Hoe fabrieksintelligentie evolueert

Er hebben intelligente fabrieken bestaan sinds het historische begin van de productie, maar intelligentie - gedefinieerd als het verwerven en toepassen van productiekennis - lag alleen bij het personeel van de fabriek.

Met de komst van numerieke besturing (NC) en vervolgens computer numerieke besturing (CNC) technologieën, kregen fabrieksmachines digitale I/O-mogelijkheden, maar ze waren nog steeds niet slim. Digitaal ingeschakelde machines, hoewel steeds productiever, waren zich niet bewust van zichzelf, hun omgeving of de taken die werden uitgevoerd of nog moesten worden uitgevoerd.

Ondanks deze beperkingen is gecentraliseerde fabrieksintelligentie op bescheiden schaal bereikt door middel van een deterministisch laag niveau van digitale commando's en reacties. Een experiment in grootschalige gecentraliseerde fabrieksintelligentie was General Motor's 1982 Manufacturing Automation Protocol (MAP), dat werkt via een token-busnetwerkprotocol (IEE 802.4). Het MAP-geactiveerde fabrieksintelligentie-experiment eindigde in 2004 omdat het moeilijk was om de operationele betrouwbaarheid te behouden.

Een van de belangrijkste redenen was een gebrek aan systeemveerkracht, een nadeel van de vereiste deterministische fabriekscommunicatiestandaarden en -protocollen. Een andere reden was dat de aangesloten machines op geen enkel niveau konden blijven werken als er geen instructies van een centraal systeem kwamen.

Er kan een analogie worden gemaakt met de mainframe-naar-terminal-infrastructuur die in de jaren negentig achterhaald raakte met de ontwikkeling van de pc en gedistribueerde computers. Verschillende belangrijke veranderingen hebben de ontwikkeling van slimme machines voor de intelligente fabriek mogelijk gemaakt. De eerste is de uitbreiding van IT's alomtegenwoordige Ethernet LAN-infrastructuur naar de werkvloer, waardoor snelle 3D-downloads van modelgebaseerde definitie (MBD) en uploads van proces- en productgegevens mogelijk zijn.

Ten tweede zijn de digitale tweelingen van vandaag slim omdat ze zich niet alleen bewust zijn van hun capaciteiten en operationele status, maar ook van het werk dat op een bepaalde MBD kan worden uitgevoerd. Op deze manier kunnen slimme machines bieden op taken, net als hun menselijke partners. De digitale tweeling van een slimme machine heeft geen deterministische instructies op laag niveau nodig, maar reageert in plaats daarvan op een ingediende MBD en doet, indien geselecteerd, echt werk met zijn fysieke tegenhanger.

Ten slotte wordt erkend dat drie gestandaardiseerde kerntechnologieën - HTML, CSS en JavaScript - de wijdverbreide acceptatie van internet en de opkomst van intelligente wereldwijde systemen mogelijk maken. Het is de bedoeling dat vergelijkbare gestandaardiseerde kerntechnologieën het industriële internet en fabrieksintelligentie in discrete productie mogelijk zullen maken. Toonaangevende industriële internetstandaarden zijn STEP (ISO 10360) voor modelgebaseerde definities, MTConnect voor procesgegevens en Quality Information Framework (QIF) voor productgegevens.

STEP heeft de meeste, zo niet alle, ontwerpintentie als een 3D-semantisch model in een niet-eigen formaat dat is afgeleid van het native hoofdmodel van een CAD-systeem. MTConnect stelt computerondersteunde productieapparatuur in staat om gestructureerde, gecontextualiseerde procesgegevens te consumeren en te produceren met behulp van een niet-eigen formaat.

QIF stelt computerondersteunde meetapparatuur in staat om gestructureerde, gecontextualiseerde gegevens te consumeren en te produceren met behulp van een vergelijkbaar niet-eigen formaat. Alle drie de standaarden en hun eerste implementaties vorderen wat betreft de productiegereedheid.