אדם-מפעיל
אדם-מפעיל-בלולאה OEE
שילוב הגורם האנושי במערכות סייבר-פיזיות
הקדמה למרות שחלקים רבים במפעל תורמים לאפקטיביות הכוללת של פעולת ייצור, אין ספק שמה שקורה ברצפת הייצור משפיע מאוד על האפקטיביות הכוללת. למרות שבקרה ותפעול של מכונות בפעולת ייצור מודרנית היא אוטומטית ביותר, פעולות רבות כאלה מסתמכות על שילוב של אוטומציה ותפעול ידני עבור היבטים שעדיין דורשים תשומת לב והתערבות של המפעיל. לכן, כאשר מודדים ציוד OEE (אפקטיביות ציוד כוללת) מתוך זמינות, ביצועים ואיכות, זה לא רק הגיוני, אלא גם הכרחי לשקול את המפעיל כחלק מהמכונה. ככזה את ה- Cyber-Physical System (CPS) או הייצוג הדיגיטלי התאומים של הציוד חייב לכלול את ה-Human-operator-in-the-loop (HOITL) כך שנתוני המפעיל ייכללו כחלק מהאיסוף האוטומטי של הנתונים עבור המכונה כולה. האתגר הוא לעשות זאת בצורה לא פולשנית, כך שהמפעיל לא יפגע בשום צורה באינטראקציה עם הציוד. לכן, שימוש במכשיר לביש מחייב העברת נתוני מפעיל באופן אלחוטי. דרישה נוספת היא שהפתרון חייב להיות חסכוני. RFID תוכנן לעמוד בכל שלוש הדרישות הללו. במאמר הלבן הזה אנו חוקרים את השימוש בטכנולוגיה זו עם סוכני GEM Precare שהופכים כל מכונה ל-CPS על ידי הזרמת נתונים בזמן אמת לפלטפורמת GEM Precare Industry 4.0 IIoT. סקירת RFID מחוללי חשמל לשימוש תעשייתי ומסחרי הם מערכות מורכבות, אשר נדרשים לפעול באופן אמין ללא הפרעות ולהיות זמינים בכל פעם שעולה הצורך בכוח גיבוי. כמו בכל מערכת מורכבת כל מספר דברים יכולים להשתבש וישתבשו, לא משנה רמת התכנון וההכנה. האתגר הוא אפוא למזער את העלות הכספית, התפעולית והפסיכולוגית של כל תקלה או תפקוד לא מיטבי של המערכת. האירועים הבאים הקשורים לציוד משפיעים לרעה על העלות התפעולית ושביעות רצון הלקוחות: התמוטטות ציוד. השבתת ציוד, ללא קשר לתחזוקה, תיקון, ללא דלק או סיבות אחרות. תפוקת חשמל מופחתת. מה אם תוכל למזער את ההסתברות לכל אחד מהאירועים הללו ומכאן לקצור את הפירות של הפחתת ה-OpEx ושל שביעות רצון מוגברת של הלקוחות? ה-GEM PRECARE SolutionRFID הוא ראשי תיבות של זיהוי תדר רדיו. הוא נועד כאמצעי צריכת חשמל נמוכה לתיוג עצמים מונפשים ודוממים לצורך זיהוי באמצעות קורא אלחוטי. מידע על האובייקט מאוחסן בזיכרון הפלאש המובנה של תג RFID. בהתבסס על אופן הפעלת התג, תגי RFID מסווגים בשתי קטגוריות עיקריות: תגי RFID פסיביים תגי RFID אקטיביים. תגי RFID פסיביים פועלים ללא שימוש בסוללה. התג משתמש באנטנה שלו כמכשיר צימוד אינדוקציה כדי להעביר כוח הנפלט דרך אנטנה של קורא כדי להפעיל את עצמו כך שהוא יכול להעביר את הנתונים שלו לקורא ה-RFID. המרכיבים העיקריים של תג RFID פסיבי הם אנטנת Rx/Tx; מודם (מאפנן/מאפנן); Codec (מקודד/מפענח); מעגל בקרה לוגי; זיכרון; RF Energy Harvester עבור תגים פסיביים, או סוללה עבור תגים אקטיביים. גופי התקנים העיקריים עבור RFID הם: ISO/IEC; IEEE; GS1/EPCglobal.
כל מדינה אחראית להגדיר את התקנות שלה לשימוש במכשירי רדיו, כולל RFID. התקנות הנפוצות ביותר הן: נציבות התקשורת הפדרלית של ארצות הברית של אמריקה (FCC); הועידה האירופית של מינהלי הדואר והטלקומוניקציה (CEPT) באמצעות מכון התקנים האירופי לתקשורת (ETSI). תקני RFID מכסים טווח קצר (כרטיס פרוקס), טווח קרוב (NFC, MIFARE), טווח בינוני (גשם) וארוך טווח (ISO 18000-7 RFID). RFID קצר וקרוב אינו מצריך מקור כוח משולב, מכיוון שהוא אוצר כוח מהאנרגיה המשודרת באופן אלחוטי על ידי הקורא. עם זאת, זה מגביל את חופש המפעיל מכיוון שהוא מחייב את המפעיל לקרב את התג מאוד לקורא. RFID ארוכי טווח מאפשר למפעיל חופש מוחלט, אך יש לו החיסרון שמקור כוח, כגון סוללה, נדרש לתג. RFID לטווח בינוני משלב את היתרונות של RFID לטווח ארוך וקרוב. הטווח בפועל נקבע במידה רבה על ידי כוח השידור של הקורא. הטבלה הבאה מסכמת את התכונות החשובות של ארבעת סוגי ה-RFID זה לצד זה
| Attribute | Prox Card | MIFARE/NFC | RAIN RFID | 18000-7 Active RFID |
|---|---|---|---|---|
| Radio Frequency | 125KHz/134.2KHz | 13.56MHz | 890-960MHz | 433MHz |
| Range* | < 100mm | <1000mm | <2.1m | >700m |
| Range* | < 100mm | <1000mm | <2.1m | >700m |
| Power source | Passive: RF coupling Active: battery | Passive: RF coupling Active: battery | Passive: RF coupling Active: battery | Active: Battery |
*) הטווח בפועל תלוי בעוצמת השידור של הקורא במקרה של RFID פסיבי. פתרון GEM
הרחבת HOITL של GEM של ייצוגי CPS של ציוד ייצור עושה שימוש בתגי RFID פסיביים לטווח בינוני בשילוב עם קורא אחד או יותר הממוקם באופן אסטרטגי ביחס למכונה. הקוראים מחוברים לסוכן GEM שמשתמש במיקום הקורא ובתייג RSS כדי לחשב את מיקום המפעיל ביחס למכונה. בשילוב עם אירועים המשפיעים על OEE, כגון אירועי השבתה לא מתוכננים, ירידה בלתי מכוונת בתפוקה של המכונה, עלייה בלתי צפויה של כמויות מוצרים שנדחו וכו', מושגת הבנה מלאה יותר של אובדן OEE ולכן ניתן לבצע ניתוח שורשי. יותר מדויק. סוכני GEM יכולים לבצע עיבוד ופרשנות בזמן אמת של נתוני ה-CPS ולנקוט פעולה מיד בקצה. במקביל, הסוכנים מזרימים את הנתונים לפלטפורמת הענן GEM Precare, בה ניתן לשלב נתונים מכל הסוכנים לצורך הידור של KPIs ברחבי המפעל, ניתוח ביג דאטה לאיתור דפוסים כלליים יותר, למשל, ולהאצת הדרכה ואימות של מכונה. למידה אלגוריתמים.
מסקנות GEM Precare תומכת בהכללה של אדם-in-the-loop בייצוג CPS של מכונות, כך שניתן לנתח אירועים המשפיעים לרעה על OEE בהקשר מלא הכולל את המפעיל. שימוש בתגי RFID פסיביים לטווח בינוני מספקים חופש תנועה למפעיל והם נטולי תחזוקה מכיוון שהם אינם דורשים סוללות. שימוש בחוזק האות היחסי של התג בשילוב עם מספר קוראים עבור מכונות גדולות יחסית משמש לקביעת מיקום משוער של המפעיל ביחס למכונה. לכן, הכללת המפעיל האנושי בייצוג ה-CPS של הציוד מאפשר ליצרנים לא רק לייעל את ה-OEE עבור פרמטרים ספציפיים למכונה, אלא גם עבור גורמים ספציפיים למפעיל. צור קשר