Choć oczywiście całkowicie zautomatyzowane fabryki bez człowieka funkcjonujące w duchu Przemysłu 4.0 to kwestia przyszłości, to jednak nie da się ukryć, że obecne tendencje zmierzają właśnie w tym kierunku. Dlatego też przed wszelkimi systemami monitorującymi pracę maszyn i urządzeń czy też całych linii produkcyjnych rysują się bardzo dobre perspektywy.

Głównym zadaniem systemów monitoringu produkcji ma być dostarczanie na bieżąco różnych parametrów, które mogą mieć decydujący wpływ na poprawność przebiegu danego procesu produkcyjnego. Dzięki tym danym operator uzyskuje niezbędne informacje nt. stanu procesu produkcyjnego, urządzeń, a nawet końcowej jakości wytworzonego wyrobu. 

Na rynku dostępne są bardzo zróżnicowane rozwiązania. Najprostsze z nich gromadzą tylko podstawowe informacje o tym, czy np. dana maszyna pracuje, czy nie. Dzięki temu jej operator może odpowiednio szybko zareagować – np. włączyć ponownie maszynę bądź uruchomić procedurę naprawczą. Nieco bardziej skomplikowane systemy potrafią już odpowiedzieć na pytanie, jaka jest przyczyna przestoju w pracy maszyny. Zebrane informacje umożliwiają generowanie raportów zarówno okresowych, jak i w czasie rzeczywistym.

Najbardziej zaawansowane systemy potrafią nie tylko gromadzić te informacje, przetwarzać je i analizować, ale nawet wszcząć odpowiednią procedurę, jeśli wykryte zostaną nieprawidłowości bądź osiągnięte wartości graniczne parametrów technologicznych. Automatyzacja procesu gromadzenia danych ma jeszcze jedną zaletę – pomija się w niej czynnik ludzki, który jest najczęstszą przyczyną pomyłek.

Obecny poziom technologii komunikacyjnych daje ogromne możliwości systemom monitoringu, często połączonym z systemami sterowania danymi procesami. Mechanizmy zdalnego monitorowania pozwalają na łączenie się z dowolnymi odbiornikami, które mają odpowiednie oprogramowanie i zdolności do komunikowania się. Nowoczesne rozwiązania sprawiają, że taka komunikacja jest dziś możliwa praktycznie z dowolnej lokalizacji, dzięki czemu operator może zareagować szybko na wszelkie odstępstwa od normy. Jest to nie tylko niezwykle wygodne rozwiązanie. W wielu przypadkach, np. w strefach zagrożonych wybuchem czy w innych środowiskach niekorzystnych dla człowieka, taki zdalny monitoring znacząco podnosi poziom bezpieczeństwa. 

Nie tylko większy komfort i bezpieczeństwo

Choć oczywiście większy komfort i bezpieczeństwo pracy operatorów maszyn bądź linii produkcyjnych to ważna kwestia, to jednak wprowadzanie zdalnych systemów monitoringu zapewnia znacznie szerszą paletę korzyści związanych z implementacją tego typu rozwiązań. Ciągły monitoring stanu pracy maszyn w zakładach produkcyjnych jest obecnie jednym z kluczowych aspektów zapewniających utrzymanie ciągłości produkcji, a co za tym idzie – optymalnej wydajności danego przedsiębiorstwa. Nowoczesne rozwiązania kontrolujące i powiązane z nimi zabezpieczenia pozwalają nie tylko zminimalizować częstotliwość występowania awarii, ale także je przewidywać i zapewnić możliwie krótki czas postoju w razie wystąpienia sytuacji awaryjnych. To wszystko przekłada się na znaczące obniżenie kosztów produkcji, a tym samym kosztów funkcjonowania przedsiębiorstwa.

Systemy monitorowania produkcji często też stanowią część większych systemów informatycznych, wykorzystywanych przez kadrę kierowniczą do zarządzania całym przedsiębiorstwem. Pozyskiwane podczas monitorowania dane służą następnie jako podstawa do większej analizy technicznej i ekonomicznej, które mogą przyczynić się do dalszego usprawniania produkcji i minimalizacji kosztów.

Dostępne na rynku rozwiązania są na tyle elastyczne, że można je łatwo i szybko dopasowywać do aktualnych wymagań i potrzeb przedsiębiorstwa, które wynikają np. z jego wielkości, liczby obiektów technologicznych podlegających monitoringowi oraz ich rozproszenia geograficznego. Kolejnymi zaletami takich systemów jest łatwość ich integracji z innymi systemami (np. sterowania produkcją, analizy danych) oraz stosunkowo niski koszt początkowy ich instalacji. W przypadku ograniczonych kosztów możliwe jest częściowe wdrożenie systemów monitoringu i stopniowe ich rozbudowywanie o kolejne linie i maszyny. Zdalne monitorowanie produkcją jest także pewną receptą na braki wykwalifikowanej kadry. Mając odpowiednie mechanizmy, jeden operator jest w stanie bez większych problemów kontrolować więcej obszarów działalności przedsiębiorstwa.

W kierunku bezprzewodowych rozwiązań

Pierwsze systemy zdalnego monitoringu, przypominające już obecne rozwiązania, bazowały na sieciach przewodowych wykorzystujących standardy Ethernet/Internet. I choć z biegiem lat parametry przesyłania danych tą drogą stale były ulepszane, to jednak dziś systemy zdalnego monitorowania produkcji bazują na warstwie komunikacyjnej, która opiera się na bezprzewodowej transmisji danych. W zależności od potrzeb wybrana technologia przesyłu danych może wykorzystywać radiomodemy, modemy GSM, routery Wi-Fi oraz urządzenia uzupełniające, w tym m.in. switche, routery przemysłowe czy konwertery komunikacyjne. Obecnie coraz powszechniejsze są rozwiązania bazujące na połączeniach komórkowych w standardzie 4G czy LTE, które zapewniają szybki transfer dużej ilości danych, niewielki koszt oraz sporą niezawodność.

W porównaniu do sieci przewodowych technologie bezprzewodowe są dużo bardziej elastyczne i pozwalają na korzystanie z urządzeń różnych dostawców. Ważne przy tym, że wybrany system transmisji danych powinien przede wszystkim zapewniać możliwość nieograniczonego przesyłania danych online przy zachowaniu stałych opłat transmisyjnych oraz łatwego dodawania kolejnych obiektów. Powinien on również zapewniać zdalny dostęp do funkcji zarządzania siecią i diagnostyki wszystkich urządzeń transmisyjnych. Istotne jest także posiadanie różnego rodzaju zabezpieczeń przed zakłóceniami z innych sieci i przed przerwami w dostępie do sieci.

Systemy monitorowania produkcji zawierają kilka niezbędnych elementów. To przede wszystkim interfejsy, które pozwolą na odczyt gromadzonych parametrów pracy. Jeśli dane urządzenie nie ma takiego wyposażenia, niezbędne będzie doposażenie go w odpowiednie czujniki, które pozwolą monitorować i rejestrować interesujące nas parametry. Wszystkie zebrane informacje gromadzone są w bazach danych i tam też następuje ich analiza. Niezbędnym elementem systemu monitorowania jest więc też odpowiednio wydajny system informatyczny. Jego uzupełnieniem mogą być panele operatorskie HMI, dzięki którym pracownik może śledzić zdalnie i na bieżąco stan pracy poszczególnych maszyn, a także uzupełniać istniejące dane o dodatkowe informacje.

Niezbędne oprogramowanie

Poza niezbędnymi urządzeniami, które stanowią podstawę działania zdalnego systemu monitorowania (panel HMI, sprzęt komputerowy bądź inny terminal po stronie operatora oraz niezbędne czujniki i inne urządzenia zbierające parametry z maszyn i linii produkcyjnych będące przedmiotem późniejszej analizy), konieczne jest również odpowiednie oprogramowanie, które połączy wszystkie te komponenty w jedną całość i pozwoli np. na przetwarzanie zebrane dane w czasie rzeczywistym oraz ich archiwizowanie. Najpopularniejszymi rozwiązaniami stosowanymi w tym celu są różnego rodzaju oprogramowania zgodne z wytycznymi dla systemów klasy SCADA oraz HMI w połączeniu z modułami raportowania i analizy danych. Oprogramowanie to powinno pozwalać na zdalną konfigurację całego systemu bez konieczności fizycznej obecności operatora na miejscu jego działania.

Najważniejszymi elementami, na które powinno się zwracać uwagę podczas wyboru oprogramowania dla konkretnego systemu, są: kompatybilność z wieloma rozwiązaniami i urządzeniami dostępnymi na rynku, możliwość korzystania ze wspólnej bazy aplikacji i użytkowników przez wszystkie serwery i rozproszone urządzenia wchodzące w skład takiego systemu, opcja tworzenia, modyfikowania i zarządzania aplikacją z jednego centralnego punktu jednocześnie przez kilku inżynierów. Niezwykle istotne jest także zapewnienie wszystkich powyższych funkcjonalności bez względu na miejsce i czas, a to oznacza, że systemy te powinny być wyposażone w mechanizmy redundancyjne, dzięki którym zredukowane zostanie ryzyko niedostępności lub awarii poszczególnych elementów systemu monitorowania.

Postęp w dziedzinie automatyzacji produkcji będzie wymuszał dalszy rozwój systemów do zdalnego monitorowania produkcji, można więc oczekiwać, że będą one jeszcze bardziej niezawodne, a do tego będą oferować szereg nowych funkcjonalności. Potencjalne korzyści, jakie będą one gwarantować, w tym malejące koszty ich wdrażania, wraz z rosnącą świadomością przedsiębiorców mogą sprawić, że coraz częściej w zastosowaniach przemysłowych firmy będą polegać na zdalnych systemach monitorowania.