En presentation av IVLs projektresultat som är processindustrinära, miljöprocesstillämpningar och som även handlar om processdesignproblem för långsiktig hållbarhet Vi kommer visa ett par exempel på dessa samt visar delar av vårt arbete med feldektionsmetoder av processgivare. Vi presenterar koppling med teknologier, vad man kan göra med hjälp av dem. Dessa berör både Industri 4.0 samt Underhåll 4.0.
Molntjänster för effektiva processer samt feldetektion av processensorer för ett effektivare underhåll
1. Molntjänster för effektiva
processer samt feldetektion av
processensorer för ett effektivare
underhåll
Anders Björk1 och Oscar Samuelsson1,2
1 IVL Svenska miljöinstitutet
2 Uppsala Universitet
3. Outline
DEMI ett exempel på molntjänster
– Bakgrund
– Optimering av tryckluftssystem
– Tekniken för att lösa detta
– Värmebehandling av stål
– Kylkanaler i plastgjutningsformar
Historik
OPC
Webtjänster-webservices
Diagnostik på Avloppsreningsverk
– Strategier
– Exempel 1-2
– Framtid tillämpning
Summering
4. DEMI ett exempel på molntjänster
Den energi som återgår för olika enhetsoperationer vid tillverkning i
fordons- och verkstadsindustrin är stor. Projektet syftade till att
genom mjukvarustöd minska energin genom förbättrad design och
produktionen.
För att minska Europas energiförbrukning och därmed
klimatpåverkan samt öka europeiska industrins konkurrenskraft
Metoder och angreppssätt
– Tillämpa Ambient Intelligence samt TRIZ för utvecklingsarbetet.
– Tillämpa en mjukvaruarkitektur för att kunna reducera energi-förbrukning vid
tillverkning under både design och produktions-stadiet.
– Utveckla fyra/fem löst kopplade mjukvarutjänster (SOA):
Energy Dependency Selector, Energy Monitoring Setup, Energy Simulator,
Energy Analyser samt Eco-knowledge” repository
Testa dessa tjänster i tre fallstudier.
5. DEMI
Optimering av Tryckluftssystem
Ett tryckluftsystem består vanligen av
– Kompressorer
– Filter
– Torkar
– Tankar
– Rörsystem
– Ventiler
– Regulatorer
En designer har typiskt många olika alternativ för varje position i
konfigurationen, vilket lätt gör man kan få över 1000 möjliga
kombinationer för ett system
6. DEMI
Optimering av
Tryckluftssystem
• Öppna
konfigurationer
• Okända system,
kända delsystem
• Få styrbara variabler
• Randvillkor & bivillkor
• Målvariabler
Energy and LCC Optimised Design of Compressed Air Systems: A Mixed Integer Optimisation Approach
with General Applicability, Computer Modeling and Simulation, Friden, Håkan; Bergfors, Linus; Björk, Anders;
Mazharsolook, Ebrahim, http://doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/UKSim.2012.74
9. DEMI
Värmebehandling av stål
• Stängda
konfigurationer
• ”Känt” system, okänt
bivillkor
• Styrbara variabler
• Målvariabler
Heat Treatment Process Energy Efficient Design and Optimisation , I. Mendikoa, M. Sorli, A. Armijoa, L.
García, L. Erausquin, M. Insunza, J. Bilbao, H. Friden, A. Björk, L. Bergfors, R. Skema, R. Alzbutas,
T. Iesmantas, doi:10.1016/j.proeng.2013.08.220
11. Men vad kunde man göra med gammal beprövad
teknik. FTP & textfiler 2006…
Reagens trycks in en torpedo car
Svårt att förutsäga resultatet av behandlingen
Dyrare ta bort svavel senare i processen.
Behövdes att operatörsvänligt verktyg för att mer precist beräkna
mängden reagens
Detta är v arken Big data i dagens betydelse
eller sakernas internet (IoT).
12. OPC
OPC, togs fram i mitten av 1990-talet
– Syfte att lösa integrationen mellan PC-klienter och automationsenheter.
– Bygger på samma teknik som gjorde det möjligt i tidigare versioner av
Microsoft Office att bädda in Excelblad i ett Word dokument.
– Inte enkelt få detta fungera genom brandväggar…
OPC-UA, första specifikationen 2006
– Funktionalitetsområdet ökades till att inkludera Enterprise interoperabilitet.
Så från fältnivå ända upp till affärsplanerings- och rapporteringssystemen.
– Även tvärs olika hårdvaruplattformar och även gjort för geografiskt
spridning.
– OPC-UA (Unified Architecture) är designat från grunden för att vara
plattformsoberoende.
– Går att få säkert lättare, använder certifikat för kryptering
– Bygger på webtjänstteknik.
What is OPC? UA in a Minute
https://www.youtube.com/watch?v=-tDGzwsBokY
13. Websida vs webtjänst
Websida Webtjänst
Datorer pratar med varandra
Frågar om information genom
använda metoder
Metoder i detta fall
– HämtaTelefonNr (’Samulelsson’)
– HämtaJobbBeskrivning
(’Samulelsson’)
– Hämta(’Samulelsson’)
Designad för att människor ska
läsa av den grafiskt
14. Vad är en webtjänst eller web service?
En webtjänst (Service) är en tjänstemjukvara är åtkomlig via
Internet protokoll på intra -eller inter-nät
Mjukvaran som använder webtjänsten kallas en klient. Den kan
finnas på vilken maskin som helst på internet.
Servicen och klienten kan vara programmerad i olika
programmeringspråk! (C#, Java, C++, R, LabVIEW..)
Kommunikationen ,www är ofta HTTP med XML, JSON
eller kan vara TCP
15. Nya protokoll och dataformat för mindre
overhead för datatransport
Ett av problemen med XML är att en mycket stor del av
dokumentet består beskrivning av innehållet
JSON
Binär JSON
MQTT (formerly MQ Telemetry Transport)
JSON
{"age" : 12, "name" : "Danielle"}
XML
<person> <age>12</age> <
name>Danielle</name> </person>
16. Diagnostik av sensorer på reningsverk
-reningsverken är Sveriges största biologisk processindustri
26. Identifiera normal kvot (från normala data)
Detecting anomalous air flow-ammonia load ratios, using Gaussian process regression,
Watermatex proceedings 2015. Samuelsson, O., Zambrano, J., Björk, A, Chistiakova, T. and Carlsson, B.
30. Statliga program som supportar
Industri 4.0 och Underhåll 4.0
Vinnova
Strategiska innovationsprogram
– PiiA Processindustriell IT och automation
– Produktion2030
– IoT Programmet
– IQ Samhällsbyggnad
– Troligen även ReScource
– Finns även mindre delar i andra program
Utmaningsdriven innovation
SSF Strategiska forskningsstiftelsen
Programmet generiska produktionsmetoder
IVL är gärna med utvecklar och utför forskningsprojekt mot både Industri 4.0 och Underhåll 4.0.
Vi har utfört många projekt med liknande innehåll tidigare och arbetar även IoT-projekt nu.
För Vinnova programmen gäller ofta att företag motfinansierar forskningsinstituts kostnader
genom insats av egen tid.
31. Summering
Molntekniken är här och gör det lättare att bygga
mjukvarulösningar
– För att öka hållbarheten i produktionsprocesserna
– För att underlätta underhållsarbetet
Molntekniken behöver inte betyda Internet
– Använda molnteknik innanför brandväggarna kan göra det säkrare
Sätt användarna i fokus
– Håll det enkelt
Tips börja labba med teknikerna och idéer som löser verkliga
problem
– Som till exempel feldetektion
Det är både enklare och svårare än man tror
Kunskap finns på institut och universitet dra nytta av det!
Program för FoU stöd finns!
32. Tack för er uppmärksamhet!
Kontakta oss gärna om hur vi kan hjälpa er att komma vidare
med Underhåll 4.0 eller Industri 4.0!
Anders Björk, 010-788 65 72,
anders.bjork@ivl.se
Oscar Samuelsson, 010-788 66 64
oscar.samuelsson@ivl.se
Samarbetspartners:
Följ IVL på LinkedIn