Evoluerende Fabrieksintelligentie: Van Menselijke Expertise naar Slimme Automatisering

Intelligente fabrieken bestaan sinds de historische oorsprong van de productie, maar intelligentie – gedefinieerd als de verwerving en toepassing van productiekennis – lag alleen bij het personeel van de fabriek.

Met de komst van numerieke controle (NC) en daarna computer-numerieke controle (CNC) technologieën, kregen fabriekmachines digitale I/O-mogelijkheden, maar waren nog steeds niet slim. Digitaal ingeschakelde machines, hoewel steeds productiever, hadden geen bewustzijn van zichzelf, hun omgeving, of de taken die uitgevoerd worden of uitgevoerd gaan worden.

Ondanks deze beperkingen is gecentraliseerde fabrieksintelligentie op bescheiden schaal bereikt via een deterministische laag-niveau set van digitale commando's en reacties. Een experiment in grootschalige gecentraliseerde fabrieksintelligentie was General Motors' 1982 Manufacturing Automation Protocol (MAP), werkend over token bus-netwerkprotocol (IEE 802.4). Het MAP-ingeschakelde fabrieksintelligentie-experiment eindigde in 2004 omdat het moeilijk was om operationele betrouwbaarheid te handhaven.

Een van de belangrijkste redenen was een gebrek aan systeem-weerbaarheid, een nadeel van vereiste deterministische fabriekscommunicatiestandaarden en -protocollen. Een andere reden was dat de verbonden machines niet op enig niveau konden blijven opereren wanneer instructies niet van een centraal systeem afkwamen.

Een analogie kan gemaakt worden met de mainframe-naar-terminal-infrastructuur die in de jaren '90 verouderd raakte met de ontwikkeling van de PC en gedistribueerde computing. Verscheidene significante veranderingen hebben de ontwikkeling van slimme machines voor de intelligente fabriek mogelijk gemaakt. De eerste is de uitbreiding van IT's ubiqüite Ethernet LAN-infrastructuur naar de shopfloor, wat snelle 3D-downloads van model-gebaseerde definitie (MBD) en uploads van proces- en productdata mogelijk maakt.

Tweedens, zijn vandaag de digital twins slim in het sens dat ze bewustzijn bezitten van niet alleen hun mogelijkheden en operationele status, maar van werk dat uitgevoerd kan worden op elk specifiek MBD. Op deze manier kunnen slimme machines bieden op taken, net als hun menselijke partners. De digitale tweeling van een slimme machine heeft geen deterministische laag-niveau instructies nodig, maar reageer op een ingediend MBD, en, als geselecteerd, voert echt werk uit met zijn fysieke tegenhanger.

Ten slotte worden drie gestandaardiseerde kerntechnologieën – HTML, CSS en JavaScript – erkend als de brede adoptie van het Internet en het opkomen van intelligente globale systemen mogelijk te maken. Het is voorzien dat vergelijkbare gestandaardiseerde kerntechnologieën het Industrial Internet en fabrieksintelligentie in discrete productie zullen mogelijk maken. Leidende Industrial Internet-standaarden omvatten STEP (ISO 10360) voor model-gebaseerde definities, MTConnect voor procesdata, en Quality Information Framework (QIF) voor productdata.

STEP draagt de meeste, zo niet alle, ontwerpintentie als een 3D-semantisch model in een non-propriëtair formaat afgeleid van een CAD-systeem's native master-model. MTConnect stelt computer-ondersteunde productieapparatuur in staat om gestructureerde, gecontextualiseerde procesdata te consumeren en produceren in een non-propriëtair formaat.

QIF stelt computer-ondersteunde meetapparatuur in staat om gestructureerde, gecontextualiseerde data te consumeren en produceren met een vergelijkbaar non-propriëtair formaat. Alle drie standaarden en hun initiële implementaties voortschrijden in de metrics van productie-gereedheid.