.
Průchozí datové a informační toky
Energetická optimalizace výrobního závodu Bad Pyrmont
Data slouží jako základ komplexní automatizace a síťového propojení. K tomu, aby všechna odvětví hovořila stejným jazykem, je zapotřebí digitalizace, datová rozhraní a harmonizované formáty dat, které umožní standardizovanou komunikaci mezi tradiční technikou budov a výrobou.
Výhody
- Průchozí datové a informační toky
- Bezpečná výroba s efektivním využíváním zdrojů
- Udržitelné zásobování energií
- Komplexní optimalizace pro ochranu klimatu
Data Collection Box: data jako klíč
Ve výrobním závodě PLCnextFactory společnosto Phoenix Contact Electronics GmbH v Bad Pyrmontu se získávají informace prostřednictvím tzv. boxů pro sběr dat (Data Collection Box). Ty shromažďují například údaje o spotřebě energie nebo údaje z I/O systémů, které jsou připojeny k 15 až 20 snímačům jednotlivých strojů. Data jsou analyzována a vyhodnocována pomocí otevřeného ekosystému PLCnext Technology a algoritmu učení založeného na umělé inteligenci, jejichž cílem je umožnit detekci a odstraňování odchylek, jako jsou ztráty energie v systému nebo anomálie v procesu.
Otevřený ekosystém PLCnext Technology se prolíná se systémem řízení budovy Emalytics založeným na internetu věcí.
Řešení otevřeného ekosystému technologie PLCnext se slučuje s naším systémem řízení budovy Emalytics na bázi internetu věcí, což je platforma pro všechny aplikace a procesy v budově. Zohledněním celého procesního řetězce a díky inteligentní souhře výroby a budovy vytváříme nové příležitosti k tvorbě vyšší přidané hodnoty a dokonce i ke snížení provozních nákladů budovy přibližně o 50 %. Díky tomuto splynutí automatizace výroby a budov je infrastruktura, jako jsou větrací zařízení, osvětlení, studená voda a stlačený vzduch, poskytována pro účely výroby pouze tehdy, když je skutečně potřeba, a to automatizovaně a na základě poptávky. Kromě optimalizace údajů o spotřebě hraje stejně důležitou roli i inteligentní využívání obnovitelné energie ve výrobě a v budovách. Díky provázání otevřeného ekosystému PLCnext Technology se systémem Emalytics a s využitím architektury mikroslužeb dokážeme pružně reagovat na požadavky budoucnosti. To nás staví do optimální pozice pro dosažení cílů udržitelnosti a CO₂ neutrální stopy.
Výroba X v digitální továrně
S myslí nastavenou na Manufacturing X k novému způsobu myšlení v digitální továrně: Asset Administration Shell (ASS) jako digitální dvojče Průmyslu 4.0 umožňuje bezproblémovou integraci, která zahrnuje rovněž komunikační standard OPC UA. Základní architektura je přitom pro všechny stejná a interoperabilní. Na tom staví společné funkce, které mohou využívat všichni, a které tak umožňují sdílet společný průmyslový datový prostor. Procesy jednotlivých aplikací navzájem komunikují prostřednictvím rozhraní. Za tímto účelem jsme museli v rámci organizace pracovat velice transparentně, učit se jeden od druhého a využívat synergie. Tímto řešením můžeme zvýšit vlastní konkurenceschopnost, protože digitálními inovacemi a tvorbou přidané hodnotou získáváme body na poli řešení a ekosystémů. Posilujeme svou odolnost, protože dokážeme rychleji optimalizovat a reagovat na poruchy. Můžeme také lépe mapovat regulační požadavky týkající se např. digitálního produktového pasu EU nebo CO₂ stopy, oběhového hospodářství či transparentnosti dodavatelských řetězců.
Snížení emisí CO₂ přibližně o 200 kg ročně
Celou výrobu, která nyní zaměstnává 550 lidí a kde se denně osadí 1,8 milionu součástí, charakterizuje rychlost a efektivita.
Jedním z faktorů úspěchu je, že každé jednotlivé pracoviště v závodě PLCnext Factory je nyní propojeno do sítě. Systém má přístup k aktuálním datům, může sbírat číselné ukazatele z výrobních linek a využívat je ke zlepšování. Tímto způsobem se shromažďuje a vyhodnocuje přibližně 2,7 milionu datových bodů denně, tedy 270 TB dat z provozu a procesů ročně. Během tří let jsme dokázali zvýšit produktivitu o 30 % a zároveň ušetřit přibližně 30 % energie. Zlepšování výroby přináší úspory ve výši přibližně 1,5 milionu eur ročně.
Budova si samostatně koriguje spotřebu energie, čímž ušetří přibližně 500 kWh (přibližně 200 kg CO₂).
Vyhlídka udržitelnější budoucnosti
Díky nasazení vlastních produktů a řešení pro elektrifikaci, síťové propojení a automatizaci v našem provozu PLCnext Factory získá zákazník produkt s prokazatelně sníženou CO₂ stopou.
Inteligentní souhra budovy a továrny navíc umožňuje transformovat všechna řemesla s budoucí vyhlídkou udržitelnější a produktivnější továrny. Na základě důvěry, transparentnosti dat a flexibility se jednotlivé oblasti denně snaží optimalizovat efektivitu provozu napříč odvětvími. Řízení budovy je propojeno s výrobní oblastí, jakož i s nabíjecí sítí firemního vozového parku elektromobilů a akumulátorem, který využívá energii vlastní výroby. Akumulátor lze sice nabíjet i odběrem z místní sítě, ale v optimálním případě jej napájí vlastní fotovoltaické zařízení. Díky spolupráci s komunálními službami, čističkami odpadních vod a díky využívání synergií v celé městské části (např. sítě rozvodu tepla) jsme každým dnem o krok blíže k cíli 1,5 °C. Tato vyzkoušená a osvědčená řešení současně nabízíme svým zákazníkům pro digitalizaci jejich vlastních výroben, čímž zároveň přinášíme skutečný důkaz funkčnosti koncepce. Motivací je hybná síla inovací směrem k vizi All Electric Society.