Dołącz do czytelników
Brak wyników

Temat numeru

23 grudnia 2021

NR 66 (Grudzień 2021)

Komunikacja maszyna-maszyna

0 34

Informacja i wiedza dają władzę. Co to znaczy? Otóż informacja jest kluczem do tego, jak społeczeństwo cyfrowe dodaje wartość i redystrybuuje władzę. W połączonym świecie informacje zyskują na sile dzięki trwałemu przechowywaniu i szerokiej dystrybucji. Im więcej informacji, tym trudniej nimi zarządzać, podejmować na ich podstawie decyzje. Sztuka mądrego zarządzania danymi należy dzisiaj niejako do portfolio umiejętności nowoczesnego inżyniera.

Te same informacje, które istniały w świecie analogowym, mogą gwałtownie zyskać na wartości, gdy zostaną udostępnione w sieciach cyfrowych [1]. Ten opis dotyczy zarówno informacji biznesowo-finansowych, jak i technicznych, będących efektem pracy linii produkcyjnych i fabryk. Skąd jednak brać te informacje? W jaki sposób są one generowane? W przypadku maszyn i urządzeń jest na to wiele sposobów. Najbardziej tradycyjny z nich to obserwacja. Doświadczeni operatorzy maszyn konwencjonalnych, na przykład tokarze, potrafią na podstawie dźwięku wydawanego przez maszynę, płynności pracy czy rodzaju śrutu określić dobrostan maszyny. Co więcej, potrafią precyzyjnie powiedzieć, jakie czynności naprawcze czy utrzymaniowe są danej maszynie potrzebne.
Ponadto maszyny mogą posiadać szereg wbudowanych mechanizmów komunikacji z operatorem. Najprostsze z nich nie są wcale cyfrowe. Mogą to być na przykład sygnalizacje świetlne lub dźwiękowe, uruchamiane w przypadku zacięcia się maszyny lub innego konkretnego zdarzenia. Tego typu i dalece bardziej zaawansowane analogowe rozwiązania służyły w przemyśle przez długie lata, a dzięki analogowym wyjściom i wejściom oraz połączeniu przewodowemu – umożliwiały komunikację maszyn z człowiekiem oraz pomiędzy sobą.
Dzisiaj skupiamy się na rozwiązaniach cyfrowych. Między innymi dlatego, że dają one możliwość podłączenia urządzenia do dowolnego komputera za pośrednictwem sieci przewodowej lub bezprzewodowej. W efekcie zbieranie danych stało się znacznie prostsze i tańsze. Ich interpretacja zabiera mniej czasu, a rynek obfituje w narzędzia IT służące do analizy tych danych. Co więcej, możliwe jest skorzystanie z udostępnianych danych de facto bez ograniczeń – ani w czasie, ani w przestrzeni, ani też rodzaju posiadanego urządzenia. Dostęp zdalny pozwala na monitorowanie pracy parku maszynowego lub też aktywne nim zarządzanie z odległych zakątków ziemi.
Czym więc jest komunikacja maszyna–maszyna i w jaki sposób wpisuje się w pracę z danymi? Maszyna–maszyna – w skrócie M2M – to technologia umożliwiająca bezpośrednią komunikację między urządzeniami, także różnego typu. Wymiana informacji może się odbywać za pomocą dowolnego kanału komunikacji – przewodowego lub bezprzewodowego. Komunikacja maszyna–maszyna może obejmować oprzyrządowanie przemysłowe, umożliwiające czujnikowi lub miernikowi przekazywanie zarejestrowanych informacji – na przykład temperatury, poziomu oleju, ciśnienia, wilgotności – do oprogramowania sterującego. Oprogramowanie to może korzystać z pozyskanych w ten sposób informacji, na przykład poprzez dostosowanie procesu przemysłowego na podstawie temperatury czy poziomu zapylenia [2]. Komunikacja M2M została pierwotnie osiągnięta dzięki zdalnej sieci maszyn przekazujących informacje do centralnego węzła w celu analizy, której wyniki następnie były przekierowywane użytkownikowi do jego oprogramowania na komputerze. Dzisiaj M2M to nie tyle połączenie punkt do punktu, ile swoisty system sieci, które transmitują dane do różnych urządzeń [2].
Jak M2M wykorzystywane jest w przemyśle? Kluczowym aspektem jest tutaj wymiana informacji w czasie rzeczywistym, z jak najmniejszym opóźnieniem. Jest to szczególnie ważne w przypadku komunikacji szeregu maszyn i urządzeń, będących współzależnymi węzłami sieci, z jednostką sterującą, która musi nie tylko odbierać komunikaty wysyłane przez te urządzenia, ale też przetworzyć je na podstawie szeregu algorytmów i zwrócić odpowiedź, będącą na przykład modyfikacją kroku w procesie. Co więcej, w przemysłowych aplikacjach coraz popularniejsza staje się mobilność danych. Nie mamy więc już do czynienia wyłącznie z komunikacją maszyn na terenie danego zakładu, lecz także z prawdziwym brakiem ograniczeń lokalizacyjnych, umożliwiających np. współliniowe zarządzanie kilkoma zakładami naraz. Jednym z najważniejszych wyróżników poszczególnych rodzajów M2M jest rodzaj łącza komunikacyjnego. Podstawą jest posiadana infrastruktura – przewodowa lub bezprzewodowa. Obie możliwości mają zarówno wady, jak i zalety. Część zakładów decyduje się na rozwiązania przewodowe, między innymi ze względu na chęć uniemożliwienia wycieku danych poza firmę. Wówczas w obrębie zakładu obowiązuje zazwyczaj dodatkowy zakaz podłączania komputerów firmowych do internetu lub sprzętu prywatnego do intranetu. Oczywiście sieć bezprzewodowa również może być ograniczona do danej lokalizacji, nie jest to jednak równie popularne rozwiązanie. Coraz częściej jednak firmy decydują się na skorzystanie z komunikacji bezprzewodowej. W przypadku M2M mowa o trzech najpopularniejszych pasmach częstotliwości: 433 MHz, 868 MHz oraz 2,4 GHz [2]. Aby wykorzystać komunikację bezprzewodową, trzeba również wybrać jej standard, spośród najczęściej wykorzystywanych IEEE 802.11 (WLAN) i ZigBee oraz Bluetooth, DECT, WirelessHART [2]. Co ważne, dane urządzenie może się również komunikować z innymi po sieci GSM, co umożliwia przesył danych na znacznie większe odległości [3].
Gdzie można wykorzystać M2M? Najprostszym przykładem będą coraz popularniejsze aplikacje do użytku domowego – do sterowania robotem odkurzającym, ogrzewaniem, systemem alarmowym. W inteligentnych budynkach są to bardzo zaawanso...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 numerów czasopisma "Menedżer Produkcji"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • Dodatkowe dokumenty do pobrania i samodzielnej edycji
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy