Projet pilote «Scientific Automation » Intégration de … · 2016-09-15 · Projet pilote ScAut– « Scientific Automation » | Intégration de connaissances scientifiques propres

Projet pilote « Scientific Automation »Intégration de connaissances scientifiques dans l’automation standard

Sven GoldsteinProduct Manager TwinCAT – Beckhoff Automation

© it‘s OWL Clustermanagement GmbH | www.its-owl.de

Objectifs

Recherche tout au long de la chaîne de création de valeurs

Scientific Automation

Exemples d’applications

Projet pilote« Scientific Automation »

Synthèse


la pression toujours plus grande de la concurrence la rareté des ressources l’individualisation la poussée technologique

conduisent à répondre aux exigences suivantes

installations de production et de montage plus productives, plus flexibles, plus fiables et plus efficaces en matière d’énergie

conception de technologie d’automatisation pour répondre à ces exigences au niveau des installations de production et de montage

Projet pilote ScAut – Scientific AutomationDéfis


Projet pilote « Scientific Automation »Modules de base technologiques pour la Smart Factory

Control Panel

TwinCAT: Control & Real-time Software

Drive Technology

EtherCAT : High-speedCommunication

PC Industriel Bornesd’E/S

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Projet pilote « Scientific Automation »Développement d’une technique de commande sur base PC

Mathématiques +sciences de l’ingénierie

Complexité

1970 1975 1980 19901985 1995 20052000 2010

Intégration de Visualisation PLC Motion (PTP, NC, robotique) Technique de régulation Communication Fonctions spéciales

Automatisation standardCommande PC

Commande, Visualisation, Sauvegarde des données

PC Industriel

Motion

PLC

2015 2020

Scientific AutomationCommande PCIntégration de Technique de mesure Condition Monitoring Power Management …

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Projet pilote ScAut – « Scientific Automation » | Intégration de connaissances scientifiques propres à l’ingénierie dans l’automatisation standard

Temps d’exécution : 01.07.2012 au 30.06.2016Volume du projet : 5,7 millions

Partenaire du projet :

Aide et soutien de la part de :

Recherche dans le cadre du Leading-EdgeCluster (cluster de pointe)


Plateforme « Scientific Automation » pour le développement et le fonctionnement en temps réel des systèmes techniques dotés d’une intelligence partielle inhérente en tant que composant des Smart Factories au sens de l’industrie 4.0 .comprenant:

éléments de solutions ScAut(Composants logiciels etmatériels)

outils de développement environnement d’exécution méthode pour la planification

de systèmes ScAut applications pilotes

Projet pilote – « Scientific Automation »But

Vision

Robotics

Simulation

Modeling & Advanced Control

Instrumentation & Measurement Advanced

Diagnostics

Solutions « Scientific

Automation »

?? ….


Objectif





Synthèse


Projet pilote – « Scientific Automation »Partenaires du projet

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Heinz Nixdorf Institut, Université de PaderbornDomainescientifique

Techniqued’automa-tisation

HüttenhölscherMaschinenbau GmbH & Co. KG

Schirmer Maschinen GmbH

IMA Klessmann GmbH Holzbear-beitungssysteme

Constructionde machines

Nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KGProductionde biens deconsom-mation

LeadingEdge Cluster it‘s OWL

Projetstrans-verseaux

Mesures de durabilité


Objectif





Synthèse


Choix des résultats d’applications analyse d’état en ligne et hors ligne, maintenance préventive, reconnaissances d’images, optimisation des machines ou archivage sur le long terme des données.

Les applications contiennent, entre autres, les éléments de solution « Scientific Automation » suivants bornes de bus et modules logiciels pour un enregistrement des données

sans failles et synchrone aux cycles, modules logiciels pour l’analyse et l’exploitation

des données.

Projet pilote – « Scientific Automation »apporte plus d’intelligence dans la Smart Factory


Technique de mesure : mesure de la puissance, mesure du débit, mesure d’oscillations, mesure de température, mesure de la pression

Analyse : TwinCAT Scope, Gantt-Chart

Power Management : enregistrement de l’énergie, préparation des données énergétiques

Condition Monitoring : spectre de puissance, surveillance des paliers de roulement, détection de bris d'outil, équilibrage de broches et des roues

Les analyses ainsi que la collecte / mise à disposition des données sont rassemblées dans la solution logicielle TwinCAT Analytics

Projet pilote – « Scientific Automation »Choix de solutions « Scientific Automation » concrètes


TwinCAT TF3500 Analytics Logger

TwinCAT TF3520 Analytics Cloud Storage

TwinCAT TF35XX Analytics Workbench

TwinCAT TF3520 Analytics Library

Surveillance des valeurs limites, aussi bien des valeurs numériques qu’analogiques

Analyse temporelle : totale, min., max. et moyenne Surveillance du cycle de vie Calcul RMS Analyse d’état Calcul énergétique

Projet pilote ScAut – Scientific AutomationTwinCAT Analytics

TwinCAT

Realtime State Machine

Analytics Library

VM VMVM

Analytics Cloud Storage


Projet pilote – « Scientific Automation »Combinaison Analytics et IoT possible Optimisations de tous les niveaux mis en réseau dans les Smart Factories

New Machine Old Machine

TwinCAT3Analytics Logger

TwinCAT2Analytics Logger

TwinCAT IoTData Agent

ADS

OPC UA

TwinCAT IoTData Agent

Third Party Machine

Pub

/Sub

Pub

/Sub

Pub

/Sub

Pub

/Sub

AutomationMachine Builder

End User

Working Station - TwinCAT Analytics

Pub

/Sub

Signals from field

Cloud Services

MQTTAMQPOPC UA


Systèmes de production intelligents sur réseauIoT - Communication pour réseaux de production

TwinCAT IoT propose des protocoles standardisés (AMQP, MQTT et OPC UA) pour la communication Cloud l’envoi de notifications Push l’échange des données de processus


TF670x IoT CommunicationTF671x IoT FunctionsTF6720 IoT Data Agent application passerelle pour la connexion aux services Cloud configuration simple sans programmation

TF6730 IoT CommunicatorTF6735 IoT Communicator App

Systèmes de production intelligents sur réseauIoT - Communication pour réseaux de production

Public / Private Cloud

TwinCAT Runtime

246/207/56TF6701 IoT Communication

MatlabC++PLC

246/207/56TF671x IoT Functions

TC IoT Data Agent246/207/56TF6720 Data Agent

246/207/56TF6730 IoT Communicator

AD

S

I/O

Pub

/Sub

Pub

/Sub


Système de production intelligent sur réseau:Industrie 4.0 – Démonstrateur « Scientific Automation »

IoTServices

Cloud ComputingBig DataAnalytics


Système de production intelligent sur réseau :Industrie 4.0 – Démonstrateur « Scientific Automation »


Augmentation de l’efficacité énergétique grâce à la surveillance et à l’analyse de la consommation énergétique des pointes énergétiques de la qualité du réseau de la distribution de phases

Composants utilisés bornes EtherCAT− EL3403

− EL3773

module logiciel : pour analyse

Système de production intelligent sur réseau :Scientific Automation : gestion de l’énergie


Augmentation de la disponibilité par Condition Monitoring des roulements à billes défectueux sont souvent la cause

des arrêts d’installations de production mesure et analyse d’oscillations sur: les stations de fraisages, les mover XTS, les moteurs,

Composants utilisés capteur : capteur d’accélération borne de bus : EL 3632 module logiciel : pour évaluation

Système de production intelligent sur réseau :Scientific Automation : Analyse d’oscillations


Augmentation de la disponibilité par Condition Monitoring la température ainsi que la pression de l’air peuvent donner des

informations sur le degré d’usure et d’encrassement des installations enregistrement de la température grâce à des capteurs surveillance de la pression de l’air grâce à la mesure de la pression

différentielle

Composants utilisés bornes EtherCAT boîtiers EtherCAT module logiciel : pour évaluation

Système de production intelligent sur réseau :Scientific Automation : mesure de la température et de la pression


Sécurité des processus grâce à la surveillance de la pression processus : saisir et transporter des pièces à usiner par le biais d’un

système d’aspiration mesure de la pression différentielle par le boîtier EtherCAT,

directement au niveau du processus

Composants utilisés boîtier EtherCAT EP3744 module logiciel : pour évaluation

Système de production intelligent sur réseau :Scientific Automation : mesure de la pression


Identification du suivi des pièces grâce à l’utilisation de la technologie RFID les pièces à usiner sont équipées d’étiquettes RFID chaque étiquette contient les données des commandes suivi de l’état de production pour chaque commande

Composants utilisés capteur : capteur d’accélération borne de bus EtherCAT EL6001 modules logiciels : − pour évaluation

− TF6600 TC3 RFID Reader Communication

Système de production intelligent sur réseau :Scientific Automation: suivi des pièces


Surveillance des processus grâce aux valeurs d’identification des processus et des machines nombre de pièces produites nombre de cycles de fraisage durée des processus distance totale parcourue pour chaque

mover XTS …

Composants utilisés package logiciel : Analytics

Système de production intelligent sur réseau :Scientific Automation : analyse des données - Analytics


Objectif





Synthèse


Démonstrateur ScAut : surveillance des paliers de roulement sur les broches de perçage, équilibrage des disques et des broches, analyse des possibilités d’utilisation provenant de l’analyse d’ordre

Schirmer: contrôle de bris de foret

Hüttenhölscher: surveillance des paliers de roulement de la broche de perçage, détection de bris d'outil

IMA: analyse d’oscillations du groupe de fraisage des contours

Utilisation de solutions « Scientific Automation »Exemples d’applications – condition de surveillance


Démonstrateur ScAut : consommation énergétique de chaque module, de chaque installation et de l’ensemble de l’installation analyse dans le Cloud

Hüttenhölscher: consommation énergétique de chaque module et de l’ensemble de l’installation unité de mesure portative, mesures chez nobilia

Schirmer: mesure énergétique sur le long terme pour un client coût à l’unité comme argument de vente, stratégies d’optimisation de la consommation énergétique

IMA: enregistrement de l’énergie pour le groupe de fraisage des contours

Utilisation de solutions « Scientific Automation »Exemples d’applications – Power Monitoring

1200 mm

1400

mm


Utilisation des éléments de solutions « Scientific Automation »Mesure d‘énergie sur de sur le long terme

Barre 8 – 07.03.2014 – 4 parties

Procédure de sciage

Temps [s]Air scie VUPuissance

+S3

Flux

de

l’air

[l/m

in

Pui

ssan

ce e

ffect

ive

P [W

]


Procédure à suivre : mesure sur le long terme identification des composants énergivores mise en place de stratégies visant

à réduire la consommation d’énergie

Stratégies : couper les groupes de production lorsqu’il

n’y a pas de production définir différents modes de fonctionnement

Résultat : fonctionnement des modules de sciage sur plusieurs modes 17 % d’économie d’énergie

Utilisation de solutions « Scientific Automation »Exemples d’applications – Power Monitoring


Objectif





Synthèse


réduction de la consommation d’énergie jusqu’à 20 %

réduction des rebuts de 50 % augmentation de la durée de vie des outils de 30 à 40 % amélioration de l’engineering renforcement de la compétitivité

Projet pilote – « Scientific Automation »Bénéfice pour le partenaire pilote ou un tiers


Merci de votre attention !

Beckhoff Automation GmbH & Co. KGSven GoldsteinHülshorstweg 2033415 VerlAllemagne

Tél. : +49 5246 963-5970 Fax : +49 5246 963-95085e-mail : [email protected] : www.beckhoff.de

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