Cyfryzacja tworzy wartość dodaną we wszystkich sektorach, w tym także w przemyśle szklarskim. Sposób w jaki standard komunikacyjny OPC UA może się do tego przyczynić, będzie zaprezentowany na targach glasstec w dniach 20-23 września 2022 r. w Düsseldorfie.

Również na zimnym końcu linii do produkcji szkła płaskiego - OPC UA zwiększa potencjał w zakresie komunikacji maszyn, fot. Grenzebach

Transformacja cyfrowa już dawno temu opanowała przemysł szkła płaskiego i postępuje w szybkim tempie. Ludzie coraz częściej monitorują procesy produkcyjne, zamiast samodzielnie wykonywać tę pracę. Niedobór wykwalifikowanej siły roboczej, rosnące wymagania dotyczące elastyczności maszyn i urządzeń, a także większe wymogi dotyczące zrównoważonego rozwoju wymagają inteligentnego prowadzenia produkcji.

Producenci mogą generować szczególną wartość dodaną, stosując podejście mechatroniczne. Dlatego warto skupić się na danych i inteligentnej komunikacji człowiek-maszyna, maszyna-człowiek oraz – co nie mniej ważne – na komunikacji między maszyną a oprogramowaniem. Zwłaszcza że coraz większa liczba maszyn i oprogramowania operacyjnego różnych producentów musi się ze sobą komunikować.

Obecnie większość wymaganych do tego interfejsów jest nadal wdrażana jako rozwiązania niestandardowe dla poszczególnych aplikacji.

PC UA wspiera operatorów w komunikacji z maszynami, fot. Grenzebach

OPC UA upraszcza instalację maszyn i urządzeń, fot. Hegla

Jednak zamiast tracić czas i pieniędze na programowanie poszczególnych interfejsów, rozwiązaniem o dużym potencjale w całym łańcuchu wartości byłby interoperacyjny standard komunikacji między producentami, taki jak oferowany przez Open Platform Communications Unified Architecture (w skrócie OPC UA).

Standard „nabiera prędkości”
OPC UA przesyła dane maszynowe, takie jak zmienne kontrolowane, wartości mierzone i wiele innych zmiennych, a także ma możliwość ich semantycznego opisu w sposób czytelny dla maszyn. Standard ten, wywodzący się z USA, zyskuje coraz większe znaczenie w Europie.

W badaniu międzybranżowym przeprowadzonym przez VDMA (Niemiecki Związek Inżynierów) w 2021 r. podkreślono znaczenie interoperacyjnych interfejsów i związanych z nimi standardów w przedsiębiorstwach – według badania ponad 90% ankietowanych dostrzega potrzebę wykorzystywania interoperacyjnych interfejsów.

Badania te pokazały też, że największe znaczenie strategiczne ma likwidacja zastrzeżonych interfejsów, ponieważ to właśnie w pierwszej kolejności umożliwia tworzenie uniwersalnych produktów typu „podłącz i produkuj”.

Według szacunków około 10-12% zakładów w przemyśle szklarskim jest wyposażonych w tę platformę. Popyt na OPC UA zależy jednak w dużej mierze od rynku docelowego. „Nasze linie produkcyjne są już wyposażone w ten standard komunikacji.

Jednak w przeciwieństwie do Europy, popyt w Azji wciąż odgrywa podrzędną rolę” – opisuje obecną sytuację Peter Seidl, kierownik działu zarządzania produktem w firmie Grenzebach.

Ponadto integracja OPC UA bez odpowiedniej specyfikacji towarzyszącej nie pozwala na wykorzystanie jej potencjału. Interoperacyjność jest osiągana tylko wtedy, gdy połączone maszyny i systemy rozumieją zawartość interfejsu za pomocą niniejszej specyfikacji – innymi słowy, mówią tym samym językiem.

W celu zdefiniowania tej specyfikacji i zapewnienia jej przydatności dla przemysłu szkła płaskiego, producenci i dostawcy oprogramowania uczestniczą we Wspólnej Grupie Roboczej (JWG) związku VDMA i fundacji OPC.

Ważną podstawą udanej komunikacji w całym łańcuchu procesowym jest niezależna od producenta i platformy wymiana danych, którą może zapewnić OPC UA, fot. Siemens

Dzięki OPC UA linia cięcia szkła float będzie znacznie łatwiej komunikowała się z systemem znakowania laserowego, a w przyszłości także z systemami innych firm, fot. Hegla

Grupa ta opracowała pierwszą specyfikację towarzyszącą dla przetwórstwa szkła płaskiego, która została opublikowana przez fundację OPC w listopadzie 2021 roku. Specyfikacja ta jest wykorzystywana w zarządzaniu produkcją.

„Dzięki tej specyfikacji nie musimy się już martwić o to, jak się komunikujemy, ale tylko o to, co komunikujemy” – mówi Peter Seidl, który jest zaangażowany we wprowadzenie OPC UA w grupie JWG, patrząc w przyszłość interoperacyjności.

Klucz do większej wartości dodanej
Markus Schoisswohl, dyrektor generalny w firmie Hegla New Technology i przewodniczący w JWG, dodaje: „Jeśli uda nam się zastąpić zastrzeżone protokoły przez OPC UA, będziemy mogli wyeliminować ogromne inwestycje nie tylko pod względem pieniędzy i czasu przeznaczonego na programowanie, ale także na indywidualne testy podczas uruchamiania”.

Zwłaszcza, że pracownicy stają w obliczu rosnących wymagań dotyczących elastyczności zakładów. „Producenci muszą coraz szybciej dostosowywać swoją produkcję do nowych zamówień w partiach o różnej wielkości” – zauważa Tobias Wachtmann, dyrektor działu szkła i energii słonecznej w firmie Siemens.

Właśnie taką konfigurację ułatwia OPC UA, ponieważ eliminuje ręczne indywidualne programowanie i znacznie zmniejsza liczbę różnych interfejsów. Ułatwia to również i przyspiesza integrację nowych maszyn i komponentów z istniejącymi liniami produkcyjnymi, zwiększając tym samym wydajność zakładu.

Ponadto OPC UA znacznie upraszcza generowanie „cyfrowego bliźniaka” (cyfrowego odwzorowania/ symulacji rzeczywistej linii produkcyjnej ułatwiającej komputerowy nadzór nad nią) potrzebnego do dodawania nowych obiektów lub zwiększania mocy produkcyjnych.

Aktualne dane produkcyjne w znormalizowanej formie usprawniają planowanie konserwacji i wykorzystanie zasobów oraz zwiększają jednocześnie szybkość reakcji w przypadku wystąpienia błędów.

Zapewniona jest także ochrona danych – OPC UA dysponuje szeroką gamą mechanizmów bezpieczeństwa. Komunikaty mogą być na przykład przesyłane w formacie zakodowanym na różnych poziomach, możliwe jest także podpisywanie i uwierzytelnianie.

„Cyfryzacja musi być możliwa do opanowania”.
Obecnie zastosowanie OPC UA w przemyśle szklarskim to wciąż niewielki element układanki. Branża szkła płaskiego wyrusza w kierunku nowych technologii cyfrowych.

Markus Schoisswohl zwraca jednak uwagę, że cyfryzacja musi być możliwa do opanowania. „Nie możemy pozostawiać naszych współpracowników w tyle, ale musimy uświadomić im, jakie korzyści płyną z danych przesyłanych przez OPC UA” – sugeruje Tobias Wachtmann.

„Wprowadzanie na rynek własnych rozwiązań jest obecnie zbyt krótkowzroczne. Standaryzacja interfejsów, opracowana w ścisłej współpracy z dostawcami i użytkownikami, przynosi największe korzyści w łańcuchu wartości.”

Wprowadzając pierwszą specyfikację towarzyszącą, grupa JWG położyła solidne fundamenty. W przyszłości zostaną wprowadzone kolejne specyfikacje dla większej liczby zmiennych i obszarów produkcyjnych. Eksperci oczekują, że OPC UA zadomowi się w przemyśle szklarskim w ciągu kilku lat.

W celu praktycznego wykazania korzyści płynących z tego interoperacyjnego standardu, firmy zaangażowane w prace grupy JWG planują przedstawić wersję demonstracyjną systemu na swoich stoiskach na targach glasstec 2022. Będzie możliwośćpokazania, jak OPC UA pozytywnie wpływa na wydajność zakładu szklarskiego oraz efektywniejsze wykorzystanie zasobów