Indústria Integrada. Indústria 4.0 Fábrica em ambientes de muitos dados. Indústria 4.0 da visão à realidade. Orquestração de serviços

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1 Boletim de Tecnologia da HARTING Artigo do convidado: Prof. Dr. Jay Lee Indústria 4.0 Fábrica em ambientes de muitos dados Artigo principal: Claus Hilger Orquestração de serviços Artigo do convidado: Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke Indústria 4.0 da visão à realidade Indústria Integrada Orquestração de serviços

2 Qualidade HARTING em um novo espaço: nossa qualidade e centro de tecnologia Centro HQT Aberto em 27 Junho de 2014 O novo centro de qualidade e tecnologia da HARTING (Centro HQT) está, onde o fundador da empresa Wilhelm Harting, uma vez construíu a primeira instalação em Espelkamp. A partir de abril deste ano, nossos produtos serão submetidos a testes mais rigorosos em um laboratório ultramoderno aqui em uma área de metros quadrados todos, para que possam criar valor para os nossos clientes. O resultado é a base para um futuro de sucesso construído na tradição da nossa empresa. 2

3 Soluções inteligentes para Indústria integrada. Indústria Integrada está decolando e dominando os próximos passos, como evidenciado pelo tema da feira Hannover Messe. Mas o fato da Indústria Integrada, ou Indústria 4.0, está na boca de todo mundo ainda não faz a visão mais real para os usuários finais. Eles precisam ver soluções, algo que demonstrara um benefício tangível.» Philip Harting, Senior Vice President Connectivity & Networks Caros clientes e parceiros de negócios, Falar sozinho não ira ajudar idéias visionárias também devem ser implementadas e testadas. Aqueles que buscam a Industrial Integrada devem desenvolver soluções e vigorosamente colocá-los em prática. Consequentemente, nós desenvolvemos soluções e as testamos em aplicações do mundo real. Escolhi deliberadamente a forma plural da palavra, uma vez que as abordagens de solução são tão multifacetadas como as tecnologias que são empregadas. Em poucas palavras, Indústria Integrada é a transformação das fábricas de hoje em fábricas inteligentes, onde a orquestração de serviços representa a solução definitiva para automação totalmente modularizada. O que me interessa aqui são quais soluções inteligentes geram os maiores benefícios aos usuários, e em que combinação. Então, vamos falar sobre essas soluções específicas. Sinta-se livre para falar diretamente comigo, ou visite-nos em uma de nossas próximas feiras para avaliar diretamente os benefícios que advirão da Indústria Integrada, diretamente na fonte. Espero que você aproveite a sua leitura! Atenciosamente, Esta edição da tec.news apresenta uma orquestra inteira de nossas Soluções inteligentes. 3

4 Harmonizar serviços Integração Auto-ID uma ponte entre dois mundos Conteúdo Estratégia Soluções 03 Editorial Soluções inteligentes para Indústria Integrada 06 Harmonização dos Serviços Nas fábricas inteligentes, unidades de produção modulares são ligados entre si para formar os processos executáveis. 08 Artigo do Convidado Prof. Dr. Jay Lee Indústria 4.0 Fábrica em grande ambiente de dados 18 Conceito de infraestrutura módulo-neutro para a fábrica inteligente A HARTING oferece configuração de infra-estrutura específica à aplicatição 30 Tecnologia de alta velocidade de 100 Gigabits A HARTING conduz intensamente o processo de desenvolvimento para o avanço da tecnologia Gigabit 12 Como o homem e a máquina aprendem uns com os outros Métodos de aprendizagem interativos para homem e máquina auxiliam no desenvolvimento do conhecimento de processo requisitado 16 SWITCHES PROFINET Ha-VIS mcon 3000 Confiável, adaptável e flexível 20 O conector a fundação da Indústria Integrada O amplo espectro oferecido pela Han-Modular atende todos os requisitos de módulos do sistema Indústria 4.0 da visão à realidade 10 Artigo do Convidado Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke 22 Dos sensores para a nuvem e para e devolta. A HARTING desenvolveu um demosntrador para Manutenção Preditiva, juntamente com a SAP 4

5 Han HMC Montagem de cabos? M12 Pressione e Go! Aplicações 24 Experiência em soluções de aplicativos A solução da HARTING: o Ha-VIS Suite de Aplicação 26 Aplicações ferroviárias Conectores HARTING atendem novo padrão de proteção contra fogo 28 Han HMC Nova família de conectores da HARTING é projetado para mais de ciclos de acasalamento 32 Montagens de cabos? M12 Pressione e Go! Conjuntos de cabos M12 oferecem flexibilidade e implantação mais segura em ambientes agressivos 34 Conectores har-flex seletivamente carregados oferecem ainda mais flexibilidade no projeto do dispositivo A família de produtos har-flex cresce 36 Robustez + ambiente agressivo = M12 O conector M12 também é superior em aplicações externas 38 Um switch, um cabo para alimentação e dados Switches econ recentemente desenvolvidos também oferecem alto desempenho em PoE (Power over Ethernet) 14 Integração Auto-ID uma ponte entre dois mundos A HARTING oferece integração Auto-ID especialista de uma única fonte 37 HanOnBoard A HARTING agora oferece uma alternativa para a fiação manual dos conectores Han. 40 Corrida de RFID dinâmico Teste de RFID de alta velocidade usando carros de corrida da Ignition Racing Team na Universidade de Ciências Aplicadas em Osnabrück Em resumo 42 Pesquisa com os leitores 43 Calendário de Feiras 43 Detalhes da publicação 5

6 tec.news 26: Estratégia Harmonização dos serviços Fabricação sob-medida para o cliente requer um alto grau de flexibilidade na produção. Nas fábricas inteligentes, unidades de produção modulares são ligadas entre si para formar os processos executáveis. Aqui, a harmonização de serviços, a sua descrição padronizada, e arquitetura de software orientada a serviços, todos desempenham um papel central.» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com 6

7 tec.news 26: Estratégia Desde os sistemas tradicionais são incapazes de atender aos requisitos flexíveis dos clientes, processos fabris devem ser modularizados e montados para os processos individuais, dependendo da situação. Isto implica a integração de várias tecnologias em uma fábrica inteligente: tecnologia de automação, sensores, RFID e, por último, mas não menos importante, de tecnologia da informação. Fábrica inteligente Na Fábrica inteligente, a produção é controlada por componentes e produtos de uma forma amplamente descentralizada e autônoma. Via sensores, objetos detectam o estado de seu entorno, que podem ser identificada exclusivamente, possuem memória interna e trocam informações com outros objetos, por exemplo, quanto ao seu estado de processamento. Através da adição de sistemas embarcados, os objetos tornam-se sistemas físicos cibernéticos (CPS). O resultado é um máximo de flexibilidade e a capacidade de produzir de forma rentável mesmo os menores lotes. Na Fábrica inteligente, a produção é controlada por máquinas, robôs, sistemas de transporte, equipamentos de carga e produtos, numa forma amplamentedescentralizada e autónoma. A coordenação individual do CPS na Fábrica Inteligente acontece em arquiteturas orientadas a serviços (SoA), que têm sido empregadas com sucesso em tecnologia da informação há anos. A idéia básica é encapsular os componentes individuais como serviços. Aqui, o CPS pode funcionar como fornecedor de serviços ou consumidor do serviço. Harmonização Quando a harmonização de serviços, unidades de produção modulares são montadas em processos de produção executáveis. Para a modelagem, várias abordagens de programação como BPML (Business Process Modeling Language) e BPEL (Business Process Execution Language) estão disponíveis. Existe um aumento constante do desejo de personalizar os produtos, bem como para a fabricação individualizada. Além da harmonização de serviços, um dos maiores desafios é a descrição formal dos serviços e sua padronização. A integração do sistema exige uma arquitetura de referência que permite aos provedores e usuários conectar componentes individuais uns com os outros com capacidade de plug & play. Esta terá de ser inteligentemente concebida, desde a abordagem de transferência diretamente ao TI para automação não será possível. Em resumo Aumento da flexibilidade na produção Produção em pequenos lotes para as necessidades individuais de cada cliente 7

8 tec.news 26: Estratégia Indústria Fábrica de grandes ambientes de dados 8

9 tec.news 26: Estratégia Artigo de nosso convidado: Prof. Dr. Jay Lee, Ohio Eminent Scholar, L.W. Scott Alter Chefe de Cadeira e Diretor da NSF I / UCRC Centro de Sistemas de Manutenção Inteligente (IMS) Ann Kao, Pesquisador PhD, NSF I / UCRC Centro de Sistemas de Manutenção Inteligente (IMS), da Universidade de Cincinnati Após a feira de Hannover de 2013 que ocorreu na Alemanha a Indústria 4.0 está se tornando um chavão na indústria transformadora. Acompanhando este novo conceito, análises inteligentes e sistemas físicos cibernéticos estão se unindo em conjunto para realizar um novo pensamento de gestão da produção e transformação de fábrica. No passado, a maior parte dos sistemas de fabricação utilizavam um sistema de controle centralizado, no qual as máquinas são tratadas de forma independente. Ao abrigo deste regime, os dados de usinagem são coletados e utilizados para garantir um processo normal de produção. Além disso, uma vez que a qualidade do produto não atender aos requisitos, os dados coletados podem servir como pistas para encontrar a causa raiz. A fim de alcançar a transparência, a indústria de transformação tem de transformar-se em fabricação preditiva. Hoje, em uma fábrica da Indústria 4.0, máquinas estão conectadas como uma comunidade colaborativa. Essa evolução requer a utilização de ferramentas de previsão inovadoras para que os dados possam ser processados de forma sistemática em informações que podem explicar as incertezas e, assim, tomar decisões mais informadas. A estrutura conceitual do sistema de fabricação começa com previsão de aquisição dos dados ativos monitorados. Usando instalações de sensores adequados, os vários sinais, tais como a vibração, pressão, etc, podem ser extraídos. Além disso, os dados históricos podem ser colhidos para posterior mineração de dados. Os protocolos de comunicação, tais como MTConnect e OPC, podem ajudar os usuários a gravar sinais do controlador. Quando todos os dados são agregados, esta fusão é chamada de grande de dados. O agente de transformação consiste em vários componentes: uma plataforma integrada, análise preditiva e ferramentas de visualização. Os algoritmos encontrados no Watchdog Agent podem ser categorizados em quatro seções: de processamento de sinal e de extração de características, avaliação de saúde, de previsão de desempenho e diagnóstico de falhas. Ao utilizar ferramentas de visualização, de informações de saúde (como condição atual, vida útil remanescente, o modo de falha, etc) podem ser eficazmente transmitidas em termos de um gráfico radar, mapa de falha, gráfico de risco e curvas de degradação da saúde. Com transparência na fabricação, gestão, em seguida, tem a informação correta para determinar toda a instalação OEE. Com a capacidade de previsão, o equipamento pode ser gerenciado de maneira rentável com a manutenção do just-in- -time. Finalmente, informações históricas de saúde podem ser alimentadas de volta para o designer de equipamentos para redesenho do ciclo de vida de ciclo fechado. Fábrica atual Fábrica indústria 4.0 Origem dos Dados Atributos Chave Tecnologia Chave Atributos Chave Tecnologia Chave Componentes Sensores Precisão Sensores Inteligentes e Detectores de Falhas Auto-Consciente Auto-Preditivo Monitoramento de Desgaste e Previsão de Vida Útil Restante Máquina Controlador Produtividade e Performance (Qualidade e Rendimento) Monitoramento baseado em Condições e Diagnosticos Auto-Consciente Auto-Preditivo Auto-Comparativo Up time com Monitoramento Preditivo de Saude Sistemas de Produção Sistema de manufatura em rede Produtividade e EGE Operações Eficientes : Redução de Disperdícios Auto-Configurável Auto-Sustentável Auto-Organizável Produtividade livre de preocupações Comparação da fábrica actual e uma fábrica da Indústria 4.0 9

10 tec.news 26: Estratégia Indústria da visão à realidade 10

11 tec.news 26: Estratégia Artigo de nosso convidado: Detlef Zühlke, Prof. Dr. Dr. h.c. Diretor Científico, Sistemas de Fábrica Inovadoras Centro de Pesquisa Alemão para Inteligência Artificial DFKI, Kaiserslautern Por cerca de dois anos, um novo conceito tem atraido a atenção: Indústria 4.0. Subjacente a esta é a visão de uma quarta revolução industrial iminente, provocada principalmente pelos avanços na tecnologia da informação e comunicação. Assim como nossos objetos do cotidiano, telefones celulares, câmeras, carros, etc estão se tornando inteligente e em rede para a Internet global, um desenvolvimento semelhante também pode ser testemunhado dentro de nossas fábricas. Seguindo o paradigma da Internet-das- -coisas, todos os componentes que compõem nossos sistemas de produção estão se tornando nós de rede inteligentes que podem ser facilmente e em grande parte de forma autônoma integrados em redes baseadas em IP. A maneira que instalamos e operamos hoje em dia impressoras e outros dispositivos através de Plug & Play também estão começando a ser espelhados na forma como as instalações de produção são construídas, encomendado e operado. Tarefas Mas a realidade não vai ser tão simples como esta comparação pode sugerir. A abordagem baseada em Ethernet ponta- -a-ponta na Indústria 4.0 mudará fundamentalmente nossas arquiteturas de controle existentes. Em uma visão de longo prazo, todos os sensores e atuadores no nível do campo seram um nó de rede, exatamente da mesma forma que um sistema ERP ou controle NC. Como resultado, todas as informações em toda a rede estaram disponíveis. Ainda assim muitas questões em aberto precisam ser respondidas. Por exemplo, precisamos de padrões em vários níveis, de modo que os elementos da fábrica possam ser colocados juntos como peças de Lego. Além disso, muitos problemas na área de segurança de dados têm de ser resolvidos antes que a Indústria 4.0 possa ser realizada. Pelo menos durante os próximos anos, o comportamento em tempo real que é tão importante em controles industriais não será alcançado os níveis em niveis inferiores de controle usando soluções baseadas em Ethernet. A Indústria 4.0 dá-nos uma visão de um futuro mais flexível e eficiente. Para transformar esta visão em realidade, precisamos assim como com qualquer salto quântico na tecnologia dos esforços combinados da indústria e da ciência. O objetivo é transformar a visão em produtos, e porque um produto isolado não pode ser bem sucedido em um mundo conectado, precisamos da colaboração entre empresas inovadoras a partir de uma variedade de áreas de produtos, todos trabalhando juntos para tornar esta implementação realidade. Fábrica inteligente Sob o guarda-chuva do projeto smartfactory KL, com sede em Kaiserslautern, na Alemanha, nove parceiros estão trabalhando juntos para construir um protótipo da planta de produção da Indústria 4.0. Cada empresa parceira entre outros, o Grupo de Tecnologia HARTING vão construir um módulo de sistema ou fornecer tecnologia de aplicação crusada. A smartfactory KL definira os padrões mecânicos, elétricos e de comunicação necessários e vai integrar os módulos individuais para produzir um demonstrador comum para feira Hannover Messe de Este será composto por um primeiro passo importante na transformação da Indústria 4.0 em realidade. O slogan Indústria 4.0 está na boca de todos e gerou uma grande quantidade de atenção, especialmente nos meios de comunicação. Agora, chegou a hora de transformar a Indústria 4.0 em uma realidade dentro de fábricas. Compromisso HARTING A HARTING está participando ativamente na construção da nova unidade de produção da smartfactory KL. O envolvimento da empresa estende-se a duas áreas: A construção de um módulo de produção da Indústria 4.0 que emprega tecnologias de ponta de automação. Este já viu a integração de um conceito de manutenção remota baseada em Ethernet, que tem acesso a todos os componentes do módulo. Os testes de nossos conceitos de infraestrutura por meio da integração de gerenciamento de energia. Aqui, os módulos são feitos de maneira uniforme conectáveis via Han-Modular. A smartfactory KL nos proporcionou o ambiente para nos integrar em sistemas de automação inovadores e demonstrar os seus benefícios para os nossos clientes. 11

12 tec.news 26: Soluções Modelos de processos adaptativos para a tecnologia de produção flexível Como homem e máquina aprendem uns com os outros A produção individualizada requer software flexível e verticalmente integrado e plataformas de hardware. Modularização e modelagem de processos integrados vão permitir a fácil configuração de sistemas de produção personalizados. Métodos de aprendizagem interativos para homem e máquina auxilam no desenvolvimento dos modelos de processos necessários» Dr. Volker Franke, Director of Applied Technologies, HARTING Technology Group, Volker.Franke@HARTING.com» Dr.-Ing. Sebastian Wrede, Group Leader Cognitive Systems Engineering, CoR-Lab & CITEC, Bielefeld University 12

13 tec.news 26: Soluções A individualização dos sistemas de produção com base nas necessidades específicas do cliente exige soluções flexíveis de manufatura. Os clientes da HARTING já podem configurar e encomendar conectores personalizados através da Internet. Sistemas de produção inteligentes futuros, as chamadas fábricas inteligentes, vão obter instruções de produção a partir destas encomendas e programá-los de forma autônoma. Sistemas de produção seram totalmente em rede, com base em fabricação e produtos de dados digitais com módulos flexíveis de manufatura. Isso requer plataformas de produção modulares que podem ser configuradas com a mesma eficiência como smartphones de hoje, mas que possuem a confiabilidade e a eficácia dos processos de produção modernos. A modelagem de processos como uma base para a produção flexível No contexto do cluster de vanguarda está OWL, a HARTING está realizando pesquisas em estreita colaboração com a Universidade de Bielefeld no projeto FlexiMon, a fim de concretizar esta visão. Um objetivo central é o desenvolvimento de células de manufatura flexíveis com capacidades plug-and-produce que podem ser configurados com tempos mínimos de troca e integrados verticalmente ao TI corporativo via protocolos abertos. Um componente fundamental dentro deste conceito é um modelo de processo que permanece consistente em todas as camadas e passos do processo, o que permite uma descrição completa da lógica de produção. Como parte do FlexiMon, o padrão Business Process Modeling Notation (BPMN 2) é estendido para este fim e usado para modelar processos de produção até o nível da máquina. Devido à onipresençae da BPMN em empresa de TI, este promete um mapeamento suave da lógica de produção para o nível ERP. A questão central, no entanto, é o que as extensões e transformações do modelo são obrigadas a fazer modelos BPMN executáveis no nível da máquina. A idéia básica é que, se um cliente requisitar, um processo de produção descrito em BPMN pode ser configurado no próprio nível de ERP e sucessivamente alimentado com informações sobre o processo de produção. Por exemplo, se a informação está faltando para execução no nível da máquina, um especialista no processo de produção pode adicioná-la ao modelo de processo diretamente na máquina por meio de interface amigável. Otimização incremental através da aprendizagem interativa A fim de tornar o risco de erros devido ao aumento da complexidade técnica mais gerenciável, funcionários que trabalham com o sistema de produção são apoiados por funções de assistência. A interface homem-máquina permite designação on-line intuitiva das condições operacionais e sua associação com os dados de produção e etapas do processo ativo. Esta informação permite a aplicação de métodos de aprendizado de máquina para os parâmetros e otimização de processos ou para monitoramento de condição. Eventualmente, estes métodos devem facilitar a melhoria automática de modelos de processos, bem como um melhor suporte para o trabalhador durante a configuração interativa e operação do sistema de produção. Desta forma, os empregados podem estar envolvidos em formas mais flexíveis de produção, bem como a forma de forma activa e contribuir para melhorias do processo. Um objetivo central é o desenvolvimento de células de manufatura flexível com capacidades plug-and-produce que podem ser configuradas com tempos mínimos de transição. Em resumo Projeto de pesquisa conjunta entre HARTING e o CoR-Lab (Instituto de Pesquisa de Cognição e Robótica) da Bielefeld University Projeto realizado no âmbito do cluster de ponta Intelligent Technical Systems OstWestfalenLippe Financiamento do Ministério Federal de Pesquisa e Tecnologia (BMBF) Imagem à esquerda: Protótipo de um módulo de produção configurável com sistema de manipulação flexível e móvel HMI. 13

14 tec.news 26: Aplicações Integração Auto-ID uma ponte entre mundos Integração significa conectar mundos diferentes. Como a HARTING é especialista na realização de conexões confiáveis, nos sentimos em casa neste universo. Mas qual tecnologia Auto-ID é capaz de fazer o que, e como essa integração ira parecer? Dependendo da aplicação, a integração pode variar do simples ao complexo, a partir de relés e todo o caminho até o SAP.» Claus Hilger, Director of HARTING IT System Integration GmbH & Co. KG, HARTING Technology Group, Claus.Hilger@HARTING.com» Dr. Jan Regtmeier, Product Manager RFID Reader, HARTING Technology Group, Jan.Regtmeier@HARTING.com Ao transferir mídia do papel ao sistemas de TI muitos de dados e informações podem ser perdidos. Como resultado, o potencial de ganhos de eficiência e redução de custo pode cair no esquecimento. No caso dos processos de produção sob altas expectativas e pressões de custo, no entanto, isso é inaceitável. Tecnologias de Auto-ID são capazes de minimizar essa perda de dados, mas a fim de conseguir isso, elas precisam ser suficientemente integradas em ambos os mundos que se conectam. Atualmente, três tecnologias de Auto-ID são implantadas: código de barras (incluindo QR), As Tecnologias de Auto-ID têm o potencial de minimizar a perda de dados durante a conversão de mídia para o mundo da TI e, consequentemente, otimizar processos. reconhecimento de imagem e RFID. Cada um desses sistemas tem seus pontos fortes: o código de barras é extremamente favorável em termos de custos e de fácil implementação. Reconhecimento de imagem não precisar de qualquer informação adicional. O RFID, no entanto, é a única tecnologia que permite, simultaneamente, de identificação única, confere memória ao objeto, e permite a comunicação bidirecional entre o objeto eo mundo da TI (ver tabela). A informação obtida por meio de Auto-ID deve ser preparada de tal forma que o sistema informático alvo possa processá-la. Dependendo da aplicação, completamente diferentes de software são necessários: um bloco de função PLC, middleware, um suíte de aplicativos ou o módulos SAP Auto-ID Infrastructure (AII). A seguir estão alguns exemplos de integração, que vão do simples ao complexo, em que os componentes diferentes são usados para a integração em cada caso. Designação para indústria-cruzada Codigo ID unico sem impressão mutável Memória comunicação bi-direcional sensores 14

15 tec.news 26: Aplicações Exemplo 4: RFID usado para entrada de mercadorias Exemplo 1: Os trens locais estão ficando mais e mais longos, enquanto que as plataformas não. Naturalmente, apenas as portas que se abrem para uma plataforma devem ser abertas. Estas podem ser detectadas por meio de RFID. O leitor RFID liga um relé que mostra o operador de trem que portas ele ou ela pode abrir. Exemplo 2: As máquinas modernas consistem em vários módulos. A execução de um programa de PLC que não corresponde à configuração do módulo atual pode causar sérios danos às máquinas. O leitor RFID reconhece os módulos e comunica com o PLC através de um bloco funcional, assegurando assim que apenas programas autorizados sejam executados. Exemplo 3: Chamadas de serviço são caras, o que torna o processamento livre de problemas e seqüências ainda mais importantes. A título de exemplo, um computador de mão é utilizado para identificar uma máquina enumerada para manutenção. O técnico de serviço é liderado através do processo passo a passo através de um aplicativo (implementado através do Ha-VIS Application-Suite). Cada etapa é simultaneamente documentadas e arquivadas em um banco de dados. Exemplo 4: Hoje, a recepção de mercadorias deve ser postada automaticamente. Utilizando RFID, centenas de objetos podem ser detectados simultaneamente e enviados diretamente para o módulo SAP via Ha-VIS Middleware. Aqui, a HARTING oferece os produtos mais convenientes em todo o mundo, a partir de transponders através de pacotes de software, bem como serviços de consultoria e integração adicionais em regiões de língua alemã tudo o que faz para integrar Auto-ID de uma única fonte. Exemplo 1: RFID no tráfego ferroviário e de transporte Exemplo 2: RFID em máquinas modernas Exemplo 3: Manutenção simplificada da Suite Ha-VIS 15

16 tec.news 26: Soluções Ha-VIS mcon 3000 Switches de PROFINET confiável, adaptável e flexível Transferência de dados estável, segura e de confiança é um dos fatores mais críticos em tecnologia de automação. As demandas estão aumentando em paralelo com a flexibilidade dos sistemas modernos e a necessidade de reutilização de componentes em um layout de sistema modularizado. Ethernet e PROFINET são normas internacionalmente válidas e apoiam a construção de uma plataforma de comunicação entre fornecedores.» Oliver Opl, Product Manager, HARTING Technology Group, Oliver.Opl@HARTING.com 16

17 tec.news 26: Soluções Soluções de comunicação específicos do fabricante são especialmente adaptados para os casos de uso específicos e aplicações, a fim de gerar vantagens e efeitos específicos. Em muitos casos, ser capaz de utilizar essas vantagens no campo requer um esforço significativo na seleção dos componentes, bem como um planeamento preciso o que nem sempre é possível. Soluções proprietárias também podem resultar em restrições adicionais se eles forem incompatíveis com componentes ou máquinas existentes. Alternativamente, aumento de custos Os switches mcon 3000 da HARTING dão garantia de alta disponibilidade de comunicação de dado, portanto, infra-estrutura industrial confiável. pode ser esperado para componentes especialmente adaptados. Consequentemente, componentes padronizados, como os switches Ethernet gerenciados da nova família Ha-VIS mcon 3000 oferecem design decisivo, vantagens de desempenho e custo. Estão em conformidade com o padrão Ethernet IEEE e também atendem a todas as exigências da Conformidade de Classe B PROFINET (CCB). Isso garante a compatibilidade global com todos os componentes que também atendem a esses padrões internacionais. com elevada prioridade e programar aplicações com tempos de ciclo muito curtos. A norma ainda assegura a transferência de dados rápida e oportuna, quando confrontado com grandes volumes de dados. Tempos de ciclo mais curtos e os processos mais rápidos na indústria, muitas vezes requerem sincronização física de todos os participantes dentro de um sistema. A Precision Time Protocol (PTP Versão 2, IEEE 1588) é suportada pelos novos switches Ha-VIS mcon 3000, e permite a sincronização do intervalo de microssegundos. Como resultado, em muitos casos, não há necessidade para soluções de automação proprietários especialmente concebidos para funcionamento em tempo real. Amplos recursos de software permitem aos usuários configurar perfeitamente switches para cada cenário de aplicação. Novos switches denotam que, além do Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), o Medium Redundancy Protocol (MRP) também esta disponível quando configurando topologias de rede redundantes. Redundância de rede é a capacidade de sobreviver a uma falha de link, sem uma falha de comunicação. Os switches HARTING mcon 3000 garamtem a alta disponibilidade de comunicação de dados e infra-estrutura industrial, assim, confiável. Aqui, o PROFINET combina todas as vantagens dos sistemas clássicos Fieldbus (tempos de ciclo rápido) e Ethernet (livre escolha de topologia). Qualidade de serviço garantida para a transmissão de dados é assegurada por métodos tais como Qualidade de Serviço (QoS). Isto faz com que seja possível transmitir pacotes de dados críticos e de controle relevantes em resumo Switches de Ethernet-PROFINET CCB Amplos recursos de software. 17

18 tec.news 26: Estratégia Conceito de infraestrutura modular neutra para a Fábrica Inteligente As mudanças revolucionárias trazidas pela Indústria Integrada tem um impacto sobre o desenho específico das instalações de produção industrial. As plantas, sistemas e instalações estão cada vez mais sendo construídas de forma modular. Estruturas modulares de plantas requerem uma infraestrutura modular neutra, isto é, aquele que é genérica. Além disso, a futura infraestrutura de fábricas inteligentes irão ser escalável e altamente disponível, e oferecem todas as topologias necessárias.» Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity + Networks, HARTING Technology Group, Andreas.Huhmann@HARTING.com Por que fábricas inteligentes requerem infraestruturas módular neutra? A razão pode ser deduzida a partir das mudanças tecnológicas trazidas pela Indústria Integrada. Automação industrial esta em curso com o barramento de campo e contra a infraestrutura módular neutra. A tarefa do barramento de campo foi inicialmente limitada a coleta de informações de I/O de forma descentralizada. Aqui, módulos I/O individuais ainda não conseguem fazer serviços abrangentes disponíveis dentro do processo de produção que era apenas sobre a economia de fiação dos sensores e atuadores. Num afastamento radical, serviços na indústria integrada de produção provenientes do ponto de vista do produto a ser produzido que pode incluir o processamento mecânico, impressão ou embalagem do produto. Em uma fábrica inteligente, essas tarefas são realizadas por módulos de produção, que por sua vez usam um sistema de comunicação o barramento de campo para criar uma estrutura interna. Como tal, a infraestrutura genérica de uma planta modular está localizada no exterior do módulo de produção real, enquanto que o console de programação é encontrado principalmente dentro do módulo. Durante a era do design não modular, esses limites eram inexistentes. O barramento de campo foi, portanto, universalmente empregado. Na era da indústria integrada, os módulos individuais e o serviço que prestam ficam em primeiro plano. Estes módulos podem ser fornecidos por diferentes fabricantes. Eles são flexíveis e variáveis, o que significa que podem ser implantados em diferentes locais e em diferentes processos de produção para a produção de diferentes produtos. A ligação de linhas de vida vitais pode ser largamente padronizada. A fim de fazer uma integração flexível possível, é necessária uma infraestrutura independente de módulos. Assim, esta abordagem difere significativamente da abordagem descentralização das redes de campo. No entanto, existem sinergias. O uso de redes convergentes oferece enormes vantagens para a integração de TI até o nível de campo, já que o resultado é a troca de dados simples e rápida entre TI e automação ou seja, Indústria Integrada. 18

19 tec.news 26: Estratégia Estruturas de instalações Modular Infraestrutura modular neutra Unidades de abastecimento modulares Linhas de vida O que é que a infraestrutura modular neutra tem a oferecer? Esta infraestrutura oferece a cada módulo um link de comunicação a todos os outros módulos em conjunto com todas as aplicações, bem como o fornecimento de meios necessários, tais como energia, ar e segurança. Na era da indústria integrada, os módulos individuais e o serviço que prestam ficam ao centro do palco. Para cada configuração de infraestrutura específica da aplicação, a HARTING oferece uma Unidade de Alimentação Módular, os componentes apropriados do sistema Han-Modular até os componentes da rede Ethernet. A smart Power Networks Unit da HARTING vem com um switch Ethernet de 10 portas que possui slots SFP e também é equipado com as interfaces apropriadas que permitem a aquisição de dados de energia, juntamente com o armazenamento de dados centrais e análise. A infraestrutura é escalável e de alta disponibilidade, além de fornecer as tipologias necessárias. A funcionalidade da infraestrutura deve ser independente de módulos e possir interfaces padronizadas. A topologia de linha distribuída e a independência de módulos de infraestrutura nos conduzem para "unidades de fornecimento módular" ativas a partir das quais módulos 1-2 podem ser fornecidos e/ou podem ser derivados em outras linhas. 19

20 tec.news 26: Soluções O conectora fundação da Indústria Integrada Módulos de sistema da Fábrica Inteligente requerem uma conexão simples até a infraestrutura. A Han-Modular denota que essas conexões sejam produzidas de maneira uniforme, oferecendo ainda a personalização.» John Witt, Sales & Business Development Manager, HARTING Technology Group, John.Witt@HARTING.com A Indústria Integrada é muitas vezes vista apenas do ponto de vista das tecnologias da informação e, portanto, visto como um problema de software puro contudo, esta não é menos dependente dos componentes de hardware apropriados. Em particular, estes incluem as interfaces eletromecanicas que proporcionam ligações com a infraestrutura, ou seja, a base do conector. Conectores Modulares Uma fábrica inteligentes requer a utilização de um conector modular normatizado. O conector deve ser adequado para todas as midias presentes dentro de um módulo do sistema, bem como os meios de comunicação a serem fornecidos externamente. Consequentemente, as funções de Padrões de Comunicação Padrões de base electromecânicos Ar pressurizado Parada de emergência 20

21 tec.news 26: Soluções conexão, como uma conexão de energia, uma porta de comunicação (Ethernet Gigabit), as conexões de sinal para várias conexões auxiliares, e por ar comprimido preparado para o fornecimento de unidades de tratamento. Um conector de tamanho 16 é utilizado na fábrica inteligente. O conector tem quatro slots de módulo. O dimensionamento dos conectores é baseado na padronização uniforme das interfaces. Aqui, a Han-Modular atende a todas as exigências dos módulos do sistema em todo o amplo espectro de módulos disponíveis. Além do módulo de sistema, em muitos casos, a ligação à rede deve ser implementada, também, na forma de conector. Dado isto, na espinha dorsal da necessidade existirá a necessidade de determinaão específica do sistema dos conectores vez que as dimensões da coluna vertebral dependem dos requisitos do sistema global. Aqui, os critérios principais são o consumo total de energia, bem como a extensão espacial. O dimensionamento correto dos cabos e os contatos devem ser realizados para o fornecimento de energia. No que diz respeito à comunicação, a distância envolvida vai determinar a seleção de transmissão elétrica e óptica. Han-Modular A familia Han-Modular oferece uma variedade de combinações de meios de transmissão. Isto permite que as ligações necessárias para ser dimensionada com economia de espaço e de custo e permite que os conectores sejam ajustados a qualquer situação de instalação. A gama de produtos inclui mais de 40 diferentes módulos que podem ser combinados para a transmissão de energia, sinais, dados e ar comprimido. metal. Contatos e inseros para até 200 A / 1000 V e módulos de alta tensão, até um máximo de 5000 V / 40 A estão disponíveis. Além disso, os módulos de sinal estão disponíveis, Han-Modular : Uma fábrica inteligente exige o uso de um conector modular padronizado. estes apresentam elevada densidade de polos, que se estende até um máximo de 25 contactos por único módulo ( V / 4 A - 10 A). Além disso, a gama vai de interfaces para módulos de transmissão Ethernet. Cat 6 em fibra óptica única e cabo multi-modo. Ainda, várias tecnologias de barramento (BUS) são programáveis, por exemplo, PROFIBUS. Mesmo contatos pneumáticos podem ser integrados que transmitem ar comprimido até a 8 bar. Inúmeras outras possibilidades de aplicação completam a linha de produtos Contatos de fibra óptica plugáveis O módulo LC para contatos de fibra óptica plugáveis está entre as mais recentes adições. Cabos de fibra óptica oferecem enormes vantagens, tais como a transmissão de dados industriais sensíveis. Ele efetivamente protege a transmissão de fontes de interferência externa, como a radiação eletromagnética. Também permite a separação galvânica transmissor-receptor e impede cross-talk. Os módulos podem ser utilizados em uma grande variedade de invólucros HARTING com a ajuda de molduras plásticas e de 21

22 tec.news 26: Soluções Dos sensors até a Nuvem e de volta. Uma prática comum em instalações modernas de produção gravar os dados do sensor, a fim de controlar os processos de produção e monitorar as unidades do sistema. Mas o que aconteceria se, dentro de uma fração de segundo, estes dados pudessem ser armazenado e, posteriormente, tornar-se novamente disponível para análise - por exemplo, para prever falhas ou interrupções não planejadas? Precisamente este cenário faz parte da Indústria Integrada.» Marco Lampe, Head of Softwaredeveloping Auto-ID, HARTING Technology Group, Marco.Lampe@HARTING.com Os efeitos seriam de longo alcance, e os benefícios organizacionais e econômicos são impressionantes. Consequentemente, a HARTING Technology Group desenvolveu um demonstrador de Manutenção Preditiva, juntamente com o SAP baseado na tecnologia de banco de dados na Nuvem, SAP HANA. As considerações iniciais para o desenvolvimento de um demonstrador de produção orientada para a Indústria 4.0 foram formuladas em junho de Esta foi complementada por considerações de previsão de manutenção programadas para ser baseadas em um banco de dados SAP HANA. Trabalhando com base destas duas especificações, um completo de sistemas hidraulicos, com bombas, circulação de água, sensores e um micro-computador integrado com software de controle de gestão desenhado pela HARTING foi desenvolvido dentro de um período de seis semanas. O objetivo deste demonstrador é testar a robustez de um conceito sob con- Manutenção Preditiva 22

23 tec.news 26: Soluções Representação do Estado do demonstrador - uma falha do sistema foi diagnosticado dições essencialmente reais e em que os erros nos processos ou componentes podem ser detectados logo no início, a fim de encomendar peças sobressalentes de antecedência, planejar minuciosamente o trabalho de substituição, e ser capaz de fazer apropriadas medidas de remediação disponíveis para o pessoal de serviço técnico. Dentro do sistema hidráulico, a água é bombeada continuamente para fora de um recipiente e voltar para ele. Dados do sensor de pressão e fluxômetro são consultados em intervalos extremamente curtos pelo micro-computador embutido e depois retransmitida para o banco de dados SAP HANA. No caso em que uma mudança nos dados de sensor é registada com respeito à circulação, um algoritmo armazenado no banco de dados SAP HANA pode matematicamente e precisamente determinar o instante da falha potencial. Os intervalos de manutenção podem ser precisamente planejado até o nível do componente. A interface gráfica é utilizada para apresentar mensagens de estado que podem ser utilizados para analisar os erros. Além disso, um ciclo de bombeamento, que mostra sinais de falência pode ser desativado e transferido para uma segunda interface que também é integrado ao demonstrador. Isso permite que o mau funcionamento possa ser temporariamente ignorado. Visualização durante o serviço e manutenção Para resolver o erro, além das informações sobre o componente avariado, o técnico tem também acesso a um desenho 3D detalhado, com base nos diagramas de CAD, que podem contribuir para a realização de trabalhos de substituição. O desenvolvimento do demonstrador está previsto: com a ajuda de transponders RFID da HARTING ligados a cada um dos componentes, em conjunto com Ha-VIS Middleware eo Ha-VIS-Suite de Aplicativos, o cenário poderia ser alargado para abranger manutenção e reparação. Os transponders RFID permitem que componentes sejam identificado com exclusividade, e o histórico de cada componente pode ser documentado. Como resultado, os intervalos de manutenção podem ser precisamente planejados até o nível do componente. em resumo Conversão de manutenção não planejada em manutenção planejada 23

24 tec.news 26: Soluções Experiência em soluções de aplicativos: o Ha-VIS-Suite de Aplicativos Como é que o aplicativo certo encontra seu caminho até o leitor móvel de um técnico de serviço? Quem garante que as etapas do processo requeridas são mapeadas e descritas? Como deve ser eficientemente tais requisitos programados e mantidos a partir de uma localização central? A solução da HARTING atende pelo nome de Ha-VIS Aplicação-Suite.» Olaf Wilmsmeier, Product Manager Software, HARTING Technology Group, Olaf.Wilmsmeier@HARTING.com A jornada de trabalho fica em curso no departamento de manutenção e serviço de uma fábrica. Acompanhamos um técnico que realiza a manutenção de equipamentos dentro da empresa. Esta atividade deve ser cuidadosamente documentada e registrada centralmente em um sistema de banco de dados in-house. Mas o técnico não pega uma pasta cheia de listas de verificação da prateleira que detalha o trabalho que precisa ser realizado hoje. Em vez disso, ele pega um leitor RFID móvel com painel sensível ao toque integrado. Depois de fazer login no dispositivo, o seu trabalho pode começar. Arquitetura Principal do Suite de Aplicativos Ha-VIS Identificação RFID Chegando ao primeiro local de manutenção, a máquina programada para o serviço é identificada exclusivamente por UHF RFID com a ajuda do leitor RFID móvel. A lista de verificação de manutenção é automaticamente mostrada ao técnico no visor, incluindo a identificação da máquina / objeto correto. Os trabalhos de manutenção digitalmente são documentados diretamente no disposi- 24

25 tec.news 26: Soluções tivo de gravação móvel. Graças à identificação RFID, qualquer confusão com a lista de verificação errada ou um objeto de manutenção incorreto é descartado. Questões práticas Mas quem garante que os dados gravados são armazenados no banco de dados correto? Quão complexa é a manutenção de tal sistema? O que acontece se diferentes dispositivos de gravação são usados? É possivel que uma aplicação potencialmente seja adaptada a novos processos de trabalho em forma flexível? O dispositivo de gravação móvel precisa ser permanentemente conectado ao servidor? O Suite de Aplicativos Ha-VIS da HARTING assume e organiza essas tarefas. A arquitetura baseada em cliente-servidor desta solução torna possível criar aplicativos (apps) independentes de sistema operacional e de hardware. Em termos concretos, isto significa que um aplicativo é executado em um servidor central e pode ser atualizado e mantido lá. Os dispositivos Um aplicativo que é criado pode ser executado em diferentes dispositivos finais suportados pela HARTING. clientes predominantemente móveis recebem a informação e as interfaces necessárias a partir desta localização central. Mas ao contrário de um aplicativo móvel convencional de cliente-servidor, mais do que apenas um site é exibido no cliente. Etapas de trabalho extensivas, tais como trabalhos de manutenção podem ser executados offline. As cargas de dados dos dispositivos móveis são necessárias uma vez na memória e podem, então, continuar a trabalhar offline. Para conseguir isso, a HARTING faz conexões específicas do dispositivo disponíveis. Como resultado, durante a criação do app as propriedades dependentes do dispositivo podem ser ignoradas. A vantagem desta técnica: um aplicativo que é criado pode ser executado em diferentes dispositivos finais suportados pela HARTING. O Suite de Aplicação Ha-VIS estende o portfólio de produtos HARTING Auto-ID. Naturalmente, o Suite de Aplicação Ha-VIS é compatível com o poderoso Middleware Ha-VIS, que é compatível com a EPCglobal ALE 1.1 padrão. em resumo Aplicativos independentes de plataforma Além disso, em contraste com as aplicações baseadas puramente na Web, o hardware do dispositivo final móvel pode ser acessado - por exemplo, a unidade de leitura de RFID. Flexível graças ao desing modular Baseado em protocoloas abertos, como o HTML 5 25

26 tec.news 26: Soluções Aplicações ferroviárias: Conectores HARTING atendem o novo padrão de proteção contra fogo A norma EN Aplicações ferroviárias - Proteção contra incêndios em veículos ferroviários determina que, pela primeira vez, um requisito europeu obrigatório para o comportamento do fogo em componentes e materiais utilizados em veículos ferroviários está agora em vigor. A norma também leva em conta as situações de instalação.» Christoph Dossow, Market Manager, HARTING Technology Group, Christoph.Dossow@HARTING.com» Malte Hofmann, Industry Segment Manager, HARTING Technology Group, Malte.Hofmann@HARTING.com A nova norma especifica métodos de ensaio e os valores limite e estabelece conjuntos de requisitos (R1 a R26) para os componentes. Níveis de perigo HL1 - HL3 para indicar a gravidade dos testes. Pequenos componentes elétricos, como conectores eletrônicos, devem demonstrar uma classificação certificada de material de V 0, que representa muito baixa inflamabilidade. Não é necessario demonstrar esta certificação para materiais inflamáveis com peso abaixo de 10g a menos que eles estejam instalados ao lado de componentes para os quais não existe certificação. Em tais casos, os requisitos dependem de um agrupamento de regras. As carcaças e insertos da HARTING cumprem os requisitos de inflamabilidade V 0. Dependendo da situação da instalação, os mesmos requisitos podem estar em vigor para conectores pesados como para o gabinete de distribuição no qual estão montados. Se a parede deste funciona como uma zona de resistência ao fogo, em função do tamanho do armário deve apresentar uma resistência ao fogo de E10 ou E15. O número representa os minutos que um conector deve suportar como uma barreira física em caso de incêndio. Se os requisitos forem cumpridos, os componentes do interior estão isentos da obrigação de demonstrar a certificação. Carcaças HARTING nas séries Han B, Han M e Han HPR cumprem os requisitos da E15. A maioria das carcaças HARTING resistem ao fogo por mais de 30 minutos. Além disso, seu revestimento de superfície atende aos requisitos para a propagação das chamas Para os materiais dos conectores R22/R23 estão os maiores requisitos de aplicação. Os conjuntos prescrevem os parâmetros, procedimentos e limites para testes. Especificamente, valores-limite de teor de oxigênio, densidade de fumaça e toxicidade. O policarbonato usado pela HARTING em seus conectores e produtos especiais está em conformidade com os valores-limite. EN Em resumo Requisitos pan-europeus uniformes Os produtos HARTING atingem os padrões mais estritos 26

27 tec.news 26: Soluções Classe Modelo Classe de operação N: Veículos Padrão A: Veículos para a operação automática da unidade, que não contam com pessoal treinado para emergencias a bordo. D: Veículos de dois andares S: Carro dormitorio e carro beliche 1 HL1 HL1 HL1 HL2 2 HL2 HL2 HL2 HL2 3 HL2 HL2 HL2 HL3 4 HL3 HL3 HL3 HL3 Método de Teste Parametro Unidade Interno Externo Índice de oxigênio EN ISO OI % R22 R23 Densidade da fumaça EN ISO Ds max. Sem unidade R22 R23 Toxicidade da fumaça NF X /-2 CITNLP Sem unidade R22 R23 Método de Teste Parametro Unidade Limite (R 22) HARTING (policarbonato) Índice de oxigênio OI % HL1: 28 HL2: 28 HL3: 32 R22, R24 = HL3 Densidade da fumaça Ds max. Sem unidade HL1: 600 HL2: 300 HL3: 150 R22 = HL3 Toxicidade de fumaça CITNLP Sem unidade HL1: 1,2 HL2: 0,9 HL3: 0,75 R22 = HL3 27

28 tec.news 26: Soluções Han HMC Ciclos de acasalamento mais elevados para conectores industriais modulares A construção modular das instalações industriais está se tornando a solução central na Indústria 4.0. Isso também aumenta as exigências feitas em conectores pesados. Com o Han HMC, a HARTING está lançando uma família de conector projetados para mais de ciclos de acasalamento.» Gero Degner, Product Manager, HARTING Technology Group, Gero.Degner@HARTING.com A Indústria 4.0 é um conceito central com qual a indústria clássica está evoluindo com uma velocidade considerável. Um ponto-chave nesse desenvolvimento é a forte individualização dos produtos, o que, no entanto, exige a produção em massa altamente flexível. Enquanto conectores padrão são projetados para lidar com mais de 500 ciclos de acasalamento, a série Han HMC tolera mais de ciclos de acasalamento sem degradação de performance. Mesmo após essas cargas elevadas, os requisitos da norma DIN EN continuam a ser cumpridos. Isto significa que, além de um controle mais inteligente e da tecnologia de automação, as interfaces altamente flexíveis são necessárias cada vez mais. Essas interfaces estão sendo confrontadas com maiores exigências do que nunca, devido a intervalos mais freqüentes de alterações de ferramentas e sistemas. Em particular, eles precisam acomodar o aumento de ciclos de acasalamento. Com base nestes aspectos, o Grupo de Tecnologia HARTING desenvolveu a série Han HMC de conectores industriais. Base técnica A série Han B é a base técnica para este novo conector, que se provou mais de milhões de vezes e tem sido firmemente estabelecida no mercado há décadas. Esforços de desenvolvimento focado tem visto a série Han B adaptada com sucesso a estes novos requisitos. Neste contexto, foram utilizadas novas soluções. A título de exemplo, as molas de contato de alto desempenho recentemente desenvolvidas substituem totalmente contatos terra convencionais. Da mesma forma, as medidas especiais permitiram o sistema de travamento ser adaptado A série Han HMC amplia o portfólio de produtos para aplicações industriais que requerem mais de ciclos de acasalamento para os conectores. 28