Avoimella automaatiolla sähköistettyyn tulevaisuuteen Audi luottaa Ingolstadtin tehtaalla Phoenix Contactin PLCnext Technologyyn täyssähköisen Audi Q6 e-tron -sarjan korin valmistuksessa. Lukuisien IIoT-sovellusten toimintojen lisäksi avoin ekosysteemi tarjoaa myös integroidun kyberturvallisuuden kansainvälisen IEC 62443-4-2 -standardin mukaisesti.
Lähtötilanne
Yhdessä ja yhteistyössä tulevaisuuteen
Phoenix Contact tukee siirtymistä kestävämpään kehitykseen tarjoamalla sähköistyksen, verkottamisen ja automaation avainteknologioita. PLCnext Technology on yksi näistä teknologioista. Avoimessa ekosysteemissä on erilaisia rajapintoja anturista pilveen asti. Näin se edistää kattavaa informaation kulkua CO2-neutraalissa tuotannossa. PLCnext Technology mahdollistaa IEC 61131-3 -standardin mukaisten PLC-järjestelmien vakio-ohjelmoinnin lisäksi myös korkean tason kielten, kuten C/C++:n, C#:n tai Matlab Simulinkin rinnakkaiskäytön. Molemmat kielet toimivat yhdessä reaaliaikaisesti PLCnext Control -ohjausperheessä. Siten tuotanto hyötyy sekä IT- että OT-asiantuntijoiden osaamisesta. Näin tämä ekosysteemi edistää myös Audin tuotantolaitosten automaation muutosta.
Ratkaisu
Energiamittarit, kuten monitoimimittauslaite EEM-MA 370, kirjaavat kulutuksen ylös
Kasvihuonekaasutaseen parantaminen optimoitujen tuotantoprosessien avulla
On tärkeää pitää energiajalanjälki mahdollisimman neutraalina jo ajoneuvon tuotantovaiheessa. Audi onkin asettanut tavoitteekseen saavuttaa hiilineutraali tuotanto kaikissa toimipaikoissa vuoteen 2025 mennessä. Tämä tavoite saavutettiin Ingolstadtin toimipaikassa jo vuoden 2024 alussa. Erityisesti autojen korinvalmistuksessa on tärkeää parantaa päästöarvoja sellaisilla vaikuttavilla tekijöillä kuin laatu, saatavuus ja mukautuvuus. Jokainen tyhjäkäynti tai jokainen korin poisto valmistusprosessista aiheuttaa kustannuksia, mutta lisää myös tuotantoon liittyvää kasvihuonekaasutasetta.
Tämän estämiseksi Audi käyttää lukuisia toimenpiteitä, kuten sammutuksia joutokäyntiaikoina tai kommunikoivia energiamittareita – esimerkiksi Phoenix Contactin EEM-MA 370 -monitoimimittalaitetta – kulutuksen seurantaan. Optimoinnin jatkaminen tässä vaiheessa edellyttää energiavirtojen läpinäkyvyyttä ja tietoja, jotka ilmoittavat toimintahäiriöstä heti sen ilmetessä. Pienimmätkin laatupoikkeamat, jotka havaitaan jo varhaisessa vaiheessa, voivat vaikuttaa ratkaisevasti. Prosessinkulun lisäparannusmahdollisuuksien tunnistaminen johtaa paitsi syklin lyhenemiseen myös kunkin yksittäisen auton energiataseen optimointiin.
Toiminnallisesti turvallisen järjestelmäautomaation lisäksi PLCnext Control RFC 4072S tarjoaa kattavan diagnostiikan
Korkean tason kielten käyttö rinnakkain
Turvallinen RFC 4072S -ohjaus muodostaa korin valmistuksen automaatioratkaisun ytimen. Sen tärkein tehtävä on varmistaa, että ajoneuvot valmistetaan toiminnallisesti turvallisella tavalla. Järjestelmäautomaation lisäksi RFC 4072S tarjoaa kattavan diagnostiikan kaikista prosesseista ja viestinnän kannalta olennaisista tiedoista. Kuten jo mainittiin, IEC 61131-3 -standardin mukaista ohjelmointikieltä, jota yleensä suositaan tuotantoprosessissa, täydennetään käyttämällä korkean tason kieliä, kuten C/C++ tai C#, jotka soveltuvat paremmin monimutkaisiin reaaliaikaisiin sovelluksiin.
98 % toimintanäytöistä luodaan visualisointiavustajan avulla
Yli 30 prosentin ajansäästö järjestelmän visualisoinnin luomisessa
Ingolstadtissa toteutetussa hankkeessa vuodesta 2004 lähtien edeltävällä PC Worx -alustalla kehitetty moduulistandardi on muunnettu uuteen PLCnext Technology -ohjaustekniikkaan. Uusien kehitystoimien tuloksena kirjastossa on nyt yli 600 moduulia, joilla voidaan hallita optimaalisesti monia korin valmistuksessa tarvittavia prosesseja. PLCnext Control RFC 4072S PN tukee myös koneturvallisuutta IEC 62061 SIL 3:n ja EN ISO 13849-1 PL e:n mukaisesti. Uusi automaatioalusta tarjoaa verkkovisualisoinnin, joka lisää tietojen yhdenmukaisuutta ja integrointia.
Erityisesti tätä tarkoitusta varten kehitetty visualisointiavustaja luo noin 98 prosenttia toimintanäytöistä automaattisesti. Tätä varten se hakee tietoja käyttäjäohjelmasta ja luo järjestelmän visualisoinnin äskettäin luodun järjestelmäkirjaston yli 700 symbolin avulla. Tämä koskee myös kuljetinlaitteistoja, joissa työntekijät saavat käyttää vain näkyvillä olevia alueita. Generaattori luo yksilöllisen käyttöliittymän jokaiselle järjestelmän osalle. Asennusaika on voitu lyhentää kolmannekseen aiemmasta: tämä on huomattava etu räätälöinnin ja käyttöönoton kannalta.
Phoenix Contactin teollisuus-PC:t asennetaan pää- ja apuohjauspaneeleiksi pylvääseen
Käyttöasemat suoraa järjestelmäkäyttöä varten
Järjestelmän käyttöön tarvittavat käyttöasemat voidaan integroida joustavasti 1 gigabitin järjestelmäverkkoon sisäänrakennetun, hätäpysäytyspainikkeella varustetun painonappirasian kytkimen avulla. Basicline-sarjan teollisuus-PC:t, joiden kotelointiluokka on IP65, on asennettu pää- ja apuohjauspaneeleiksi yksittäisten robottisolujen pylvääseen. Niissä näkyvät vaiheketjut ja diagnostiikka antavat käyttö- ja huoltohenkilöstölle suoran pääsyn kaikkiin tärkeisiin tietoihin, jotta he voivat tarvittaessa reagoida tapahtumiin nopeasti. Yhtenä erikoisuutena ovat kuljetintekniikassa käytettävät ohjauspaneelit. EHMI Linux -clientit kehitettiin Audin toiveiden mukaisesti. Tässä keskityttiin kansainvälisen turvallisuusstandardin IEC 62443 noudattamiseen sekä helppoon päivitysten ja korjausten hallintaan. Tämä tarkoittaa, että teollisuuskäyttöön tarkoitettujen tietokoneiden huolto on integroitu optimaalisesti luotettaviin ja testattuihin kunnossapitoprosesseihin.
Yhdessä Audin johtajien kanssa on kehitetty muun muassa kokonaisvaltainen turvallisuuskonsepti
Kokonaisvaltaisen turvallisuuskonseptin kehittäminen IEC 62443 -standardin mukaisesti
Jatkuvasti lisääntyvät tietolähteet – kuten anturit ja kamerat sekä prosessien ja laadun varmistustekniikat – johtavat yhä suurempiin tietomääriin ja näin ollen väistämättä myös hyökkäyskohtiin, jotka on suojattava luvattomalta käytöltä. Siksi Audi seuraa tällaisia hankkeita aina kyberturvallisuuden näkökulmasta. Konkreettisesti tämä tarkoittaa sitä, että Audi ja Phoenix Contact, joka on TÜV-sertifioitu IEC 62443-3-3 -turvapalveluntarjoaja, ovat kehittäneet kokonaisvaltaisen turvallisuuskonseptin jo projektin suunnitteluvaiheessa. Konsepti toteuttaa IEC 62443-2-4 -standardin mukaisia toiminnallisia järjestelmävaatimuksia. Lisäksi uhka-analyysin avulla määriteltiin ja toteutettiin toimenpiteitä tuotantoalueen turvallisuuden parantamiseksi.
Tuotannon optimointi ja siihen liittyvä käytettyjen resurssien kestävyys edellyttävät tietoja, joita voidaan käyttää turvallisesti. Älykkään sähköistyksen, tehokkaan verkottamisen ja avoimen automaation avulla Audi luo perustan kestävälle, tulevaisuusvarmalle tuotannolle ja uusien teknologioiden, kuten koneoppimisen, joustavalle integroinnille.
