Setor 4.0: Idéias empresariais autônomas da SAP e KUKA

Olá Habr!

Hoje falaremos sobre a automação de equipamentos tecnológicos "inteligentes", que estão se tornando cada vez mais nas empresas modernas. Ele pode ser facilmente integrado aos sistemas de contabilidade e gerenciamento da SAP para criar um único complexo de software e hardware. Em nossa opinião, isso demonstra perfeitamente o conceito da indústria 4.0 e aproxima nossa indústria da realização da ideia de uma empresa autônoma.

A KUKA, um dos parceiros da SAP, produz hardware de alta tecnologia, ou seja, robôs industriais que são facilmente integrados em um único circuito de controle e permitem um tempo e custo relativamente curtos para alcançar um alto grau de autonomia da unidade de produção.

Considere um exemplo de integração - um braço robótico que montou modelos de caminhões pequenos com várias opções de peças - para escolher (Fig. 1). O cliente criou o pedido na interface familiar da loja virtual, compondo o equipamento do veículo. O robô recebeu o pedido e o executou. Ao mesmo tempo, ele encontrou de forma independente peças para a configuração selecionada e montou um modelo de carro.


Figura 1. Layout do robô KUKA

À primeira vista, toda a estrutura era bastante simples, porque os robôs industriais são utilizados na produção há décadas e se tornaram um elemento familiar do interior da oficina de montagem, mas não é tão simples.

Conceito de empresa inteligente

Um dos fundamentos do conceito Indústria 4.0 é o conceito de Empresa Inteligente. Se o considerarmos como um único organismo vivo, o núcleo digital da SAP desempenha o papel de seu sistema nervoso central. Mas, como qualquer organismo de natureza viva, a empresa deve interagir com o ambiente, recebendo tarefas dele, conhecimento sobre o ambiente, influenciando-o. Aqui foi criado um único "organismo", cujas "mãos" e "olhos" são os manipuladores industriais da empresa KUKA. O KUKA “Mão” recebe tarefas para execução do “cérebro” do nosso organismo, executa tarefas, coleta informações sobre o meio ambiente e sua própria condição e constantemente fornece um centro de decisão. O "cérebro" acumula informações e "cuida" de suas mãos e olhos, avaliando constantemente sua condição e prevenindo possíveis "doenças". A integração de elementos de solução semelhantes aos mostrados nos permite abordar a criação de zonas de produção 100% automatizadas, armazéns, zonas de montagem de pedidos etc.

De fato, o “robô” ou, melhor dizendo, a fábrica de robôs nessa solução era um complexo geograficamente distribuído. Consistia em um terminal de cliente móvel, nas mãos do cliente, o núcleo de controle baseado na nuvem SAP S / 4HANA, instalada em um dos data centers da SAP espalhados pelo mundo, bem como na célula de produção KUKA, que (assim como sua cópias) podem ser instalados onde as matérias-primas ou os clientes estão localizados. Ao mesmo tempo, informações sobre o consumo de componentes, o número de veículos coletados, remessas e outros indicadores de negócios são enviadas ao SAP S / 4HANA para contabilidade financeira e material completa em tempo real. A única pessoa que trabalhava nessa fábrica era um cliente criando um pedido para seu veículo.

Como isso funciona?

Nesse cenário, dois fluxos de informações foram fornecidos. Primeiro, a produção - a principal. Por meio dele, os manipuladores foram transferidos para ações de controle e o status da execução de uma ordem específica foi removido. O fluxograma da montagem foi armazenado no módulo de produção SAP S / 4HANA. Para integrar o sistema contábil ao mundo dos dispositivos industriais, foi utilizado o SAP Manufacturing Integration and Intelligence (MII). Essa solução também serviu de plataforma na qual o terminal do cliente foi desenvolvido. A interface do aplicativo cliente é implementada na estrutura padrão do SAP UI5 com uma folha de estilos altamente personalizada (Fig. 2).


Figura 2

A integração do SAP MII diretamente com o manipulador foi realizada "no terreno", usando o componente de software SAP Plant Connectivity (PCo), que suporta vários protocolos para a Internet industrial das coisas, e em particular o OPC UA, cujo servidor é o software de robô KUKA. Deve-se notar que o processo de integração de sistemas de dois fornecedores e classes diferentes levou várias horas e os principais esforços foram focados na criação de interfaces de cliente.

Os especialistas da KUKA desenvolveram equipes de controle de montagem de alto nível, cujos códigos estavam contidos no roteamento SAP. Os comandos via PCo foram registrados nas tags de controle do servidor OPC do manipulador, retornando informações sobre o status da conclusão de um subprocesso, o que possibilitou visualizar o andamento da ordem em tempo real (Fig. 3).


Figura 3 Troca de informações de "produção"

O segundo fluxo de informações, serviço - é a coleta de informações de telemetria do robô. O manipulador possui centenas de parâmetros que permitem avaliar seu estado em tempo real e usando dados acumulados historicamente. Nesse cenário, os valores das variáveis ​​do servidor OPC passaram por Plant Connectivity para a nuvem Internet of Things da SAP Cloud Platform, onde a duplicação digital do dispositivo foi criada. Os dados foram acumulados automaticamente e podem servir como uma "matéria-prima" para uma variedade de aplicações: podemos usar a análise de fluxo para identificar padrões de indicadores e gerar alguns eventos de negócios com base em tais como um estado de mau funcionamento ou um modo de operação fora de banda de um robô.

Uma aplicação ainda mais interessante dos dados coletados é seu processamento usando algoritmos de aprendizado de máquina e a implementação de cenários de manutenção preditiva nessa base. Esses cenários são implementados de maneira padrão pelos produtos SAP. No entanto, no âmbito deste projeto de integração, o cenário principal era a produção, e a troca de serviços (Fig. 4) foi implementada como uma aplicação para o monitoramento visual dos principais indicadores do robô. O aplicativo foi desenvolvido usando o serviço de nuvem de rápido desenvolvimento de aplicativos de IoT SAP Leonardo IoT.


Figura 4 Troca de informações "Serviço"

Outra experiência bem-sucedida de integração mostra que, em geral, as tecnologias da informação e seus elementos individuais estão completamente prontos para criar soluções industriais no paradigma Industry 4.0. Frequentemente ouvimos histórias sobre “um lote de uma cópia”, “produção sem pessoas”, “produção em massa sob encomenda”. Decisões semelhantes surgem, inclusive na vastidão do nosso país. A SAP promove e implementa ativamente a abordagem da Empresa intelectual e o conjunto de tecnologias existente agora permite que você construa empresas como organismos ciber-físicos de pleno direito. Onde isso levará - veja em breve.

Anton Nozdrin, arquiteto de soluções de negócios SAP CIS