Tuotanto- ja rakennusautomaation yhteensulautuminen Yhdistämällä tehdasautomaatio- ja talotekniikkasektorit pystymme hallitsemaan tuotannon energiankulutusta Bad Pyrmontin tehtaalla.
Tehdas ja rakennus verkotettuna perusteellisesti
Vuonna 1996 rakennettu tehdas on kasvanut huomattavasti viime vuosina. Haasteena oli toteuttaa digitalisaatioon, tehokkuuden lisäämiseen ja kestävyyteen liittyviä muutoksia toiminnan ollessa käynnissä. Phoenix Contact käynnisti tämän uuden lähestymistavan vuonna 2017 osana koko konsernin kattavaa strategiahanketta. Digitalisaatiota pidettiin perustavanlaatuisena muutoksena, joka edellytti uudelleenajattelua organisaatiossa. Sen pohjana oli digitaalisen kaksosen luominen kymmenille tuhansille tuotteille ja maailmanlaajuisesti käytettävissä olevan infrastruktuurin rakentaminen. Keskitetyn järjestelmän sijaan Phoenix Contact panostaa mikropalveluarkkitehtuuriin, jossa yksittäiset sovellusprosessit kommunikoivat keskenään rajapintojen kautta. Tavoitteena oli hyödyntää älykkäästi noin 66 000 tuotannon datapistettä, optimoida prosesseja ja toteuttaa aktiivista sektorikytkentää kestävän tulevaisuuden hyväksi. Tämän saavuttamiseksi tuotanto- ja rakennussektoreita verkotettiin suorituskyvyn lisäksi myös viestinnän osalta.
Digitalisaation avulla askel lähemmäs 1,5 °C:n ilmastotavoitetta
Kestävä kehitys on keskeinen osa Phoenix Contactin yritysstrategiaa. Phoenix Contactin visiona on All Electric Society, ja sen tavoitteena on luoda kestävä maailma sähköistykseen, verkottamiseen ja automaatioon liittyvien ratkaisujen ja teknologioiden avulla.
All Electric Society kuvaa maailmaa, jossa uusiutuvaa energiaa tuotetaan ja hyödynnetään johdonmukaisesti ja jossa myös primäärienergiantarvetta vähennetään tehokkuustoimenpiteiden avulla.
Digitalisaatio on keskeinen osa All Electric Society -visiota. Sektorikytkennän avulla energiavirtoja voidaan yhdistää yli teollisuudenalojen rajojen ja tarkastella niitä kokonaisvaltaisesti. Tavoitteena on saada riittävästi energiaa käyttöön kaikkialla – oikeaan aikaan ja oikeassa paikassa. Tuotannon ja rakennusten älykäs vuorovaikutus Bad Pyrmontin tehtaalla on elävä esimerkki sektorikytkennästä käytännössä olemassa olevissa tehtaissa.
Yhdenmukaiset data- ja informaatiovirrat
Bad Pyrmontin tuotantopaikan energiaoptimointi
Data toimii kattavan automaation ja verkotuksen perustana. Jotta kaikki alat puhuisivat samaa kieltä, tarvitaan digitalisointia, tietorajapintoja ja yhdenmukaistettuja tietomuotoja, jotka mahdollistavat yhdenmukaistetun viestinnän perinteisen talotekniikan ja tuotannon välillä.
Edut
- Yhdenmukaiset data- ja informaatiovirrat
- Resurssitehokas ja turvallinen tuotanto
- Kestävä energiahuolto
- Kokonaisvaltainen optimointi ilmastonsuojelua varten
Data Collection Box: tiedot avaimena
Phoenix Contact Electronics GmbH:n Bad Pyrmontissa sijaitseva tuotantolaitos, PLCnext Factory, kerää tietoja niin sanottujen Data Collection Boxien avulla. Nämä keräävät esimerkiksi virrankulutustietoja tai tietoja I/O-järjestelmistä, jotka on liitetty 15–20 anturiin konetta kohti. Tiedot analysoidaan ja arvioidaan avoimen PLCnext Technology Ecosystemin ja tekoälyyn perustuvan oppimisalgoritmin avulla, jotta voidaan havaita ja korjata poikkeamat, kuten järjestelmän energiahäviöt tai poikkeamat prosessissa.
Avoin PLCnext Technology Ecosystem kohtaa IoT-pohjaisen Emalytics-rakennustenhallintajärjestelmän
Avoin PLCnext Technology Ecosystem -ratkaisu yhdistyy IoT-pohjaiseen Emalytics-rakennustenhallintajärjestelmään, joka muodostaa alustan kaikille rakennuksen sovelluksille ja prosesseille. Kun otamme huomioon koko prosessiketjun sekä tuotannon ja rakennuksen välisen älykkään vuorovaikutuksen, luomme uusia mahdollisuuksia arvon lisäämiselle ja rakennuksen käyttökustannusten vähentämiselle noin 50 prosentilla. Tämä tuotannon ja rakennusautomaation yhdistäminen tarkoittaa sitä, että infrastruktuuri, kuten ilmanvaihtolaitteisto, valaistus, kylmä vesi ja paineilma, asetetaan tuotannon käyttöön vain silloin, kun sitä todella tarvitaan, automatisoidusti ja tarvelähtöisesti. Kulutustietojen optimoinnin lisäksi uusiutuvan energian älykäs käyttö tuotannossa ja rakennuksissa on yhtä tärkeää. Yhdistämällä avoimen PLCnext Technology Ecosystemin, Emalyticsin ja mikropalveluarkkitehtuurin käytön voimme reagoida joustavasti tulevaisuuden vaatimuksiin. Tämä antaa meille optimaaliset edellytykset saavuttaa kestävän kehityksen tavoitteemme ja CO₂-neutraalin jalanjälkemme.
Manufacturing X digitaalisessa tehtaassa
Manufacturing X -näkökulman myötä digitaalisen tehtaan uuteen ajattelutapaan: Asset Administration Shell (ASS) mahdollistaa Teollisuus 4.0:n digitaalisena kaksosena saumattoman integraation, joka sisältää myös OPC UA -viestintästandardin. Perusarkkitehtuuri on kaikille sama ja yhteentoimiva. Tämän pohjalta rakennetaan yhteisiä toimintoja, joita kaikki voivat käyttää ja jotka siten mahdollistavat yhteisen teollisen data-avaruuden. Yksittäiset sovellusprosessit kommunikoivat keskenään rajapintojen kautta. Tämän saavuttamiseksi meidän oli työskenneltävä hyvin avoimesti organisaation sisällä, opittava toisiltamme ja hyödynnettävä synergiaetuja. Tämän ratkaisun avulla voimme lisätä kilpailukykyämme digitaalisten innovaatioiden sekä ratkaisujen ja ekosysteemien lisäarvon ansiosta. Vahvistamme häiriönsietokykyämme, koska pystymme optimoimaan toimintamme ja reagoimaan häiriöihin nopeammin. Pystymme myös vastaamaan paremmin sääntelyvaatimuksiin, jotka koskevat esimerkiksi EU:n digitaalista tuotepassia, hiilijalanjälkeä, kiertotaloutta tai toimitusketjujen avoimuutta.
Noin 200 kg CO₂-säästöä vuodessa
Tehokkuus ja nopeus ovat tunnusomaisia koko tuotantolaitokselle, joka työllistää nykyään 550 henkilöä ja kokoaa 1,8 miljoonaa komponenttia päivässä.
Yksi menestystekijä on se, että PLCnext Factoryn jokainen työasema on nyt verkotettu. Järjestelmä käyttää reaaliaikaisia tietoja, voi kerätä tuotantolinjojen tunnuslukuja ja hyödyntää niitä parannuksiin. Tällä tavoin yhdistetään ja analysoidaan noin 2,7 miljoonaa datapistettä päivässä ja siten 270 teratavua käyttö- ja prosessitietoa vuodessa. Kolmessa vuodessa olemme pystyneet lisäämään tuottavuuttamme 30 % ja säästämään samalla noin 30 % energiaa. Tuotannon tehostaminen tuo noin 1,5 miljoonan euron säästöt vuodessa.
Rakennus ohjaa itsenäisesti energiankulutustaan ja säästää siten noin 500 kWh (noin 200 kg CO₂).
Katsaus kestävämpään tulevaisuuteen
Koska käytämme omia tuotteitamme ja ratkaisujamme sähköistystä, verkottamista ja automaatiota varten PLCnext Factory -tehtaallamme, asiakas saa tuotteen, jonka CO₂-jalanjälki on todistetusti pienempi.
Rakennuksen ja tehtaan välinen älykäs vuorovaikutus mahdollistaa myös kaikkien osastojen tulevaisuudenkestävän muutoksen kohti kestävämpää ja tuottavampaa tehdasta. Osastot työskentelevät päivittäin luottamuksen, tietojen avoimuuden ja joustavuuden pohjalta optimoidakseen monialaisen tehokkaan toiminnan. Rakennuksenhallintajärjestelmä on yhteydessä tuotantotiloihin sekä yrityksen sähköautokaluston latausverkkoon ja akkuvarastoon, joka saa virtansa itse tuotetusta energiasta. Akkua voidaan ladata myös ottamalla sähköä paikallisesta sähköverkosta, mutta parhaimmillaan sitä syöttää oma aurinkopaneelijärjestelmä. Tekemällä yhteistyötä kunnallisten laitosten ja jätevedenpuhdistamoiden kanssa sekä hyödyntämällä synergiaetuja koko kaupunginosassa (esim. lämmitysverkko) pääsemme joka päivä hieman lähemmäs 1,5 °C:n ilmastotavoitetta. Samalla tarjoamme asiakkaillemme näitä hyväksyttyjä ja testattuja ratkaisuja heidän omien tehtaidensa digitalisointiin ja todistamme siten konseptin toteuttamiskelpoiseksi. Motivaationa on innovaatiovoima kohti All Electric Societya.