Fraunhoferův institut vyvíjí inteligentní a flexibilní 5G „okrajovou cloudovou architekturu“ pro velmi rychlé řízení výrobních procesů.
Inteligentní bezdrátové senzory umístěné přímo na klíčové prvky výrobních zařízení zlepšují řízení výrobních procesů díky tomu, že je lze flexibilně monitorovat, předcházet chybám a poruchám a na základě získaných dat je také adaptivně řídit. Jakkoliv to někomu může znít jako vzdálená vize budoucnosti, v praxi se tento princip už mnohde aplikuje, a to jsme v možnostech využití teprve na začátku. Rozhodující bude především rychlost, se kterou budou výrobní linky schopné reagovat na neočekávané stavy a události.
Možnosti a hranice se pokouší dále posunout například Fraunhoferův institut pro výrobní technologii IPT (Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie). Spolu s průmyslovými partnery tu navrhli inteligentní, flexibilní systém řízení, který dokáže zpracovat velké množství dat téměř okamžitě a přenášet k dalšímu zpracování pomocí 5G a cloudových technologií.
Cílem výzkumného projektu 5GSensPRO je získat přímý náhled do výrobního procesu, včas rozpoznat požadavky na údržbu a rizika selhání a převést informace do cíleného a adaptivního systému řízení procesu. Ústředním prvkem systému jsou jednotky 5G Edge Computing Device, tedy kombinace senzorů, jednotky pro přímé zpracování dat integrované do výrobního procesu a rádiové jednotky propojující celek s cloudem.
Edge computing je architektura distribuované informační technologie, ve které jsou klientská data zpracovávána na periferii sítě, v tomto případě přímo u stroje nebo skupiny strojů propojených do logických celků, blízko zdroji dat a uživatelům služby, kterými v tomto případě mohou být znovu i samy stroje, které tak budou schopny prakticky okamžitě reagovat na signály zachycené senzory.
Namísto přenosu veškerých, nezpracovaných dat do centrálního datového centra k analýze se tak v případě „edge řešení“ základní zpracování provádí v podstatě tam, kde jsou data skutečně generována. Jednotka 5G Edge Computing Device je tedy schopna zpracovat data získaná ze senzorů ještě před jejich přenosem do centrálního systému v cloudu a prvotní analýzu plně využít ihned v rámci řízení produkčního stroje s využitím rychlého, bezdrátového 5G spojení. Kombinace 5G a inteligentní senzorové technologie tak umožňuje zpracování dat v řádu milisekund, a to i pro složité pohyby součásti a stroje.
Jednotka 5G Edge Computing Device (vpravo) se snímačem vibrací integrovaná do procesu adaptivního řízení frézování lopatek oběžného kola © Fraunhofer IPT
Data v 5G Edge Computing Device jsou již částečně zpracována, takže do centrálního systému jsou přenášena už pouze relevantní procesní data. V kombinaci s 5G to otevírá nové možnosti pro řízení vysoce dynamických procesů v reálném čase. Data uložená v cloudu pak lze využít v rámci dlouhodobějších procesů např. ve spojení s digitálním dvojčetem, zahrnout do dlouhodobých analýz a s jejich pomocí tak výrobu ještě více optimalizovat a plánovat.
Projektový tým úkolu ve Fraunhoferově IPT otestoval funkci řídicí architektury se systémem 5G na příkladu výroby lopatek oběžného kola pro stavbu turbosoustrojí. Jednotka 5G Edge Computing Device byla namontována přímo vedle dílu. Zařízení zaznamenává procesní data, jako jsou vibrace nebo teplota, přímo na kritických místech dílu, zpracuje je a s 5G je v reálném čase odesílá do řídicí jednotky ve skříni stroje, která proces monitoruje a řídí. Pro vizualizaci výrobního procesu data také odesílá do lokálního, tzv. edge cloudu pro další analýzu a uchování dat.
/jš, -mim/