מעבר ל"מפעל חכם" – פתרונות מתקדמים לתשתיות תקשורת ברצפת היצור

Yigal Schneider - יוני 6, 2019 - 0 comments

ברוכים הבאים לעידן החדש של המהפכה התעשייתית הרביעית – Industry 4.0. זהו עידן האינטרנט של הדברים (IoT) ובו מיליוני מצלמות ומיליארדי חיישנים שקולטים נתונים של עולם אמיתי, שימוש באינטליגנציה מלאכותית (AI), עיבוד הנתונים בזמן אמיתי (כמו במכוניות אוטונומיות או במפעל תעשייתי) ותקשורת שהיא לא רק בין אדם לאדם אלא בין מכונה לאדם ובין מכונה למכונה (M2M).

המהפכה התעשייתית הרביעית, המבשרת את המעבר ל"מפעל חכם", שינתה את עולם התקשורת ברצפת הייצור ובמרכזים לוגיסטיים. רכיבי המכונות יתקשרו זה עם זה כדי לייעל ולשפר את תהליכי הייצור, לאפשר אפקטיביות מירבית ולמזער תקלות והפרעות.  Industrial Internet of Thingsע(IIoT) יעצב מחדש את תעשיות הייצור, נפט וגז, חקלאות, מחצבים, תחבורה ובריאות; תעשיות המייצגות כמעט שני שליש מהכלכלה הגלובלית.

למעשה, טכנולוגיות שהיו בתחום טכנולוגית המידע (IT) מוצאות את מקומן ב – Operational Technologiesע(OT). כיצד, אם כך, ניתן להשתמש בידע הרב שצברנו בתחום טכנולוגיות המידע (IT) וליישם אותו ב- Operational Technologies? היישום, מן הסתם, יהיה שונה וחשוב לעשות זאת נכון!

 

תכנון נכון של תשתית הרשת ברצפות ייצור ומרכזים לוגיסטיים

עד לאחרונה מרבית המכונות ברצפות הייצור היו איים של מידע או לחילופין היו מחוברות למערכות רשת של אוטומציה והשתמשו בפרוטוקולים שעברו מהעולם, כדוגמת Interbus, Modbus וכו'.כיום כולם עוברים לפרוטוקולים המבוססים על  Industrial Ethernet.

כשאנו באים לבחון את תשתיות הרשת במפעלים קיימים, התמונה עגומה למדי.  התקנה לא מתוכננת,  קושי בהתרחבות עתידית, ציוד שלא ניתן לאיתור, הארקה לקויה, ניהול כבילה לקוי ועוד. כל הדברים הללו גורמים לסכנת השבתה, והשבתה של מכונה, קו מוצרים ואף מפעל שלם היא עניין יקר!

מאפייני הרשת בתעשייה כוללים עמידה בתנאי סביבה קשים, הקפדה על בטיחות עובדים, שינויים ותוספות תכופים, איסוף נתונים ממכונות בזמן אמיתי ועוד. לכן, ברור לכולם שחשוב לבחור בתשתית אמינה ואיכותית שתחסוך לנו השבתות ותאפשר איסוף נתונים בזמן אמת.

 

תקן TIA-1005-A

תקן TIA-1005-A הוא תקן אחיד ליישום תשתיות ומערכות Ethernet התואמות לצרכים הייחודיים של התעשייה.

התקן מגדיר 3 אזורי תקשורת שונים:

  1. Automation Island – אזור האוטומציה
  2. Work Area – אזור העבודה סביב אזור האוטומציה
  3. Factory Floor – רצפת הייצור

הסיווגים הסביבתיים באזורים אלה מאופיינים באמצעות מדרג M.I.C.E, שמטרתו להגדיר באילו תנאי סביבה אנו פועלים ומה מאפיין את הסביבה הזו כדי שנוכל לבחור את הרכיבים המתאימים ביותר.

מדרג M.I.C.E בוחן 4 קטגוריות:

MMechanical – הסכנה לפגיעה מכאנית והצורך להגן על התשתית מפני פגיעה מכאנית.

IIngress – אטימות למים ואבק.

CChemical/Climatic – הסכנה הנובעת מכימיקלים, דלקים, שמנים ותנאי אקלים (טמפרטורה/לחות, קרינת שמש וכו').

EElectromagnetic – הפרעות אלקטרומגנטיות, כגון פריקה אלקטרו-סטטית או השראה של שדה מגנטי למשל מבקר על קווי הנתונים.

 

 

כשאנו באים להגדיר את הסביבה, עלינו לקבוע את הרמה של כל אחת מקטגוריות מדרג M.I.C.E, כאשר 1 היא הרמה הקלה ביותר, כדוגמת סביבה משרדית, ו- 3 היא הרמה הקשה ביותר. למשל, אזור האוטומציה, האזור שבו נמצאים הרובוטים, הוא אזור חם ולח עם שמנים ואבק, ולכן סביר להניח שאזור זה יוגדר כ- M.I.C.E 3,3,3,3. בעוד שחדר התקשורת, המשמש לבקרה, יוגדר כ- M.I.C.E 1,1,1,1 בדומה לסביבה משרדית.

חברת Panduit, החברה הבינלאומית המובילה בתחום תשתיות רשת וכבילה, מציעה מדריך M.I.C.E Selection Guide המסייע לבחור את המוצר/הרכיב הנכון בהתאם לסביבה. המדריך נמצא כאן  ובעזרתו ניתן לקבוע, עבור כל רכיב, כבל, מחבר וכו', האם המוצר עונה על צרכי היישום על פי כל אחת מקטגוריות מדרג M.I.C.E.

 

פתרונות לתשתיות תקשורת בתעשייה

הפתרונות שמציעה חברת  אלכסנדר שניידר לתשתית התקשורת התעשייתית משפרים את תהליכי הייצור באמצעות IIoT ומאפשרים למפעלים להפוך לחכמים, יעילים ותחרותיים יותר.

ברצפת הייצור אנו מבדילים בין כמה אזורים. חשוב לציין שרצפת הייצור לא תמיד נראית כמו רצפת ייצור קלאסית. לעיתים היא תהיה רצפת ייצור מהדור החדש עם מצלמות וחיישנים שאוספים הרבה נתונים בזמן אמיתי, או אתר חיצוני פחות מבוקר ועם תנאי סביבה קשים, כגון שדות נפט, מחצבות ועוד. אולם, העקרונות הם אותם עקרונות – מיקרו דאטה סנטר או חדר השליטה/תקשורת (שהוא אזור מבוקר ונקי) שממנו אנו יוצאים לסביבה פחות מבוקרת ויותר קשה שבה נמצאים התעלות, סולמות ומגשים המשמשים להובלת הכבילה אל המכונות, ושבה נמצאים גם הארונות האזוריים (Zone Enclosures).

המיקרו דאטה סנטר (MDC) מקשר בין רשת האנטרפרייז לרשת רצפת הייצור וכולל תקשורת, אחסון ושרתים, DMZ, בקרת כניסה, חשמל והארקה תקניים. הפתרונות שאנו מציעים למיקרו דאטה סנטר כוללים מגוון ארונות בגדלים שונים שניתן לקבלם מורכבים Plug & Play או להרכבה עצמית.

הארונות האזוריים (Zone Enclosures) גם כן מגיעים במגוון גדלים, עם נגישות מלאה וניהול כבילה.

ארונות חלוקה אזוריים – ( Industrial Distribution Frame (IDF למערכות 19", מאפשרים ניהול כבילה אופטימאלי המונע ניתוקים ומקל על תחזוקת הארון, ניתנים להצבה על הרצפה או לתלייה על הקיר, עמידים בטמפרטורות גבוהות ואטומים לסביבה.

אביזרים נלווים כוללים מחברי RJ45 מוגנים עם כיסוי (IP65/IP67/IP69K), מחברים מסוג M12, שילוב כבילה מאזור מוגן בפנל (IP20) לאזור לא מוגן מחוץ לפנל ועוד.

 

מה מעכב יישום Best Practices בתשתיות הרשת של רצפות יצור?

לרוב, הבעיה היא שהלקוח אינו יודע היכן להתחיל. הוא אינו יודע כיצד למפות את הרשת התעשייתית ומרכיביה ולקבל תמונת מצב עדכנית של ביצועי הרשת. מיפוי של רצפת ייצור הוא מורכב מאחר ומדובר לא רק ברכיבי IT אלא גם בבקרים תעשייתיים (רכיבי ה- IT לא יודעים לדבר עם בקרים תעשייתיים).

מה הפתרון? מתחילים בסקר מקצועי ומיפוי של תשתית המפעל. IntraVUE של חברת Panduit היא תוכנה של גילוי ובקרה המאפשרת למפות את כל מרכיבי הרשת על רצפת הייצור, ולקבל תמונה עדכנית של מה קיים ברשת רצפת הייצור כגון סוג הבקר, כתובות IP, כתובות MAC ומה ביצועי הרשת, כולל גילוי תקלות תקשורת כגון: כפילות של כתובות IP וכתובות MAC , איתור תקלות כתוצאה מרעשים, חום או ויברציות , ירידה בביצועים של התקנים, תקלות כבילה, חיבוריות לא נכונה ועוד.

לוובינר בנושא פתרונות מתקדמים לתשתיות תקשורת בתעשייה לחץ כאן

אנו, בחברת אלכסנדר שניידר, הנציגה הבלעדית של חברת Panduit בישראל, מציעים מגוון רחב של פתרונות לתשתיות תקשורת בתעשייה, הנותנים מענה מושלם לצרכי הלקוח. למידע נוסף צרו אתנו קשר במייל info@schneider.co.il או בטלפון 09-8924444 ונשמח לעמוד לרשותכם במציאת הפתרון המתאים עבורכם.