Nové technologické linky sú dnes vybavené najmodernejšou automatizáciou, kde majú nezastupiteľné miesto riadiace systémy. Tieto systémy umožňujú nielen optimálne riadenie technológie, poskytujú tiež informácie o celom výrobnom procese v reálnom čase. Je len samozrejmé, že riadiace systémy inštalované pred 10 – 15 rokmi tieto možnosti neposkytujú v takej kvalite a v takom rozsahu. Sú staršie riadiace systémy spoľahlivé aj v dnešnej dobe? Je potrebná ich inovácia?
Spoľahlivosť starších riadiacich systémov je z môjho pohľadu bezproblémová. Aj naše riadiace systémy, dokonca aj predchádzajúce generácie ako Simatic S5, stále riadia množstvo technológií na Slovensku. Na druhej strane, aj firmy sa chcú neustále zlepšovať, skvalitňovať svoju výrobu a snažia sa nabehnúť na trendy digitalizácie, a preto väčšinou zvyšujú úroveň automatizácie. Tá ide ruka v ruke s objemom softvéru, ktorý je súčasťou riadiacich systémov, a tak isto s rôznymi komunikačnými zdrojmi, ktoré riadiace systémy musia poskytovať. Ak sa teda pýtate, či riadiaci systém z predchádzajúcej generácie stačí na to, aby riadil supermoderný stroj, hovorím, že nestačí. Tento supermoderný stroj, aj keď robí mechanicky to isté čo stroj pred 15 rokmi, má oveľa väčšie požiadavky na samotnú automatizáciu, diagnostiku, nastavenie, univerzálne použitie, flexibilnú výrobu, zber dát pre systémy kvality, prediktívne diagnostiky a podobne. Súčasné požiadavky, ktoré sú kladené na riadiace systémy z pohľadu výkonu, sú oveľa vyššie, pretože si to vyžaduje vyššia úroveň automatizácie.
Ak sa má riadiaci systém inovovať, malo by to mať čo najmenší vplyv na prebiehajúce činnosti – a v ideálnom prípade by to malo byť možné bez prestojov závodu. Veľa firiem tu váha, a to nielen z nákladových dôvodov. Aké sú podľa vás najdôležitejšie výhrady a aké argumenty im môžu čeliť?
Podľa mňa najčastejšie výhrady koncových zákazníkov alebo prevádzkovateľov systémov sú chýbajúca dokumentácia a zdrojové kódy. To je väčšinou výzva pre niekoho, kto robí reverzný inžiniering a má zistiť, ako sú systémy pozapájané, aké komunikačné protokoly bežia na pozadí, aké sú parametre nastavení. Obávajú sa, že keď sa systém vypne a zapojí do niečoho iného, nebude to fungovať ako predtým. V starých strojoch, ktoré boli v mnohých prípadoch prevezené z materských podnikov v zahraničí a tu sa nejakým spôsobom renovovali, je väčšinou bariéra chýbajúca dokumentácia. Súčasné moderné riadiace systémy sú cenovo výhodnejšie. Veľmi často sa nám stáva, že keď sa pokazí vstupno-výstupná karta alebo časť systému v starom riadiacom systému, hlavne v prípade malých výkonov, tak je lacnejšie kúpiť nový moderný riadiaci systém, ako riešiť výmenu v starom systéme.
Hovorme o meniacich sa podmienkach – technologických, regulačných alebo iných – a z nich vyplývajúcich špecifických požiadavkách na prevádzkovateľov zariadení. Odrazia sa tieto zmeny v návrhu alebo štruktúre riadiacich systémov?
Opäť je to vec, ktorá je z pohľadu inovácií a prístupu k automatizácii samozrejmá. V dnešnej dobe sa v podstate všetko robí decentralizovane. To znamená, že všetky riadiace systémy sú postavené na báze centrálnej riadiacej jednotky a decentralizovaných periférií, často prostredníctvom PROFINET. Rozdiel je však ten, že súčasné zariadenia, ktoré sú na PROFINETE, sú samy o sebe veľmi inteligentné. Jednoducho dokážu poskytnúť väčší objem užitočných údajov a rôzne funkcionality, ktoré prinášajú flexibilitu. Z pohľadu ich štruktúry sa dnes nevidí, že by bol riadiaci systém poskladaný z centrálneho rámu, vstupno-výstupných kariet a podobne, tak ako sa to kedysi robilo napr. s S7-300. Dnes je všetko decentralizované cez komunikáciu, od ktorej závisí množstvo inteligentných zariadení, ako sú kamerové systémy, frekvenčné meniče, špecializované meracie zariadenia. Prakticky čokoľvek, čo má zmysel a nejakú formu inteligencie, má vo väčšine prípadov protokol PROFINET, ktorý sa jednoducho pripojí do riadiaceho systému. A práve to je asi najväčšia zmena v štruktúre riadiacich systémov v porovnaní so staršími systémami.
Riadiace systémy sú neoddeliteľnou súčasťou priemyselných podnikov už desiatky rokov. Sú nevyhnutné na správne a účinné riadenie výrobných procesov, zásadný je ich prínos pre efektivitu produkcie a ľahké riadenie stroja. Na čo si však dať pri ich výbere pozor? Aké sú obvyklé mylné predstavy pri výbere alebo špecifikácii riadiacich systémov?
Ja si myslím, že v dnešnej dobe je veľkou témou kybernetická bezpečnosť. Výkon riadiacich systémov je pomerne slušný a kybernetická bezpečnosť by mala byť prirodzene ich súčasťou. Mala by byť implementovaná priamo v operačnom systéme. Používateľ by mal nájsť potrebné nastavenia v konfiguračných nástrojoch s tým, že to beží na pozadí, a programátor, ktorý často nie je špecialista na kybernetickú bezpečnosť, sa nemusí o ňu starať. Pri náročnejších aplikáciách sa v istom momente vždy objaví požiadavka na kybernetickú bezpečnosť, a preto by práve pri výbere nového riadiaceho systému toto malo byť dôležitým parametrom. Je zložité ju implementovať do systémov, ktoré to nemajú v operačnom systéme. S tým súvisí komunikácia, vzdialený prístup, vzdialený servis, ako oddeliť dôležité informácie a podobne. Kybernetická bezpečnosť je nová téma, ktorá vytvára nové požiadavky na riadiace systémy.
Jedna z exponenciálnych technológií v rámci riadiacich systémov a najväčší faktor, ktorý odlišuje staré a nové, je komunikačný výkon. Starším systémom postačovalo napr. 10 až 12 komunikačných zdrojov, ku ktorým sa pripojilo zopár panelov, OPC server, programátorské zariadenia. Teraz majú aj malé riadiace systémy často stovky komunikačných zdrojov, pretože majú implementované rôzne webové technológie, kryptovanie a iné IT funkcionality a drobné vylepšenia, ktoré vyžadujú komunikačný výkon. Kybernetická bezpečnosť a komunikačný výkon môžu rozhodnúť o tom, či ísť do starého alebo nového riadiaceho systému.
Distribuované riadiace systémy (DCS) a programovateľné logické automaty (PLC) sa neustále vyvíjajú a začínajú zahŕňať umelú inteligenciu (UI) a strojové učenie (ML), aby posunuli riadenie závodu na úplne novú úroveň. Ako môžu tieto nástroje riadiacim systémom pomôcť? Ktorým smerom sa uberá ich vývoj?
Nemyslím si, že umelá inteligencia či strojové učenie pomáhajú riadiacemu systému. V prvom rade to musí pomáhať zákazníkovi. Z pohľadu možností, ktoré trh ponúka, môžem povedať, ako to riešime v Siemense. Súčasťou riadiaceho systému môže byť neurónová sieť, prípadne umelá inteligencia priamo v centrálnom ráme PLC. Inými slovami, umelú inteligenciu alebo neurónové siete dokážeme dodať ako rozširujúci modul PLC a týchto modulov môže byť aj viac. Je na zákazníkovi, či má preňho zmysel použiť neurónovú sieť, pretože musí disponovať dostatočným množstvom dát, na ktorých neurónovú sieť natrénuje. Musí ju tiež vedieť implementovať a použiť, pretože riadiaci systém je pre ňu v podstate len nástroj. Čiže aj keď túto možnosť ponúkame, je na zákazníkovi, čo s tým bude robiť. A to je jedna z vecí, ktorá potrebuje asi generačnú výmenu aspoň u našich koncových zákazníkov, pretože si tieto technológie nepýtajú, nevedia oceniť pridanú hodnotu umelej inteligencie, nevedia ju použiť. Dôvodom je aj nedostatok odborníkov na trhu, ktorí by vedeli UI a ML nakonfigurovať a hlavne navrhnúť.
Kde je priemysel vo vývoji umelej inteligencie (UI) a strojového učenia (ML) vo všeobecnosti? Je to stále nová technológia alebo sa jej výhody prejavujú už dnes?
Špeciálne na slovenskom trhu nám chýbajú zákazníci, ktorí by boli ochotní akceptovať takéto riešenia na úrovni strojov a ísť do vývojovej úlohy, že naučia neurónovú sieť svoje technológie alebo problémy. Ďalším problémom je, že chýbajú odborníci, ktorí by tieto riešenia implementovali. Dá sa povedať, že je to univerzálna technológia, ktorej využitie je všestranné. Prediktívna diagnostika, strojové videnie, rozpoznávanie obrazu na sledovanie kvality, rozpoznávanie zvukových vzorov, to je len zlomok možných aplikácií umelej inteligencie a strojového učenia, avšak niekto to musí implementovať a rozumieť princípu UI. V reálnych aplikáciách je nedostatok dát na trénovanie, nemáme možnosť experimentovať napr. takým spôsobom, že by sa vyrábali chybné kusy. Preto aj prienik umelej inteligencie do priemyslu je zatiaľ veľmi opatrný.
A čo virtuálne PLC, o ktorom sa začína čoraz viac hovoriť?
Je to alternatíva, ktorá vám dáva úplne iné možnosti, ktoré doteraz neboli dostupné. Sám som zvedavý, ako trh zareaguje. Myslím si, že virtuálne PLC je v konceptoch IT správy hardvéru v priemyselných podnikoch unikátny produkt. Virtuálne PLC môže používateľovi poskytnúť obrovskú výhodu, pokiaľ chce mať centralizovaný prístup spravovaný prostredníctvom virtuálnych počítačov s prepojením cez rôzne dátové centrá a udržiavať istý celofiremný štandard. Je to v podstate nový produkt na trhu a je na každom zákazníkovi, či si ho vyberie alebo nie. Avšak viem si predstaviť zákazníkov, ktorí v tom budú vidieť benefit z pohľadu škálovania výkonu, zálohovania aj celkového spravovania HW platformy.
V poslednom období narastá počet kybernetických útokov zameraných na výrobný sektor. Ako sa staršie systémy prispôsobujú modernej dobe? Priemyselné zariadenia a iné riadiace systémy, ktoré neboli nikdy navrhnuté na pripojenie k internetu, sú teraz náchylné na sabotáž, krádež informácií. Ako možno zvýšiť bezpečnosť riadiacich systémov?
Prvá vec je, že PLC nebudete nikdy pripájať k internetu. Existuje na to norma IEC62443, ktorá definuje koncept kybernetickej bezpečnosti pre priemysel. Napríklad Siemens dodáva hardvérové prostriedky na to, aby sa kybernetická bezpečnosť dala implementovať na úrovni strojov a ethernetu, ktorý je v rozvádzačoch. V podstate nie je problém pripojiť do siete aj staré PLC tak, aby to bolo bezpečné. No nerobí sa to jednoduchým pripojením kábla od internetu. Stopercentná kybernetická bezpečnosť nie je nikdy. Zmierniť riziká dokážete tým, že medzi internetové pripojenie a starý riadiaci systém umiestnite určitý medzistupeň ochrany, ktorý zabezpečí, aby sa riadiaci systém nepripojil priamo k internetu. Medzi PLC a sieťou treba implementovať systém segmentovaných sietí a niekoľkoúrovňové firewally. Riešením môže byť jump server v kombinácii s VPN prístupom, ktorý môže byť použitý na prenos dát (napr. do cloudu), alebo vzdialený servis zariadení v rozvádzačoch strojov.
Majú zákazníci záujem o nové, sofistikované riešenia (napr. bezdrôtové technológie, cloud, nové formy riadenia), alebo preferujú tradičné, osvedčené riešenia?
Cloud je veľmi citlivá téma. Na Slovensku máme množstvo nadnárodných firiem, ktoré majú vo väčšine prípadov matky v rámci koncernu niekde v zahraničí. Implementácia cloudových služieb je veľmi ťažká, pretože väčšina z týchto podnikov vám nedovolí posielať dáta do cloudu na ich analýzu. Dnes sa vyžadujú bezdrôtové formy komunikácie veľmi často, pretože chceme byť flexibilní, chceme mať vysokú priepustnosť dát, chceme mať bezpečné mobilné zariadenia. Bezdrôtové technológie zjednodušujú život. Samotná Wi-Fi technológia s nadstavbou protokolov komunikácie v reálnom čase je pomerne populárna. Siemens je zároveň dodávateľom produktov pre 5G kampusové siete, máme v ponuke produkty pre infraštruktúru, ako aj koncové zariadenia. Práve privátne 5G siete budú pre priemyselné podniky tou správnou formou bezdrôtovej komunikácie, ktorá zabezpečí univerzálnu spoľahlivú mobilnú komunikáciu tisícok zariadení s minimálnou latenciou.
Ako súvisí digitalizácia s riadiacimi systémami?
Nové technológie dávajú pridanú hodnotu riadeniu procesov. Moderný riadiaci systém vďaka svojej konektivite a výkonu môže poskytnúť dáta na ďalšie služby digitalizácie, ako je digitálne dvojča, komunikácia OPC-UA, pripojenie do cloudu a podobne. Samozrejme, digitalizácia sa môže týkať aj strojov, ktoré majú staré riadiace systémy. V tomto prípade je vhodná technológia Simatic Edge, ktorá svojou architektúrou a počítačovým výkonom rozširuje staré riadiace systémy o moderné služby s pridanou hodnotou. To znamená, že ak riadiaci systém nemá komunikačné zdroje, dostatočný výkon a pamäť, tak cez riešenia digitalizácie, napríklad cez Simatic Edge, môžete doplniť systém o prediktívnu údržbu, energetický manažment, systém monitorovania kvality, informačný systém, KPI, napojenie na umelú inteligenciu a iné. Inými slovami, týmto spôsobom možno doplniť starý riadiaci systém o riešenia digitalizácie bez potreby modifikácie.
Úroveň automatizácie sa neustále zvyšuje. Automatizačného softvéru je stále viac. Zvyšuje sa množstvo úloh, ktoré sa vykonávajú v riadiacich systémoch. Preto dnes vývojári takýchto komplexných softvérov narážajú na problémy so sledovaním zmien, riadením knižníc a podobne. V podstate rozhodujúci konkurenčný faktor nie je ani tak hardvér, ale softvér, ktorý slúži na vývoj riadiacich systémov. Aj samotný konfiguračný softvér je dôležitý, pretože udáva kvalitu, s akou sa vyvíjajú automatizačné riešenia.
Kam sa bude uberať priemysel v nasledujúcom období? Aké sú trendy?
Myslím si, že žijeme v dobe prelomovej. Vývoj riadiacich systémov v porovnaní s dobou pred piatimi až desiatimi rokmi sa veľmi zrýchlil. Uvádzanie hardvérových aj softvérových noviniek na trh je veľmi rýchle a dáva to záujemcom o tento druh technológie enormný inovačný potenciál. Možno dnes nie je možné niektoré úlohy na úrovni riadenia zrealizovať, môžem sa však spoľahnúť, že inovácie a rýchly vývoj automatizácie mi to umožní o pár rokov. Druhá vec je, že obdobie pandémie zvýšilo tlak na automatizáciu. Všetky firmy, ktoré fungujú „zdravo“, si uvedomujú potenciál automatizácie a investujú do nej. Teraz sa však vynára otázka, kam ďalej. Ďalší krok automatizácie je autonómna výroba. Dostávame sa teda do bodu, keď stroje musia byť plnohodnotne flexibilné, musia vedieť medzi sebou v reálnom čase komunikovať, musia komunikovať s množstvom mobilných zariadení. Úroveň automatizácie sa zvyšuje, a preto sa vyžadujú čoraz výkonnejšie riadiace systémy nielen z pohľadu komunikácie, ale aj spravovania dát a pamäte na samotné dáta.
Ďakujeme za rozhovor.
