Automaatio- ja tietojärjestelmien integroinnista ...terohi/valm1.pdf · Operatiivinen toiminta,...

29.10.2010Kari Koskinen 1

Tuotannon informaatiojärjestelmien integrointi, syksy 2010

Automaatio- ja tietojärjestelmien integroinnista.- Näkökulmana teollisuuden käynnissäpito

Luento TTY:ssa 29.10.2010

Kari KoskinenTKK Automaation tietotekniikkaemail: [email protected]: http://www.automationit.tkk.fi/


Luennon sisältöEri näkökulmista ja malleista tuotannon ja informaatiojärjestelmien integroinnissa - operatiivisen tuotannollisen toiminnan informaatiojärjestelmien mallit.

Esimerkit operatiiviseen tuotannolliseen toimintaan liittyvistä informaatiojärjestelmien integroinneista:- vertikaalinen integrointi PLC-SCADA-ERP OPC:n avulla,- horisontaalinen integrointi toimitusketjussa RosettaNetin avulla.

Kunnossapito ja käynnissäpito. Kokonaistehokkuus (OEE). Käynnissäpidon vaikutus yrityksen pääoman tuottoasteeseen. Huollon ja kunnossapidon paradigmat ja käsitteet.

Näkökulmana tuotantokoneen tai -järjestelmän elinkaari ja elinkaarenaikaiset tukipalvelut mm. käytettävyyden parantamiseksi – laajennetun tuotteen konsepti.

- Kemppi Arc System hitsauksen hallintajärjestelmä- Paperiteollisuuden linjakäyttöratkaisut ja niihin liittyvät palvelutuotteet (ABB)- Prosessiteollisuuden kenttälaitteiden konfigurointi- ja kunnonvalvontajärjestelmä (Metso, FieldCare)

Kunnonvalvontatiedon keruu, käsittely ja hallinta. Kunnossapidon ohjauksen osittainen automatisointi.

Referenssimalli O&M (Operations and Maintenance) toimintaa tukevasta tietojärjestelmien integroinnista: OpenO&M (MIMOSA)


Tuotannon informaatiojärjestelmät- malleja

Mukaellen standardista Ansi/ISA-95.00.01-2000(esitetty aikaisemmin tämän kurssin luennoilla)

Level 4 Business Planning & LogisticsPlant Production SchedulingOperational Management, etc.

Level 3 Manufacturing Operations & ControlDispatching Production, Detailed ProductionScheduling, Reliability Assurance, etc.

Levels Batch Continuous Discrete0, 1, 2 Control Control Control

Liiketoiminnan hallintaYrityksen taso

Tuotannon hallintaLaitoksen taso

Prosessin hallintaTuotantolinjan taso

Mallin tärkein konteksti on yrityksen operatiivinen tuotannollinen toiminta: tilauksesta toimitukseen liiketoimintaprosessin toteuttaminen.

Mallin luonne on vertikaalinen: tarvittavat eri hierarkkiatasot ja niihin liittyvät toiminnot.


Vertikaalinen malli operatiiviseen tuotantoon liittyvistä toiminnoista ja järjestelmistä

Toiminnot Järjestelmät

Toimitusketjun hallinta (SCM)

Toiminnanohjaus (ERP)

Valmistuksenohjaus (MES)

Automaattinen ohjaus (PLC, DCS)

Anturit, toimilaitteet, koneet

Eräs toinen mahdollinen vertikaalinen malli, jossa kontekstina on myösoperatiivinen tuotannollinen toiminta.


Vertikaalimallin toiminnot ja järjestelmät - terminologia

SCM Supply Chain Management, toimitusketjun hallinta

SCM-järjestelmä toimitusketjun hallinnan järjestelmä

ERP Enterprise Resource Planning, toiminnanohjaus

ERP-järjestelmä toiminnanohjausjärjestelmä

MES Manufacturing Execution System, valmistuksen ohjauksen järjestelmä

MES-järjestelmä valmistuksen ohjauksen järjestelmä

PLC Programmable Logic Controller, ohjelmoitava logiikka

DCS Digital (Distributed) Control System, digitaalinen (hajautettu) automaatiojärjestelmä tai automaatiojärjestelmä


Edellä esitettyjen vertikaalisten mallien keskinäinen suhde

Level 4 Business Planning & LogisticsPlant Production SchedulingOperational Management, etc.

Level 3 Manufacturing Operations & ControlDispatching Production, Detailed ProductionScheduling, Reliability Assurance, etc.

Levels Batch Continuous Discrete0, 1, 2 Control Control Control

Toimitusketjun hallinta (SCM)

Toiminnanohjaus (ERP)

Valmistuksenohjaus (MES)

Automaattinen ohjaus (PLC, DCS)Anturit, toimilaitteet, koneet

Vertailut ovat ongelmallisia erityisesti, jos asioita tarkastellaan käytännön järjestelmienkautta. Tällöin esimerkiksi ERP- ja MES-järjestelmien toiminnallisuudet voivat peittäätoisiaan laajasti. Samoin automaatiojärjestelmät (DCS) voivat sisältää useita MES-tasontoiminnallisuuksia. Toimitusketjun hallinnan järjestelmät (SCM) puolestaan operoivatyritysverkoston alueella, kun taas ISA-95-malli liittyy olennaisesti yhteen yritykseen.


OPC-rajapintatekniikka on tärkeä vertikaalisessa integraatiossaProcess Control Information Architecture

HandheldPDA Configuration and

Maintenance

Measurement-Pressure

-Temp-Flow-Level

ValvesPositioners

Coriolis

PD MetersCommon Head

Analytical-Simple

-Complex-Analog I/O

-Discrete I/O-TC/RTD

Fi s her

Field Management

Fieldbus

Windows NTOperator Console

Windows NTRT/History DataServer

Windows 3.1Windows-95Windows NTClient Applications

Process Management

Plant Highway

Windows NTOperator ConsoleRT/History DataServer

Business Management

Plant Highway

Controller

Lähde: OPC Data Access Specification 1.0 ASept. 11, 1997


Kaavio horisontaalisesta ja vertikaalisesta integraatiosta.

Vertikaalinen integraatio on piirretty auki vain tarkastelun keskiössä olevan yrityksen (ydin yritys) kohdalle, mutta se tarvitaan myös toimitusketjuun kuuluvissa muissa yrityksissä.

toimittajantoimittaja

toimittaja ydin yritys asiakas asiakkaanasiakas

horisontaalinen integraatio

SCM CRM

ERP

MES

DCS

vertikaalinenintegraatio


Esimerkki horisontaalisesta integraatiosta toimitusketjun puitteissa.RosettaNet ja sen soveltaminen.

RosettaNet on non-profit-tyyppinen yhteenliittymä, johon kuuluu mm. yli 1000 yritystä (http://www.rosettanet.org/) (18.10.2010)

Tavoitteena on standardoida liiketoimintaprosesseja ja niihin liittyviä sanomia sähköisen liiketoiminnan edistämiseksi erityisesti toimitusketjujen puitteissa.

Standardin määrittely ja soveltaminen on saanut alkunsa puolijohde- ja komponenttiteollisuudesta. Myöhemmin sitä on sovellettu ICT-teollisuuteen laajemmin sekä myös muille teollisuuden aloille, kuten kemian teollisuuteen.

Suomessa Nokia on ensimmäisenä lähtenyt kehittämään RosettaNetin soveltamista


Dynamic Supply Chain Environment

Suppliers

ManufacturerEnd User

Distributor

Retailer

FinancingProvider

Publisher

Value-AddedReseller

CorporateReseller

Lähde: Jari Tammisto, RosettaNetyleisesittely, 3/2002


RosettaNet käsitteistöä ja teknologiapohjaa

Keskeinen käsite on PIP (Partner Interface Process).

RNIF (RosettaNet Implementation Framework)määrittelee protokollat, joilla PIP-sanomat välitetään (pakkaus, reititys, kuljetus jne.).

Käytetyt sanomat on määritelty XML-kielellä.

Kuljetukseen Internetin yli voidaan käyttää esim. SOAP-protokollaa.


E.g. Oracle

Company A Company BThe Web And XML

- The Future

•RosettaNet defines processes and a framework for how data gets passed over the Web and certainhandshake criteria.

•RosettaNet has adopted standards for product classification and categorization including GTIN,UN/SPSC; D-U-N-S®, and the RosettaNet Dictionary.

E.g. SAP

Translate to and from Rosettanet standards to Company specific system data set

Translate to and from Rosettanet standards to Company specific system data set

Company Specific processing

Company Specific processing

Partner to PartnerElectronic Business InterfacePartner to PartnerElectronic Business Interface

Lähde: Jari Tammisto, RosettaNetyleisesittely, 3/2002


The RosettaNet Standards in Context

Process PO

Send POCustomer

Send POSupplier

ProcessSales Order

Customer Supplier

Receive POAcknowledge

Send POAcknowledge

Send POResponse

Close

Send PO

Receive POResponse

Send POResponse

Acknowledge

Receive PO

Send POResponse

Receive POResponse

Acknowledge

Receive PO

CheckCustomer

CheckCredit

CheckAvailability

Create SalesOrder

Receive POAcknowledge

Send POAcknowledge

Send POResponse

Close

Receive PORequest

SelectSupplier

GenerateRFQ

SendRFQ

Select RFQResponse

SendPO

Close

Send PO

Receive POResponse

Send POResponse

Acknowledge

Receive PO

Send POResponse

Receive POResponse

Acknowledge

Receive PO

CheckCustomer

CheckCredit

CheckAvailability

Create SalesOrder

Private process(Company -specific)

Public process(Standard)

Public process(Standard)

Private process(Company -specific)

PO

CRM

SCM

ERP

Figu

re p

rovi

ded

by V

itria

Sys

tem

sLähde: Jari Tammisto, RosettaNetyleisesittely, 3/2002

Mahdollisia alustaohjelmistoja, joihin löytyy ja voidaan rakentaa lisää RosettaNet-tukea on esim. Microsoftin BizTalk-serveriohjelmisto.

(”BizTalk Accelerator for RosettaNet combines pre-built support for all current RosettaNet Partner Interface Processes (PIPs) along with a suite of development, testing, management, and rapid deployment tools to significantly reduce the time and resources required to build, deploy, and manage RosettaNet-based integration with trading partners.”)

http://www.microsoft.com/biztalk/en/us/accelerator-rosettanet.aspx 18.10.2010


Kaupallisia ohjelmistoja, jotka tarjoavat tukea RosettaNetin soveltamiseen

Itella toteuttaa asiakasyrityksilleen palveluoperaattorimalliin pohjautuvia RosettaNet-standardien mukaisia sähköisen kaupankäynnin ratkaisuja.

(”iSupplyChain -ratkaisu sisältää tuen RosettaNet -yhteyksien vaatimille standardeille. Itellan ratkaisussa käytetään RosettaNet Implementation Framework -määritysten mukaisia komponentteja, joiden avulla toteutamme tarvittavat standardoidut kumppaniprosessit. Vastaamme kokonaisvaltaisesti yrityksesi RosettaNet -sanomien välityksestä, esitystapamuunnoksista ja kanavoinnista vastaanottajille”)

Lähde:http://www.itella.fi/kokonaisratkaisut/toimitusketjunhallinta/kumppaniprosessit.html 18.10.2010

Palveluntoimittajia, esimerkiksi Itella



Operatiivinen toiminta, kunnossapito ja käynnissäpito

Kunnossapito (Maintenance) on materiaalin, yksittäisen laitteen, laitteiston tai järjestelmän tekniseen kuntoon kohdistuvaa, koko elinjakson kestävää suunnitelmallista huolto- ja korjaustoimintaa.

Kunnossapito on tärkeä osa käynnissäpitoa. Käynnissäpidon tavoitteena on yleensä saavuttaa korkea tuotantolaitteiston käytettävyys, käyttöaste ja hyvä tuotannon saanto.

Käynnissäpitoon vaikuttaa lisäksi operatiivinen tuotannonohjaus. Nykyisin on alettu kiinnittämään enemmän huomiota operatiivisen toiminnan ja kunnossapidon suunnitteluun ja toteuttamiseen kokonaisuutena. Tätä ajattelua heijastaa englanninkielinen termi O&M, Operations and Maintenance, jonka suomennokseksi on usein valittu käynnissäpito.

O&M toiminnan kehittäminen on ensisijaisesti organisatorinen asia, mutta myös tietojärjestelmien integraatiota tarvitaan.


Tuotantokapasiteetin ennustaminen ja siihen liittyvä epävarmuus

Source: Condition Based Operations for Manufacturing, White Paper, October 2004, http://www.mimosa.org/


Tuotantojärjestelmän kokonaistehokkuusOEE - Overall Equipment Effectiveness

Tuotantojärjestelmän tai siihen kuuluvan osajärjestelmän, koneen tai laitteen kokonaistehokkuutta voidaan mitata seuraavista osatekijöistä muodostuvalla kokonaistunnusluvulla:

Kokonaistehokkuus = Käytettävyys x Suorituskyky (Nopeus) x Laaduntuotto

Englanninkielinen terminologia: Overall Equipment Effectiviness, OEE

OEE= Availability x Performance (Speed) x Quality


Kokonaistehokkuus, OEE

Käytettävyys = (suunniteltu tuotantoaika – tuotantokatkot) / suunniteltu tuotantoaika

Suorituskyky (Nopeus) =toteutunut tuotantonopeus / maksimi tuotantonopeus

Laaduntuotto =(kokonaistuotanto – hylätty tuotanto) / kokonaistuotanto

Esimerkiksi paperikoneen kokonaistehokkuuden tarkastelu tietyltä käyttöjaksolta:OEE = Käytettävyys x Nopeus x Laatu = 0,95 x 0,8 x 0,9 = 0,684

Seuraavilla kolmella kalvolla on kokonaistehokkuutta tai OEE:tä esitelty kaavioiden avulla. Käytetty terminologia myös vaihtelee hieman, vaikka kysymys on samasta asiasta.


OEE and its connection to production losses

Source: The Maintenance Management Training. ABB Service Worldwide, Brussels, 2000.


Tuotannon kokonaistehokkuusOEE, Overall Equipment Effectiveness

Lähde: Matti Vaattovaara: ABB Oy, Service, Tuotantotehokkuus- ja elinkaaripalvelut. Tekes, Verkko-omaisuuden hallinta17.5.2005.


Tuotannon kokonaistehokkuus


Saavutetun OEE-tunnusluvun vertailua eri teollisuusalojen kesken



OEE:n kehitys valmistavassa teollisuudessa (ABB Servicen asiakkaat)



Arkkitehtuuriratkaisu OEE:n mittaamiseksi

Lähde: Björn Salmi: Measurement of production effectiveness in a process information management system. Diplomityö,TKK Automaation tietotekniikka, 2006.


Käynnissäpidon määritelmä

Pääoman tuottoasteeseen ja tuottavuuteen voidaan vaikuttaa käynnissäpidon avulla. Tässä yhteydessä käynnissäpito voidaan määritellä kunnossapidon sekä sellaisten käyttöhenkilöstön suorittamien toimenpiteiden kuten puhtaanapidon, puhdistuksien, voitelun, asetuksien, tuotantokoneiden pienten korjauksien, konekohtaisen kunnonvalvonnan ja tuotantokyvyn seurannan muodostamaksi kokonaisuudeksi. Käynnissäpito sisältää siis sekä kunnossapidon että käytön suorittamia tuotantolaitteiston tuotantokykyyn vaikuttavia toimenpiteitä.

Tehokkaan käynnissäpidon vaikutuksia pääoman tuottoasteeseen voidaan tarkastella lähtemällä DuPont’n* mallista. Seuraavissa kaavioissa on esitetty DuPont’n yleinen malli ja miten sen puitteissa voidaan tarkastella käynnissäpidon vaikutuksia.

* pääoman tuottoasteeseen vaikuttavia tekijöitä kuvataan usein ns. Du Pont’n mallin avulla.

Lähde: Kari Komonen: Fyysisen käyttöomaisuuden hallinta – käynnissäpidon vaikutus yrityksen tuottavuuteen.PROGNOS-hankkeen vuosiseminaarin aineisto Joulukuu 2004, VTT.


DuPont’n malli pääoman tuottoasteen laskemiseksi


Käynnissäpidon vaikutuksien kuvausmuunnetun DuPont’n mallin avulla

Lähde: Kari Komonen: Luento 27.2.2007 TKK:ssa


Käynnissäpidon vaikutus yrityksen pääoman tuottoasteeseen

Lähde: Kari Komonen: Fyysisen käyttöomaisuuden hallinta – käynnissäpidon vaikutus yrityksen tuottavuuteen.PROGNOS-hankkeen vuosiseminaarin aineisto Joulukuu 2004, VTT.


Huollon paradigmat

Reaktiivinen huolto (reactive maintenance) – korjataan laite, kun vikaantuminen on tapahtunut

Ennalta ehkäisevä huolto (preventive maintenance) – huolto perustuu ennakolta laadittuun aikatauluun

Ennakoiva huolto (predictive maintenance) – huolto perustuu laitteen kunnonvalvonnasta saataviin tietoihin, jolloin huolto tapahtuu todellisen tarpeen mukaan

Nykyisin käytössä ovat lähinnä ensimmäiset kaksi paradigmaa tai niiden sopiva yhdistelmä. Ennakoiva huolto on mielenkiintoinen uusi paradigma, mutta kunnonvalvonnan asentaminen ja käyttö aiheuttaa toisaalta lisää kustannuksia.

Taloudellisesti tehokkain huoltotapa voi olla jokin tuotantoprosessin ominaisuuksista johtuen jokin sopiva yhdistelmä kaikista edellä mainituista paradigmoista. Automaattisen kunnonvalvonnan ensisijaisia sovelluskohteita ovat tuotantoprosessin kannalta kriittisimmät laitteet ja/tai osaprosessit.


Kunnossapitolajit PSK:n standardin mukaisesti jaoteltuina

Lähde: PSK 6201. 2003. Maintenance. Terms and Definitions. Helsinki. PSK Standardization. 30 p.


Näkökulmana tuotantokoneen tai –järjestelmän elinkaari

Seuraavaksi tarkastellaan tuotantokoneen tai –järjestelmän elinkaarta sekä tarpeita ja menetelmiä hallita elinkaarenaikaista informaatiota tavoitteena koneen tai järjestelmän käytettävyyden parantaminen.

Käytettävyys liittyy vahvasti operatiiviseen tuotannolliseen toimintaan, jonka sujumisen ja taloudellisuuden kannalta se on yksi olennainen tekijä (Käynnissäpito, O&M)

Aluksi esitetään laajennetun tuotteen tai tuotteiden ja palveluiden integroinnin konsepti.

Kunnonvalvontatiedon keruu ja arviointi sekä tähän perustuvat asinatuntijapalvelut ovat eräs osa-alue em. laajemmasta konseptista.

Automaattinen kunnonvalvonta mahdollistaa uudentyyppisen huollon paradigman, ennakoivan huollon (predictive maintenance) toteuttamisen.



Laajennettu tuote – tuotteiden ja palveluiden integrointi kokonaiskonsepti

Laajennettu tuote = fyysinen tuote + tuotteen elinkaaren aikaiset tukipalvelut

Elinkaari tuotteen käyttäjän näkökulmasta = hankinnan suunnittelu, käyttöönotto, käyttö, päivitykset ja uudistukset, käytöstä poistaminen

Laajennetun tuotteen konseptin ideana on tarjota tuotetietoa ja asiantuntijapalvelua elinkaaren kaikkiin vaiheisiin

Informaatio- ja tietoliikennetekniikat mahdollistavat tehokkaan tavan luoda, koota, hallita, esittää ja välittää tuotetietoa sekä asiantuntijapalveluita

Esimerkkejä suomalaisista koneista ja laitteista, joihin liittyy palveluliiketoimintaa


taajuusmuuttajat http://www.abb.com/

trukit ja automaattitrukit http://www.rocla.fi/

prosessiteollisuuden säätöventtiilit http://www.metsoautomation.com/



Konepajateollisuuden joustavat valmistusjärjestelmät http://www.fastems.com/

Paperikoneet (http://know.tkk.fi/pap/)



dieselmoottorit http://www.wartsila.com/

porakoneet http://www.sandviktamrock.fi/

hitsauslaitteet http://www.kemppi.fi/

Teollisten palveluiden mahdolliset kohteet liittyen tuotantolaitoksen, - järjestelmän tai - koneen elinkaaren eri vaiheisiin

Kari Koskinen 16.2.2010 37Automaation rooli palveluliiketoiminnassa

Lähde: Petri Kalliokoski, Heidi Korhonen: Laajennettu tuote: liiketoimintamallit ja ansaintalogiikatpalveluliiketoiminnassa. Luento 26.1.2010 kurssilla Laajennetun tuotteen tietotekniikka. Aalto-yliopisto, Teknillinen korkeakoulu, Automaatio- ja systeemitekniikan laitos.

Tuotetoimittajasta ratkaisuliiketoimintaan


Lähde: Mikko Veikkolainen: Ratkaisuliiketoiminta – Hitsauslaitevalmistajan näkökohdista. Luento2.2.2010 kurssilla Laajennetun tuotteen tietotekniikka. Aalto-yliopisto, Teknillinen korkeakoulu, Automaatio- ja systeemitekniikan laitos.



Kolme esimerkkiä järjestelmistä, joissa on toteutettu fyysiseen tuotteeseen liittyviä erilaisia palveluja

Kemppi Arc System hitsauksen hallintajärjestelmä

ABB:n paperiteollisuuden linjakäyttöratkaisut ja niihin liittyvät palvelutuotteet

Metso Automaation FieldCare-järjestelmä prosessiteollisuuden kenttälaitteiden konfigurointiin ja kunnonvalvontaan

Kemppi Arc System – Hitsauksen hallintajärjestelmä



Kokonaisjärjestelmä, jonka avulla voidaan tuottaa useita erilaisia palveluja



Arvonluonnin logiikasta



Paperiteollisuuden linjakäyttö (ABB)


Lähde: Ari Kanerva: Paperiteollisuuden linjakäytöt laajennettuna tuotteena. Diplomityö. TKK Automaation tietotekniikka, 2008.

Paperiteollisuuden linjakäyttöön liittyvät fyysiset tuotteet ja palvelutuotteet (ABB)


Lähde: Ari Kanerva: Paperiteollisuuden linjakäytöt laajennettuna tuotteena. Diplomityö. TKK Automaation tietotekniikka, 2008.

Nykyaikaisessa tuotantolaitoksessa on suuri määrä älykkäitä kenttälaitteita, kuten:

- erilaisia antureita- online-analysaattoreita- erilaisia toimilaitteita- sähkökäyttöjä

Älykkäät kenttälaitteet ovat usein liitettyinä johonkin kenttäväylään. Laitoksessa voi olla useita erilaisia (eri standardin mukaisia) kenttäväyliä.

On olemassa suuri tarve kehittää menetelmiä, joiden avulla voidaan paremmin hallita kenttälaitteiden konfigurointia sekä niiden tuottaman tiedon keruuta ja hallintaa erityisesti kunnossapidon tarpeita varten.

Yksi vastaus tähän tarpeeseen on ollut FDT Groupin (http://www.fdtgroup.org/ ) kehittämä FDT/DTM teknologia

Kenttälaitteet ja niiden hallinta tuotantolaitoksessa



Esimerkki kenttälaitteiden hallintatyökalusta (Metso Automation)

“Neles FieldCare™ on FDT/DTM-teknologiaan perustuva täysin avoin ratkaisu, joka antaa täsmällistä tietoa kenttälaitteiden kunnosta tuotantoprosessin kaikissa vaiheissa käyttöönotosta aina käyttöön ja huoltoon.

Neles FieldCare mahdollistaa kaikkien laitteiden hallinnan yhdellä työkalulla riippumatta laitteiden kommunikointiprotokollasta.

FieldCaren verkkopohjaisten rajapintojen ansiosta tiedot voidaan välittää käyttäjille verkossa mihin tahansa koneelle. Koska FieldCarella voidaan asettaa sekä perusgonfigurointiparametrit että laitekohtaiset toiminnot, ei erillisiä laitekohtaisia työkaluja enää tarvita.”

(Lähde: metsoautomation/neles/TechnicalBulletins/fi/9FC20FI.pdf – painos 1/2008)


Mitä ovat FDT ja DTM

FDT (Field Device Tool)– avoin ohjelmistospesifikaatio

kenttälaitetiedon hallintaan– spesifikaatio määrittelee

ohjelmistorajapinnan FDT-kehysohjelmistolle (Frame Application) ja laitetta kuvaavalle DTM:lle

– soveltaa Microsoftin COM-teknologioita – riippumaton väyläprotokollasta

DTM (Device Type Manager)– laitteen graafinen käyttöliittymä– käytettävissä missä tahansa FDT-

kehysohjelmistossa

Lähde: Ismo Niemelä, Metso Automation Inc. 25.9.2003

FDT:n tarjoamat rajapinnat


Lähde: http://www.fdtgroup.org/_PDF/download_information/FDT_Technical_Description.pdf


Esimerkki DTM:stäDigitaalinen venttiiliohjain ND9000

Lähde: Ismo Niemelä, Metso Automation Inc. 25.9.2003


FieldCare integroituna metsoDNA:n kanssa

Lähde: FieldCare tuote-esite, 9FC20FI, Painos 1/2008, Metso Automation, Flow Control.

Palvelu voidaan tehdä paikallisesti asiakkaan luona tai kytkeytymällä asiakkaan verkkoon etäyhteydellä

Palvelun sisältö:- Kunnonvalvontatiedon analysointi- Raportti kenttälaitteiden kunnosta- Suositellut huoltotoimenpiteet sekä päivitykset- Huoltotarpeen kiireellisyyden analysointi- Ennakoivan kunnossapidon käytännön koulutus asiakkaan henkilöstölle

Yhtenä palvelumuotona on myös kenttälaitteiden, kuten venttiilien, paikanpäällä tapahtuva kunnon arviointi (auditointi), jonka tulokset viedään CRM-tyyppiseen tietojärjestelmään.

Parhaillaan tutkitaan ja kehitetään FieldCaren tuottaman kunnonvalvontatiedon ja auditointiedon yhteiskäytön tehostamista tietojärjestelmäintegraation avulla.

FieldCaren mahdollistama kenttälaitteiden hallinta- ja diagnostiikkapalvelu


Lähde: FieldCare tuote-esite, 9FC20FI, Painos 1/2008, Metso Automation, Flow Control.


FDT/DTM ja EDDL

EDDL (Electronic Device Description Language) ja siihen perustuvat digitaalisten kenttälaitteiden konfigurointi- ja hallintaratkaisut ovat olleet kilpaileva vaihtoehto FDT/DTM:ään perustuville ratkaisuille.Suurista järjestelmätoimittajista erityisesti Emerson Process Management on soveltanut EDDL:ään perustuvia ratkaisuja.

Kevään 2007 Hannoverin messujen yhteydessä julkistettiin kuitenkin yhteistyösopimus FDT- ja EDDL-leirien välillä, ja tavoitteeksi ilmoitettiin kehittää yhtenäinen ratkaisu digitaalisten kenttälaitteiden integrointiin, mikä olisi (kohtuullisella työllä) yhteensopiva molempien aikaisempien teknologioiden kanssa.

Yhtenäinen ratkaisu on kaavailtu perustuvaksi OPC UA-teknologiaan, ja ratkaisun konseptina voi tulla kysymykseen prof. Klaus Benderin Münchenin teknillisessä yliopistossa kehittämä konsepti, jota on kuvattu white paperissa 26.2.2007 (http://www.itm.tum.de/forschung/future-device-integration/whitepaper/itm_Whitepaper_FutureDeviceIntegrationV1.1.pdf)


Ehdotettu uusi konsepti digitaalisten kenttälaitteiden integrointiin

Currently the two competing technologies EDDL and FDT exist for device integration. While EDDL is platform independent and easy to use its possibilities are restricted by the scope of the specialized description language. FDT on the other hand depends on Microsoft technology but provides virtually unlimited possibilities for device operation by using i.e. C++ as a programming language.

The new itm concept combines the advantages of EDDL and FDT into one consistent client-server solution based on the OPC Unified Architecture (UA). To develop a sustainable concept itm designed a Universal Device Integration Architecture that consists of two independent main parts: Device Information Model (DIM) and Device Operation Model (DOM).

The DIM that resides within the UA server, describes the data entities and external basic functions of the device and assures their consistency. The client side DOM(s) access the data entities of the DIM to operate the device and provide a Graphical User Interface (GUI) and advanced sophisticated functionality.

Lähde:

http://www.itm.tum.de/forschung/future-device-integration/whitepaper/itm_Whitepaper_FutureDeviceIntegrationV1.1.pdf


Ehdotettu uusi konsepti digitaalisten kenttälaitteiden integrointiin

Lähde:

http://www.itm.tum.de/forschung/future-device-integration/whitepaper/itm_Whitepaper_FutureDeviceIntegrationV1.1.pdf

Kari Hartikainen: Kenttäväylälaitteiden integrointiteknologiat – onko tarina päättynyt? Automaatioväylä 1/2008. ss.9-10.Klaus Bender, Daniel Grossmann, Ben Danzer: Field Device Integration:Combining the benefits of EDDL and FDT. The Industrial Ethernet Book, verkkolehti, nro 40, syyskuu 2007.

FDT Groupin verkkosivut: http://www.fdtgroup.org/EDDL verkkosivut: http://www.eddl.org/OPC Foundationin verkkosivut http://www.opcfoundation.org/

Kenttäväylälaitteiden integrointiin liittyviä tietolähteitä



Tuotantolaitoksen kunnossapidon ja käynnissäpidon tuki erilaisilla tietojärjestelmillä

Kunnonvalvontatiedon keruu, käsittely ja hallinta

Kunnossapidon ohjauksen osittainen automatisointi

MIMOSA – mallit ja määrittelyt:- O&M integrointi


Huolto- ja kunnossapitotoiminnan ohjauksen osittainen automatisointi – eräs mahdollinen käyttöskenaario

Automaattinen kunnonvalvonta generoi varoituksen tai hälytyksen laitteen tilasta

Tilanne arvioidaan ja päätetään huoltotoimenpiteestä (manuaalisesti)

Huoltotoimenpide aktivoidaan ERP-järjestelmään (manuaalisesti)

ERP-järjestelmä lähettää tilauksen sähköisesti (esim. RosettaNetin kautta) huoltopalveluita toimittavaan partneriverkostoon (automaattisesti)

Huoltotoimenpide suoritetaan (manuaalisesti)

Toimenpiteen suoritus raportoidaan toimeksiantajalle ja laskutetaan sähköisesti (esim. RosettaNetin kautta) (automaattisesti)

Lopuksi

Asiakas maksaa kaikki viulut, joten asiakkaan pitää saada palveluista riittävästi hyötyä, jotta hän ostaisi niitä.

Palvelu voidaan tuottaa verkostossa, mutta asiakkaaseen päin pitää olla vain yksi taho, joka vastaa palvelusta ja sen laadusta.

Mahdollistavaa teknologiaa ja menetelmiä yleensä löytyy. Ne ovat vain harvoin pullonkauloja, mikäli palveluun liittyvä ansaintalogiikka on kunnossa.



MIMOSA - mallit ja määrittelythttp://www.mimosa.org/

MIMOSA Machinery Information Management Open Systems Alliance

MIMOSA on kansainvälinen non-profit organisaatio, joka on tuottanut tietorakenne- ja rajapintamäärittelyjä erilaisten tietojärjestelmien kehittämiseksi ja integroimiseksi tukemaan kunnossapidon sekä operatiivisen käytön ja kunnossapidon yhdistäviä toimintaprosesseja.

MIMOSA:n yksi lähtökohta ja referenssiryhmä on USA:n puolustusteollisuus. Myöhemmin siihen on liittynyt runsaasti myös muuta teollisuutta edustavia ja kansainvälisiä yrityksiä.

Lähtökohta on kunnossapidossa, jota tukevat CBM (Condition Based Maintenance) ja EAI (Enterprise Application Integration) konseptit ja arkkitehtuurimäärittelyt. Myöhemmin määrittelytyö on laajentunut O&M (Operations & Maintenance) ja CALM (Collaborative Asset Lifecycle Management) konsepteihin.

O&M, jonka suomenkielinen vastine on lähinnä käynnissäpito, pyrkii integroimaan tuotantojärjestelmän kunto- ja kunnossapitotiedon lähtökohdaksi tuotanto-ohjelman suunnittelussa.

OpenO&M konseptin ja arkkitehtuurin määrittelyä tekee työryhmä, jossa ovat MIMOSA:n edustuksen lisäksi mukana edustukset ISA-88- ja ISA95-työryhmistä,OPC Foundationista, WBF:stä (World Batch Forum) ja OAGi:sta (Open Applications Group).


O&M integrointi ilman standardeja



Tavoitteena standardit, joilla O&M-integrointi voidaan toteuttaa kustannustehokkaasti.



Yrityksen ja yritysverkoston operatiivista toimintaa tukevan, O&M-kokonaiskonseptiin perustuvan järjestelmäintegraation malli



MIMOSA:n O&M-konseptin esittelyyn liittyvät lyhenteet ja käsitteet


Automaatio- ja tietojärjestelmien integroinnista ...terohi/valm1.pdf · Operatiivinen toiminta,...

Documents

Transcript of Automaatio- ja tietojärjestelmien integroinnista ...terohi/valm1.pdf · Operatiivinen toiminta,...