Výroba rozváděčů z pohledu Industry 4.0

Vize Industry 4.0 je již tři roky velmi diskutovaným tématem ve výrobním sektoru a to zejmé-na v oblasti automatizace. K základním myšlenkám Industry 4.0 – tento pojem označuje čtvr-tou průmyslovou revoluci – patří sbližování reálného a virtuálního světa. Na základě „Internetu věcí“ má vzniknout inteligentní továrna, v níž takzvané Cyber Physical Production Systems (CPPS) umožní velmi flexibilní výrobu. Hlavní myšlenkou je, že za pomoci sebeoptimalizace a sebediagnostiky, jakož i autonomně rozhodující CPPS, se zefektivní výroba i její okolní procesy, jako jsou nákup a logistika. Zároveň se očekává, že koncept Industry 4.0 umožní i v rámci sériové výroby jednoduše provádět i zákaznické úpravy produktů. V ideálním případě je každý produkt v procesu výroby vybaven například čipem RFID nebo čárovým kódem obsahujícím všechny informace potřebné pro jeho dokončení.

Pravděpodobně nejdále je dnes v přeměně vize v realitu automobilový průmysl, kde navzdory sériové výrobě nesjedou z výrobního pásu prakticky dvě stejná vozidla a všechny části výrobního procesu jsou navzájem velmi dobře propojeny. Ani tady však zatím nebyl koncept Industry 4.0 plně realizován. Data na RFID čipu nebo čárovém kódu už totiž nejsou synchronizována s původní databází. Takže pokud v průběhu výroby dojde k aktualizaci dat v databázi, vznikne zde jakési narušení jejich konzistence, protože na RFID čipu či čárovém kódu zůstávají data původní.

Mnoho výrobců rozváděčů si klade otázku, jakým způsobem se mohou myšlenky Industry 4.0 uplatnit i v jejich oboru. Jedno je jasné – celkový dopad tohoto konceptu na inženýring a výrobní a montážní postupy při výrobě rozváděčů bude značný. Podoba nízkonapěťových rozváděčů je již dnes standardizována a založena na modulárním systému, jaký nabízí např. společnost Rittal. Přesto musí být každý rozváděč přesně uzpůsoben příslušným potřebám a podmínkám aplikace a musí tedy být navržen a vyroben individuálně.

Nejprve je nutné zvážit, zdali příslušná výroba má všechny předpoklady potřebné pro implementaci postupů v souladu s Industry 4.0. Nejdůležitějšími aspekty jsou virtualizace komplet-ního inženýrského procesu a vzájemná integrace všech částí procesu od vývoje produktu až po samotnou výrobu. Toto vyžaduje ucelený model produktových dat (ekonomických, technických, elektrických a mechanických), jakož i plynulý tok dat generovaných na počátku procesu.

Celý inženýrský proces při výrobě nízkonapěťových rozváděčů začíná definicí požadavků a následným návrhem rozvodu proudu. Virtualizace je v tomto dílčím kroku již několik let běžnou praxí. Návrh mechanických částí, např. u stroje, provádí konstruktér předem a i v této oblasti je dnes virtualizace za použití nativních 3D dat běžnou praxí. Například společnost Rittal poskytuje bezplatně veškerá produktová data ve formě M-CAD a kompatibilní pro-střednictvím platformy firmy Cadenas.

Návrh elektrorozvodů dnes probíhá prakticky výlučně pomocí výkonných CAE systémů. Pro maximální efektivnost následných procesů je rozhodující, aby se data generovaná při návrhu elektrorozvodů dala dále využívat. Například při využití softwaru Eplan Electric P8 lze po návrhu přístrojů vytvořit pomocí systému Eplan Pro Panel virtuální 3D prototyp celého zařízení. Potřebná data pro rozváděčovou skříň, příslušenství a instalované přístroje pocházejí z portálu Eplan DataPortal, který aktuálně nabízí cca 370 000 datových záznamů položek a přístrojů od více než 57 nejznámějších výrobců.

Přestože v oblasti výroby rozváděčů stále ještě převládá velký podíl manuálních činností, nemusí to znamenat, že by principy Industry 4.0 v této oblasti nebyly realizovatelné. Například firma Kiesling Maschinen technik nabízí široké portfolio strojů, jako jsou centra pro obrábění rozváděčových dílů, pro úpravu délky nosných lišt a kabelových kanálů a pro osazování nosných lišt, které umožňují automatizaci mnoha kroků při výrobě rozváděčů. Důležitým stavebním kamenem na cestě k automatizaci výroby rozváděčů je i robotizované centrum Averex, které automatizuje proces propojování jednotlivých komponent na montážní desce. Ve všech strojích Kiesling lze přímo využít data ze softwarů Eplan a z virtuálního 3D modelu bez nutnosti jakékoliv konverze. V tomto případě hraje plynulý tok dat obzvlášť důležitou roli.

Principy Industry 4.0 lze přijmout bez ohledu na to, zda jsou při montáži využívány automati-zační prostředky či manuální práce. Důležitým cílem je „bezpapírová“ výroba. Industry 4.0 totiž neznamená, že z výroby zmizí lidský faktor. Některé dnes ještě typické pracovní postupy by se však značně změnily. Například by už pracovník nesestavoval komponenty pro výrobní zakázku pomocí tištěného kusovníku. Jakmile se totiž nějaký seznam vytiskne, nelze jej automaticky aktualizovat a data se tak mohou snadno stát nekonzistentními. V ideálním případě by se nákup, logistika a materiálové hospodářství měly sladit tak, aby byly vždy k dispozici ty komponenty, které jsou právě potřeba. Zároveň musejí mít všechny části výrobního procesu kdykoliv přístup k aktuálním datům. Aby však bylo možné poskytnout vždy aktuální verzi dat, jsou pro jejich ukládání a přenos zapotřebí vysoce disponibilní přenosové sítě.

Často se stává, že dodavatel vidí celý proces výroby rozváděče pouze ze svého úhlu pohle-du, aniž by vzal v úvahu pohled uživatele. Při výrobě rozváděčů může například osoba zod-povědná za elektroprojekci vidět celý proces pouze z pohledu elektrotechnického. Na celkovém procesu spojeném s výrobou rozváděče se však podílí i další oddělení. Jde třeba o mechanickou konstrukci a výrobu, včetně opracování a montáže. I zde musejí být data snadno dostupná, například pro NC obrábění, plus informace potřebné pro propojování jednotlivých komponent, informace k montáži a kusovníky. Stejně tak důležitá je návaznost na provozně ekonomické procesy v rámci podniku. Oblasti jako nákup, kalkulace, příprava zakázky a lo-gistika potřebují rovněž data, která jsou zase úzce propojená s jinými procesy.

Dalším důležitým aspektem z pohledu uživatele rozváděče je nová norma ČSN EN 61439, která bude od 1. listopadu 2014 platit pro všechny nové nízkonapěťové rozváděče.Tato nor-ma stanoví pro výrobce rozváděčů mnohem rozsáhlejší dokumentační povinnosti než dopo-sud. Požadavky na dokumentaci lze jednoduše a spolehlivě splnit jen tehdy, pokud jsou konsistentně k dispozici veškerá data o rozváděči. Standardizace systémů ve výrobě rozváděčů tomu výrazně napomáhá.

I když bude trvat ještě několik let, než se podaří vizi Industry 4.0 v mnoha oblastech výroby realizovat, některé myšlenky jsou již dnes skutečností. Ve výrobě rozváděčů je hlavní pozor-nost upřena na optimalizaci celkového procesu. Základním předpokladem je zde ucelený model produktových dat a jejich tok, od návrhu přes výrobu až po uvedení do provozu. V rámci skupiny Friedhelm Loh Group nabízejí společnosti Eplan, Rittal a Kiesling Maschinen-technik zákazníkovi již dnes velmi pokročilá řešení. Velkou výhodou je optimální koordinace společností v rámci jedné skupiny, z níž těží právě uživatelé z oblasti výroby rozváděčů.

Na cestě k realizaci Industry 4.0 nás však čeká ještě mnoho překážek. Právě integrace inže-nýrských řešení do stávajících IT infrastruktur, jako například zapojení ERP systémů, zatím často není uspokojivě vyřešena. Úkolem budoucnosti je jistě i standardizace rozhraní a pro-cesů mezi jednotlivými obory zasahujícími do výroby rozváděčů. Konzistence a dostupnost dat hraje v rámci Industry 4.0 rozhodující roli. Vedle průchodnosti bude nutná i velmi vysoká flexibilita. Informace by měly být každému účastníkovi procesu přístupné přesně v okamžiku, kdy jsou zapotřebí. Jen takto bude zajištěno, že na základě nejaktuálnějších dat dojde k optimálnímu rozhodnutí o dalším kroku v rámci výrobního procesu.

V rámci celé skupiny Friedhelm Loh Group lze již několik let pozorovat jasný trend v oblasti vývoje softwaru. Poskytování dat, vývoj návrhového softwaru pro nejrůznější obory a inte-grace různých procesů hrají důležitou roli nejen v rámci celé skupiny FLG, ale zároveň jsou i jasným signálem, že jsme připraveni aktivně se podílet na utváření budoucnosti výroby ve smyslu myšlenek Industry 4.0. Cenným předpokladem pro budoucí řešení „Digital Factory“ je know-how softwarové firmy Cideon, která je od roku 2013 součástí skupiny Friedhelm Loh Group, z oblasti integrace inženýrských řešení do existující IT infrastruktury v kombinaci se znalostmi procesu Eplan a znalostmi z oboru strojírenství dalších členů skupiny FLG. Jen takto může být položen pevný základ na cestě k Industry 4.0.

Ing. Martin Chromec
Rittal
chromec.m@rittal.cz