tec News April 2015 HARTING's Technologie Magazine 28 DR. K. WALTHER, DR. J. REGTMEIER GUEST ARTICLE: PROF. DR. W. WAHLSTER FEATURE STORY: A. HUHMANN, DR. S. MIDDELKAMP Embedded Systems voor Integrated Industry CPS 4.0 - Veldapparatuur van de volgende generatie Integrated Industry Emancipatie van de veldapparaten Emancipatie van de veldapparaten
HARTING Integrated Industry 4 You Wij stellen het platform voor uw gepersonaliseerde integrated industry apparaat beschikbaar.
Van een conventioneel veldapparaat naar een Integrated Industry device De comfortabele en gebruiksvriendelijke toegang tot de cyberwereld - voor industriële producten is een belangrijke stap die de productie en automatisering van de toekomst zal bepalen. Door de integratie van de IT-functies in conventionele industriële apparatuur raakt de traditionele automatiseringstechnologie geëmancipeerd en effent deze de weg naar digitale netwerken.» Philip Harting, Senior Vice President Connectivity & Networks and personally liable partner Beste klanten en zakenpartners, Misschien herinnert u het zich nog: de oprichter en voormalig Apple-CEO Steve Jobs presenteerde op 9 januari 2007 de iphone aan het publiek. De zegetocht die daarop volgde was ongekend. Maar laten we deze revolutie nog eens wat meer van nabij bekijken. Waarom heeft de iphone de bestaande markt voor mobiele telefoons zo plotseling kunnen veroveren? Vindt u het antwoord hierop gemakkelijk? Is er überhaupt een concreet antwoord op te geven? Voor velen ligt het succes van de iphone in het ongecompliceerde gebruik van internet. Apple s mobiele telefoon is altijd al onderdeel van het netwerk geweest en met hem ook zijn gebruiker. Daarnaast wordt soms ook wel eens het voor die tijd grote en heldere multi-touch beeldscherm genoemd. Via quadband, bluetooth en het wi-fi-netwerk werd de netwerkverbinding tot stand gebracht, bovendien beschikte het apparaat over sensoren, opslag- en lichtsterkte-in- stelling en een krachtige camera. Maar uiteindelijk waren dit allemaal slechts details er was geen unieke onderscheidende eigenschap. Ook andere mobiele telefoons maakten in 2007 al toegang tot internet mogelijk, en ook beschikten vele daarvan over een nog krachtiger camera dan die van de iphone. Ligt de sleutel van het succes dan misschien in het idee van de apps waarmee lokale services naar de cloud verplaatst konden worden? Natuurlijk, dit was absoluut een noviteit die evenwel buiten de telefoniemarkt al werd gebruikt. Ook kwam de triomf van de iphone nog voor de start van itunes, dus de vraag blijft: wat was de factor waardoor de revolutie van de markt toen tot stand is gekomen? de gebruiker permanent op een eenvoudige wijze kan communiceren. Meer algemeen uitgedrukt: een apparaat dat zijn gebruiker comfortabel door de cyberwereld heen leidt. De mobiele telefoon en daarmee zijn gebruiker heeft zich geëmancipeerd. Vergezel ons bij het lezen van deze actuele tec.news want wij willen precies aansluiten op deze gedachtegang. We proberen daarbij het antwoord te geven op de vraag hoe een conventioneel industrieel apparaat tot een apparaat wordt dat gewoon in de cyberwereld thuis hoort. Daarbij gaat het ook om de integratie van functies de juiste IT-functies opdat de emancipatie van de veldapparaten kan beginnen. Ik wens u veel plezier bij het lezen, Er was geen duidelijke afzonderlijke technische functie. Het was de combinatie van eigenschappen samen, die nodig is om een apparaat te creëren waarmee 3
6 10 Emancipatie van de veldapparaten CPS 4.0 Veldapparatuur van de volgende generatie Inhoud Strategie Oplossingen 03 EDITORIAL Van een conventioneeel velapparaat naar een integrated industry device. 12 EMBEDDED SYSTEMS VOOR INTEGRATED INDUSTRY Nieuw productplatform als entreebewijs voor integrated industry. 22 INTERFACES VOOR DE PRODUCTIESYSTEMEN VAN DE TOEKOMST Interface-oplossingen met nieuwe, implementeerbare fucntionaliteiten. 14 MET REKENKRACHT EN SENSOREN NAAR EEN INZICHTELIJKE PRODUCTIE Universeel geïntegreerd framework van HARTING dat gebruik maakt van de predictive analytics technology. 24 HYBRIDE BEKABELING ALS OPLOSSING VOOR INTEGRATED INDUSTRY Integrated Industry: toename van de gegevensuitwisseling op alle niveaus. 18 INFRASTRUCTUURBOX KLEIN, STERK, SMART HARTING transformeert de conventionele schakelkast naar een sterk geïntegreerd apparaatontwerp. 26 MODULARITEIT EN GESCHIKT VOOR EEN GROOT AANTAL INSTEEKCYCLI Han-Modular HMC voldoet aan de centrale eisen van de flexibele productie. 20 INDUSTRIËLE AUTOMATISERING WORDT EEN INTEGRAAL ONDERDEEL VAN DE IT Sleuteltechnologie Ethernet: de totale verbindingstechniek voor het automatieringsprofiel van de industrie 28 BLAUW LICHT VOOR TIJDKRITISCHE AUTOMATISERINGSGEGEVENS Ha-VIS FTS: een universele Ethernet switch voor een deterministisch Ethernet in verschillende automatiseringsomgevingen. 06 INTEGRATED INDUSTRY EMANCIPATIE VAN DE VELDAPPARATEN Goed uitgerust voor de ontwikkeling van flexibele oplossingen die consequent uitgaan van IT-standaarden. 10 GASTARTIKEL Prof. Dr. Wolfgang Wahlster CPS 4.0 Veldapparatuur van de volgende generatie 16 MASS CUSTOMIZATION Geïndividualiseerde productie leidt tot een indentificeerbaar HARTING product 21 NIEUWE STANDAARDEN VOOR Auto-ID-APPARATEN Deelneming aan de standaardisering van de RFID-communicatie via OPC-UA. 4
16 26 Mass Customization 29 WERKPLEK VOOR DE TOEKOMST MET LOCFIELD -RFID ANTENNES Ontworpen voor RFID-toepassingen waarbij de inbouwruimte uiterst beperkt is. 30 Han-Eco - NIEUWE BOUWGROOTTES EN OPLOSSINGEN Voordelen van de serie Han-Eco nu ook in de behuizingen 10 A en 16 A geïntegreerd. 34 HET PERFECTE DUO VOOR ETHERNET-NETWERKEN IN DE SPOORWEGTECHNIEK Betrouwbare en toekomstzekere opbouw van datanetwerken in de spoorwegtechniek. 36 HARTING VERSCHILSTROOMTRANSFORMATOREN Stabiel en nauwkeurig: de perfecte aanvulling van het stroomsensoren-programma. Modulariteit en geschikt voor een groot aantal insteekcycli Applicaties Kort Gezegd 32 DE KRACHT VAN DE ZON Bedrijven voor thermische zonne-energie vertrouwen op de betrouwbaarheid en robuustheid van connectoren van HARTING. 38 COMPENDIUM VOOR DE SPOORWEGINDUSTRIE Heruitgave voor het gebruik van HARTING connectoren, apparaatconnectiviteit en netwerkinfrastructuur in railvoertuigen. 33 PERFECTE BESCHERMING OP VOLLE ZEE Han-Eco outdoor en Han-Modular producten voor onderhoudssystemen op oceaanstomers. 35 HARTING OPLOSSING VOOR TRAM EN METRO Klantspecifieke printplaat voor autonome treinbeïnvloedingsystemen. 37 BETROUWBARE ON BOARD ETHERNET-VERBINDING HARTING zorgt voor een aangename treinreis. 38 LEZERSENQUÊTE 39 BEURSAGENDA 39 COLOFON 5
te c. N ew s 28: S t r at eg i e 6
te c. N ew s 28: S t r at eg i e Integrated Industry emancipatie van de veldapparaten Automatiseringstechniek en industriële IT zijn de sleuteltechnologieën van Integrated Industry. Maar pas wanneer ook het veldniveau is aangesloten is er sprake van de voorspelde toepassingen. HARTING is daarvoor goed uitgerust met flexibele oplossingen die consequent uitgaan van IT-standaarden.» Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity & Networks, HARTING Technology Group, Andreas.Huhmann@HARTING.com» Dr. Stephan Middelkamp, Head of Corporate Technology Services, HARTING Technology Group, Stephan.Middelkamp@HARTING.com Reële automatiseringsgegevens die een objectief beeld leve- ren van de productieprocessen en de basis vormen voor een optimalisatie, staan nu ook op veldniveau ter beschikking. Alle hogere lagen van de klassieke automatiseringspiramide consolideren alleen de gegevens op veldniveau en vernietigen daarbij heel vaak hun indeling qua tijd. Daarmee verliezen ze echter ook de concrete procesrelatie die bijvoorbeeld voor het bekijken van kritische toestanden als onderdeel van een toestandsgeoriënteerd onderhoudsprogramma of voor het verhogen van de efficiëntie nodig is. Deze gegevens zijn in een voorbewerkte vorm nodig om het dataverkeer op de verschillende communicatieniveaus beheersbaar te houden. De sleutel tot succes betekent dat de Integrated Industry tot op veldniveau teruggaat. Bij de introductie van de veldbussystemen werd de registratie van sensorgegevens gedecentraliseerd, doordat de sensor-actorboxen met veldbusaansluiting naar het veld waren verplaatst. Een centrale besturing vraagt deze boxen dan op cyclische wijze sensorgegevens op. De kennis over de betekenis van deze sensorgegevens wordt opgeslagen in de PLC. De sensor zelf beschikt doorgaans niet over intelligentie, hij voert slechts de metingen uit. De communicatie dient alleen voor de uitwisseling van digi- tale of analoge waarden. Daarom kunnen deze gegevens meestal alleen voor de besturing zinvol geëvalueerd worden. Integratie met het managementniveau is moeilijk. Door de introductie van Ethernet als een fysieke laag voor de veldbus is er niets veranderd aan de klassieke regels voor de veldbus. De sleutel tot succes betekent dat Integrated Industry teruggaat tot op veldniveau. Wanneer in een volledig geïntegreerde industrie het veldniveau wordt ingesloten werkt dit alleen op basis van normen. Bekijkt men de omvang van de huidige voor internet geschikte communicatieapparatuur en brengt dit in relatie met de automatiseringsapparaten, dan maken de automatiseringsapparaten nog geen één procent van alle apparaten uit. Daarom moeten nieuwe volledig geïntegreerde automatiseringapparaten compatibel zijn met de bestaande IT-standaarden, waarop de overige 99 procent van de niet-automatiseringsrelevante apparaten gebaseerd zijn. De emancipatie van veldapparatuur wordt bereikt wanneer deze volledig en gelijkwaardig met de wereld van het internet geïntegreerd worden. 7
te c. N ew s 28: S t r at eg i e Tagenwoordig MES ERP Maintenance Servicegerichte architectuur Ethernet Control systeem Ethernet De directe toegang ontbreekt evenals de semantiek van de sensorinformatie. Sensor/ Actuator box Industriële productie Veldniveau: Analoge waarde Sensor Sensor Dit is voor de automatiseringapparaten evenwel niet voldoende, want er zal ook voldaan moeten worden aan andere industrie-specifieke eisen die bovendien nog moeten worden gestandaardiseerd. Wanneer in een volledig geïntegreerde industrie het veldniveau wordt ingesloten werkt dit alleen op basis van normen. Voor de integratie van veldapparaten in de internetwereld zijn er daarom nieuwe veldapparaten nodig die niet alleen begrepen worden als slaaf van de industriële besturing, maar die zelf ook master worden. Dit verandert ook de communicatie met hen vanuit IT-niveau. Deze mag niet alleen via gateways mogelijk zijn. En dus kan het nieuwe veldapparaat meer dan zijn voorganger zijn. De basis hiervoor is al gelegd met de decentralisatie en modularisering van de veldapparatuur, de 8 grote rekenkracht die beschikbaar is op kleine oppervlakken en de integratie van hierbij passende diensten. Met krachtige en compacte elektronicamodules kunnen veldapparaten de informatie voorbewerken en dienovereenkomstig interpreteren zonder de infrastructuur met de grote hoeveelheid gegevens die hieruit voortvloeien te overbelasten. Informatie over een goede werking hoeft niet continu gerapporteerd te worden. Veel belangrijker is informatie over een afwijkingen van de gewenste waarden. Alleen door deze benadering van fog computing en het gebruik van intelligente veldapparaten is een constante monitoring mogelijk, zonder dat de infrastructuur met grote hoeveelheden data overbelast wordt. HET BOVENSTAANDE RESULTEERT VOOR HARTING IN DE VOLGENDE OPLOSSINGEN: Het inslaan van nieuwe wegen voor integrated industrie betekent consequent vertrouwen op de standaard IT-technologie. Dit maakt de integratie met de IT-business-applicaties eenvoudiger.
te c. N ew s 28: S t r at eg i e Integrated Industry MES ERP Maintenance Servicegerichte architectuur Ethernet Fysica + Service Ethernet Fysica Control systeem Sensor/ Actuator box Industrial Device 4.0 Sensor Industriële productie Veldniveau: Analoge waarde Het gebruik van veldapparatuur in de automatiseringsomgeving vereist extra functionaliteit die verder gaat dan compatibiliteit met IT-standaarden. De verschillende eisen die gesteld worden aan de gebruikte sensoren en actuatoren vereist een flexibel en modulair ontwerp. Een consequent gebruik van open IT-standaarden is daarbij cruciaal. Het resultaat voor de klant is een nieuw Integrated Industry device dat gemakkelijk kan worden geïntegreerd met IT-applicaties als ERP en MES. Daarnaast worden alle state-of-the-art interfaces tot een slim object. Op deze wijze wordt het nieuwe Integrated Industry device tot een schakel tussen het object en de cyberwereld en daarmee tot een centrale bouwsteen als cyber fysical system. Sensor Sensor Sensor KORT GEZEGD De emancipatie van veldapparatuur wordt bereikt wanneer deze volledig en gelijkwaardig met de internetwereld geïntegreerd is. Permanente bewaking van de processen door fog computing middels het gebruik van intelligente veldapparatuur Integrated Industry device: gaat consequent uit van de standaard IT-technologie voldoet daarnaast aan industriespecifieke eisen 9
te c. N ew s 28: S t r at eg i e CPS 4.0 veldapparatuur van de volgende generatie Bij Industrie 4.0 worden klassieke veldapparaten vervangen door duizenden cyber-fysische systemen die als intelligente agents in het internet der dingen het zenuwstelsel van een slimme fabriek vormen. Onze gastbijdrage: Prof. Dr. Wolfgang Wahlster CEO of the German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI GmbH) in Saarbrücken, Kaiserslautern and Bremen Met Industrie 4.0 vindt het internet der dingen en diensten ingang naar de volgende generatie fabrieken. Daarbij worden de klassieke veldapparaten stapsgewijs door cyber-fysische systemen (CPS) vervangen. Deze CPS-en zijn via real time-ethernet of draadloze IP-protocollen met elkaar verbonden. In de Smart Factory worden CPS-en gebruikt waarin verschillende componenten zijn geïntegreerd: naast sensoren en actuatoren, een processor, geheugen, draadloze module en antennes kunnen ze ook de veiligheids- en positioneringsmodules en zo mogelijk een zelfvoorzienende energievoorziening bevatten. Dergelijke multifunctionele CPS-en 4.0 moeten zeer betrouwbaar, energie-efficiënt en kosteneffectief zijn omdat duizenden van dergelijke decentrale systemen het zenuwstelsel vormen van een slimme fabriek voor Industrie 4.0. Net vóór de Hannover Messe 2015 is het de vijftigste Microsensorsystemen: Componenten voor interpretatie van sensorgegevens Microprocessor Draadloze module voor internetconnectiviteit Toestandovergangs- en proceslogica componenten Communicatie-interface Geheugen Geheugenmanagementfuncties Chips en positiebepaling Actoren of display-elementen Positioneringssoftware Gebruikersinterface Eigen energievoorziening of zelfvoorzienende energievoorziening Veiligheidscomponenten Hardware en software voor CPS 4.0 10
te c. N ew s 28: S t r at eg i e App-store software-update's von CPS-en verjaardag van de vuistregel van Gordon Moore (vaak aangeduid als de Wet van Moore) waarmee wordt bedoeld dat de capaciteit van de micro-elektronica zich om de 18 maanden zou verdubbelen bij tegelijkertijd dalende kosten. Daarom kan men op z'n minst tot 2020 uitgaan van een verdere exponentiële toename van de prestaties voor CPS-en 4.0. Het is dan mogelijk om elke individuele CPS tot een intelligente agent uit te breiden. Deze registreert en analyseert de omgeving door middel van haar sensoren, plant zijn acties dynamisch op basis van vooraf gedefinieerde taakprofielen, detecteert aanvallen op de veiligheid en weert deze tijdig af. CPS-en 4.0 vormen onder elkaar via het internet der dingen en diensten coalities om complexe taken in teamverband uit te voeren. Aangezien meerdere CPS-en ook tot grotere CPS eenheden kunnen worden samengevoegd, ontstaat een fractale structuur van holonen die dan als een System-of-Systemsof-Systems tot een - op alle niveaus via netwerken verbonden - Smart Factory voor Industrie 4.0 gecombineerd worden. CPS-en 4.0 vormen onder elkaar via het internet der dingen en diensten coalities om complexe taken in teamverband uit te voeren. Daarbij levert een puur technisch netwerk voor de uitwisseling van bits en bytes in eerste instantie geen toegevoegde waarde: alleen wanneer de met elkaar verbonden CPS-en 4.0 de uitgewisselde berichten ook inhoudelijk kunnen begrijpen, worden innovatieve fabrieksfuncties zoals plug&play en het opsporen van afwijkingen mogelijk. Met behulp van relaties, zoals ondergeschikte begrip van of tegendeel van worden gefaseerd complexe conceptuele netwerken, zogenaamde ontologieën opgebouwd. Semantische technologieën van kunstmatige intelligentie overbruggen de kloof tussen het vakjargon van de informatica en de talen van de automatiseringstechniek en zijn gebruikers, omdat het hen mogelijk maakt verschillende conceptuele systemen zonder verlies aan betekenis over en weer te vertalen. de CPS-en 4.0. mogelijk. Daarom worden in de toekomst app stores en cloud-toegang aangeboden om software-gedefinieerde fabrieksplatforms op van netwerkfunctionaliteit voorziene CPS-en als basis voor Industrie 4.0 constant upto-date te houden. KORT GEZEGD Met CPS 4.0 worden veldapparaten intelligente agenten in de Smart Factory. Plug&Play wordt in Industrie 4.0 mogelijk door met elkaar verbonden CPS-veldapparaten. Semantische M2M communicatie is de sleutel tot een decentraal productiebeheer. Maar alleen innovatieve software systemen maken een intelligent gedrag van 11
tec.news 28: O plossingen Embedded systems voor Integrated Industry made by HARTING Modulair - open - veilig: zo wordt het nieuwe HARTING product embedded platform voor Integrated Industry. De klant kan in de toekomst zijn product modulair configureren en vervolgens met zijn eigen hard- en software uitbreiden. In het kader van een app store biedt HARTING ontwikkelaars en klanten hiermee geheel nieuwe mogelijkheden.» Dr. Karsten Walther, Team Manager Embedded Development, HARTING Technology Group, Karsten.Walther@HARTING.com» Dr. Jan Regtmeier, Team Manager Product Management, HARTING Technology Group, Jan.Regtmeier@HARTING.com Om de visie van Integrated Industry te verwezenlijken is er een innovatief computerplatform nodig, dat gemakkelijk in elke willekeurige installatie kan worden geïntegreerd en daarbij ook nog flexibel, ongecompliceerd en gunstig geprijsd is. Het nieuwe HARTING productplatform is uw toegangsbewijs tot Integrated Industry. Dit nieuwe platform biedt geprefabriceerde hard- en softwarecomponenten die de integratie van sensoren, actuatoren en machines op het internet der dingen ondersteunen. Bovendien kan het met minimale inspanningen aan specifieke taken worden aangepast. Rond het productplatform ontstaat een community, die klanten en partners op de wijze van een app store de mogelijkheid biedt om informatie uit te wisselen en om hun eigen 12 oplossingen aan anderen aan te bieden. De basis hiervoor vormt een consequent modulaire, open en veilige architectuur vergelijkbaar met de smartphone, en nieuwe tot op heden ongekende mogelijkheden creëert. Het nieuwe HARTING productplatform is een toegangsbewijs voor Integrated Industry. MODULAIR De elektronica is onderverdeeld in printplaten die doelgericht voor bepaalde taken zijn ingericht, zoals stroomvoorziening, IP-communicatie, rekeneenheid en een gebruikersfunctie zoals RFID. Hiermee kan zelfs bij kleine hoeveelheden een optimaal aangepast apparaat economisch worden ingezet. Ook nieuw is de virtualiseringstechnologie die gebruikt wordt. Dit is een noviteit bij embedded systemen die consequent gebruik maakt van de nieuwste technologie. Hierdoor kunnen toepassingen en diensten optimaal in de vorm van afzonderlijke virtuele entiteiten worden ingekapseld. De afzonderlijke eenheden verstoren elkaar niet en klanten kunnen met minimale systeem-afhankelijkheden hun eigen applicaties ontwikkelen en deze op het platform uitrollen.
tec.news 28: O plossingen MODULAIR VEILIG OPEN OPEN Uiteraard voldoet het HARTING platform aan de internationaal erkende standaarden zoals LLRP, ALE 1.1 en OPC-UA. Hierdoor kunnen producten die hierop gebaseerd zijn gemakkelijk door klanten en systeemintegratoren worden gebruikt en aangepast. De modulaire opbouw op hard- en softwareniveau biedt de klant de mogelijkheid om hetgeen hij zelf heeft ontworpen met dat wat HARTING beschikbaar heeft gesteld op uiteenlopende wijze te combineren, om daarmee een verscheidenheid van productvarianten te creëren. De nieuw gecreëerde oplossingen kunnen dan op de wijze van een app store ook aan anderen opnieuw beschikbaar worden gesteld. VEILIG Een centraal element van Integrated Industry is de IT security. Door het gebruik van een TPM chip begint de security al op het niveau van de hardware. Hierdoor kan het apparaat op afstand veilig worden geautoriseerd. Door het gebruik van courante open source normen wordt ook gezorgd voor een veilige communicatie die wordt ondersteund door een zeer grote community. Gebruikersrechten worden toegekend op basis van rollen waardoor een gerichte controle op het gebruik mogelijk is. Het nieuwe HARTING productplatform voor Integrated Industry is baanbrekend en realiseert de verbinding tussen automatise- ring en IT, van sensoren naar het geschikte IT-systeem - gemakkelijk en veilig. KORT GEZEGD Modulaire, open en veilige architectuur Maakt gebruik van virtualiseringstechnologie Realisering van de verbinding tussen automatisering en IT 13
tec.news 28: O plossingen Met rekenkracht en sensoren naar een inzichtelijke productie Wie de kwaliteit van de producten en de efficiëntie van de productie wil verhogen en bronnen van fouten en storingen vroegtijdig wil vaststellen, heeft vanuit het productieproces veel gegevens nodig. HARTING ontwikkelt voor dit doel een universeel, geïntegreerd framework dat gebruik maakt van de voorspellende analytische technologie vanaf de gegevensregistratie in sensoren tot aan de evaluatie in het ERP-systeem.» Dr. Stefan Berlik, Senior Software Engineer, HARTING Technology Group, Stefan.Berlik@HARTING.com» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com 14
tec.news 28: O plossingen Het HARTING platform biedt oplossingen, ook voor middelgrote bedrijven. Volgens de strategie van Industrie 4.0 moeten steeds meer gegevens worden verzameld en moeten deze steeds intelligenter worden geëvalueerd. Alleen zo kunnen processen efficiënter en flexibeler worden uitgevoerd. Dit kan niet worden gedaan zonder intelligente sensoren en meettechnologie. De procesdata vormt de sleutel tot een beter inzicht in het productieproces, voor preventief onderhoud en een hoge mate van flexibiliteit van de productie. Met hun hulp kunnen relaties worden blootgelegd, toekomstig systeemgedrag worden afgeleid, en kunnen continue verbeteringen worden uitgevoerd. Met het M2M-platform van HARTING kunnen ook sensorgegevens intelligent worden geëvalueerd. Fabrikanten van sensoren volgen deze trend door middel van miniaturisering, door verwerking van gegevens ter plaatse en een toenemende integratie. Nieuwe ontwikkelingen zoals energie-autonome sensoren en niet in de laatste plaats dalende prijzen, maken het nu bovendien mogelijk om zelfs die gegevens te vast te leggen die tot op heden niet, of alleen met zeer hoge kosten geregistreerd konden worden. Daarnaast moeten veel sensoren van netwerkfunctionaliteit worden voorzien. Hier helpen standaards en abstracties zoals bijvoorbeeld OPC-UA en IO-Link die kunnen leveren. Hierdoor kan bijvoorbeeld de inbedrijfsteling d.m.v. plug and play plaatsvinden of de identificatie van sensoren middels RFID worden vereenvoudigd. De mate van automatisering kan ook worden verhoogd wanneer semantische beschrijvingsconcepten, zoals bijvoorbeeld W3C Semantic Sensor Network Ontology worden gebruikt. De grote uitdaging op weg naar de toekomstige Industrie 4.0 ligt evenwel in de fase van de invoer van gegevens naar de verwerkende systemen. Hier moeten de gegevens van de meest uiteenlopende herkomst niet alleen worden gesynchroniseerd maar ook op een begrijpelijke manier worden geïnterpreteerd. Daarbij helpen methodieken uit de statistiek, machine learning en data mining. Het besef groeit dat bij elke decentrale of centrale verwerking, opslag en communicatie van gegevens ook rekening gehouden moet worden met veiligheids- aspecten, zoals vertrouwelijkheid, beschikbaarheid en integriteit. Dit geldt in het bijzonder bij verwerking in de cloud. HARTING ondersteunt nu ook de kleinere en middelgrote bedrijven, zowel op het gebied van hardware met het RFID aanbod en het nieuwe modulaire embedded M2M-platform, als software door klantspecifieke systeemintegratieprojecten over de gehele automatiseringspiramide, van sensor tot en met de SAP-HANA-databank. Dit betekent dat ook processen zoals conditiebewaking, voorspellende analyses, energiemanagement, onderhoudsplanning en asset-informatie voor deze doelgroep probleemloos beschikbaar zijn. KORT GEZEGD Prognoses over toekomstige toestandsveranderingen Aanbevolen acties voor onderhoud Optimalisatie van de productieplanning 15
te c. N ew s 28: S t r at egy Volledige dataconsistentie leidt tot klantspecifieke producten. Mass Customization leidt tot een identificeerbaar HARTING product Een geïndividualiseerde productie en een klantspecifieke etikettering van producten zorgt voor een grotere integratie van klant-leveranciersprocessen. Op basis van gestandaardiseerde dataformaten voor de beschrijving van producten kunnen nieuwe diensten worden gecreëerd. HARTING demonstreert dit met behulp van een universele integrated industry toepassing.» Dr. Volker Franke, Director HARTING Applied Technologies GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Volker.Franke@HARTING.com» Guido Selhorst, Head of Department HARTING Germany, HARTING Technology Group, Guido.Selhorst@HARTING.com 16 Veel klanten in de B2B bedrijfssector hebben vaak individuele producten nodig. Om deze soepel te kunnen fabriceren heeft men een nieuwe kwaliteit van dataconsistentie langs de leveringsketen nodig. De beslissende bouwsteen is daarbij een procesmodel dat op alle niveaus en in alle processtappen consistent blijft en dat een volledige beschrijving van het productieproces mogelijk maakt. HARTING laat in een producerende demonstratie-installatie zien hoe de bestaande expertise op het gebied van integrated industry gebruikt kan worden om de door de klant individueel in batchgrootte 1 aangegeven Han-Modular inserts van de bouwmaten 6, 10, 16 en 24 besteld, gemonteerd en van een klantspecifieke etikettering kunnen worden voorzien. De basis van de productie is het flexibele modulaire productiesysteem FlexiMon. Elke fabricagemodule Connectorcomponent wordt tot een geïndividualiseerd product.
te c. N ew s 28: S t r at egy bevat zijn eigen besturing en neemt een productiestap voor zijn rekening. Door het samenspel van deze autonoom opererende modules wordt het fabricageproces voltooid. Deze systemen worden aangeboden door de eigen HARTING-afdeling voor speciale machinebouw. De productie-eenheid met drie fabricagecellen wordt via een slimme infrastructuuroplossing in de productie-omgeving geïntegreerd. De klant configureert in de eshop zijn eigen, klantspecifieke connector uit de Han Modular-systeembouwkast. De gegevens worden door de SAP-modules ERP, ME en MII tot naar de machine overgedragen. Het bedrijf produceert en installeert de benodigde componenten en levert ze aan de klant, die ze zonder verdere gegevenstechnische encryptie kan inbouwen. De klant heeft het voordeel dat hij enerzijds geprefabriceerde direct bruikbare producten verkrijgt en anderzijds deze aan de hand van de door hemzelf aangegeven etiketteringen - zoals een uniek referentienummer - naadloos in zijn eigen waardecreatieproces Een plug & produce-modulariseringsconcept wordt uitgevoerd op basis van de Han-Modular -standaards. kan integreren. Dat werkt soepel met gestandaardiseerde uitwisselingsformaten voor catalogusgegevens zoals BMEcat. Ze vormen ook de basis voor productclassificatiesystemen zoals ecl@ss, ETIM, proficl@ ss en UNSPS. Dit garandeert een gegevenskwaliteit om bijvoorbeeld in de klantomgeving HARTING producten te identificeren en naadloos te integreren in de klantsystemen (bijv. montage-instructies die specifiek gerelateerd zijn aan het klantproject). Service-systemen kunnen bij storingen heel doelgericht zelfstandig de bestellingen voor de betreffende vervanging activeren. HARTING Integrated Industry laat met zijn industry-aanpak zien dat in een perfect expertise-samenspel vanuit engineering, automatiseringstechniek, informatietechnologie en robotica nieuwe oplossingen kunnen ontstaan die grote voordelen voor de klant opleveren. KORT GEZEGD De in de omgeving van de klant identificeerbare HARTING producten maken een naadloze integratie mogelijk van de HARTING productinformatie in de klantsystemen. De Han-Modular standaard is een basis voor plug & playapplicaties. De HARTING-systeemomgeving voor dataverzameling en -verwerking is intern consistent en toekomstgericht. HARTING biedt turnkey machinesystemen voor een geïndividualiseerde stuksproductie. 17
tec.news 28: O plossingen Industrie 4.0 infrastructuur: Infrastructuurbox klein, sterk, smart Op de Hannover Messe 2015 introduceert HARTING een nieuwe infrastructuurbox die de conventionele opbouw van de schakelkast transformeert naar een sterk geïntegreerd apparaatontwerp. De functionaliteit van de infrastructuurbox maakt het mogelijk om machines op een gestandaardiseerde wijze aan te sluiten.» Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity & Networks, HARTING Technology Group, Andreas.Huhmann@HARTING.com» John Witt, Sales & Business Development Manager, HARTING Technology Group, John.Witt@HARTING.com In het kader van Industrie 4.0 ontstaan steeds meer smart factories. Kenmerkend hiervoor is een modulaire opbouw voor de flexibilisering van productieprocessen. Voorwaarde is een krachtige infrastructuur die de automatiseringsmodule van data, signalen en stroom voorziet en die essentiële beheersfuncties uitvoert. Het resultaat is een grote flexibiliteit met een maximale doelmatigheid en beschikbaarheid bij minimale aanpassingen van de ombouw. Voor smartfactorykl specificeerde een werkgroep, bestaande uit toonaangevende aanbieders van automatisering en netwerken, de essentiële functies van de infrastructuur. Op deze basis toonde HARTING al op de Hannover Messe 2014 een krachtige infrastructuurbox die als schakelkast volledig met high-performance industriële apparaten op DIN-rails was bezet. Deze schakelkasten waren echter nog veel te groot en te zwaar om de rol van een smart en universeel T-stuk voor smart factories te vervullen. Weliswaar werd de functionele bruikbaarheid aan de hand van de paneelindeling aangetoond, maar de miniaturisering in de vorm van een geïntegreerd apparaat is een beslissende voorwaarde om aan de eisen van de gebruiker met betrekking tot installatie en kosten tegemoet te kunnen komen. Net als bij de smartphone die pas door de miniatu- 18
tec.news 28: O plossingen Systeem 1 Systeem 2 Schakelen Contactors Meten Schakelen Contactors Controller OPC-UA Server Web interface Stroomvoorziening Meten Stroomvoorziening Meten Backbone Backbone Schakelen Communicatie Communicatie De infrastructuurbox is de universele interface voor machines en installaties van smartfactorykl. Het smart T-stuk ondersteunt een modulaire installatiestructuur en maakt flexibele Integrated Industry-oplossingen mogelijk. risering en de integratie van mobiele telefoon, tablet-pc en digitale camera aan zijn zegetocht in de markt begon, zo is de integratie en miniaturisering in de industrie een voorwaarde voor marktsucces. Dat geldt daarmee ook voor smart factories. Dit jaar introduceert HARTING op de Hannover Messe een nieuwe infrastructuurbox. Deze komt heel dicht bij de visie van een smart T-stuk en is in hoge mate geïntegreerd en uitgerust met krachtige hard- en software. De functionaliteit van de infrastructuurbox maakt het mogelijk om machines en automatiseringsmodules op een gestandaardiseerde wijze aan te sluiten en gegevens uit te wisselen via OPC-UA, energiegegevens te meten, de uitgangen van de box te schakelen en over een beheerde switch een Gigabit Backbone op te bouwen. De configuratie kan plaatsvinden via een webinterface of via standaard beheersprotocollen zoals SNMP. Voor een bedrijfszekere en gestandaardiseerde aansluiting van data, signalen en stroomvoorziening van zowel de automatiseringsmodule als de backbones zorgen Han-Modular connectoren. KORT GEZEGD Klein en compact, een Cyber Physical System Intelligent met OPC-UA en beheersfuncties Robuust en bedrijfszeker met HARTING Han-Modular -connectoren 19
tec.news 28: O plossingen Industriële automatisering wordt een integraal onderdeel van de IT Ethernet wordt beschouwd als het communicatieplatform van de toekomst en zal met de toenemende datasnelheden in belang alleen nog maar toenemen. Nu al wordt deze sleuteltechnologie in de industrie in vrijwel ieder automatiseringprofiel gebruikt. HARTING levert hiervoor de totale verbindingstechnologie.» Rainer Schmidt, Business Development Manager, HARTING Technology Group, Rainer.Schmidt@HARTING.com Om de mogelijkheden van een moderne netwerkinfrastruc- tuur op basis van Ethernet voor Industrie 4.0 ten volle te benutten zijn er drie factoren essentieel: een gestandaardiseerd communicatieplatform, robuuste en voor industriële netwerken geschikte producten zoals switches en bedradingen en normen die bindend de compatibiliteit tussen automatiseringstechniek en informatietechnologie met de hardware- en software-oplossingen voor datanetwerken garanderen. Standaardoplossingen met de Ha-VIS prelink technologie geven Integrated Industry-toepassingen investeringszekerheid. In de derde versie van ISO/IEC 11801 zijn de normen voor de gestructureerde bekabeling van verschillende toepassingen, zoals kantoor- en industriële omgevingen, datacenters en gebouwentechniek met elkaar in overeenstemming gebracht (zie overzicht). Het nieuwe industriële deel ISO/IEC 11801-3 biedt normatief deze mogelijkheden, zodat geïsoleerde automatiseringseilanden een integraal onderdeel van een corporate netwerk kunnen worden. HARTING ontwikkelde een bekabelings- en aansluitsysteem voor de industrie, die gebruikers in staat stelt om een compatibele bekabeling op te bouwen. Hart van het systeem is het Ha-VIS prelink aansluitblok, dat met behulp van het prelink montagegereedschap volledig veilig en foutloos kan worden aangesloten. Alle componenten zijn in IP20 of IP65/67 uitgevoerd. Voor compatibele verbindingen tussen fabriek en kantoor zorgen flexibel vervangbare connector-, bus- en verbindingselementen voor een breed scala van apparaten en veldbus-interfaces in M12 of RJ45-technologie. Europa Internationaal Toepassingsgebied dusver Edition 3 EN 50173-1 ISO/IEC 11801 ISO/IEC11801-1 Algemene eisen EN 50173-2 ISO/IEC 11801 ISO/IEC11801-2 Kantoorgebouwen EN 50173-3 ISO/IEC 24702 ISO/IEC11801-3 Industriële sector EN 50173-4 ISO/IEC 15018 ISO/IEC11801-4 Wooneenheden EN 50173-5 ISO/IEC 24764 ISO/IEC11801-5 Rekencentra EN 50173-6 ANSI/TIA-862 ISO/IEC11801-6 Gebouwenautomatisering Europese en internationale standaardisering van bekabelingssystemen 20