Projet pilote «Scientific Automation » Intégration de … · 2016-09-15 · Projet pilote...
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Projet pilote « Scientific Automation »Intégration de connaissances scientifiques dans l’automation standard
Sven GoldsteinProduct Manager TwinCAT – Beckhoff Automation
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Objectifs
Recherche tout au long de la chaîne de création de valeurs
Scientific Automation
Exemples d’applications
Projet pilote« Scientific Automation »
Synthèse
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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
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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)
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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 »
?? ….
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Objectif
Recherche tout au long de la chaîne de création de valeurs
Scientific Automation
Exemples d’applications
Projet pilote« Scientific Automation »
Synthèse
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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
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Objectif
Recherche tout au long de la chaîne de création de valeurs
Scientific Automation
Exemples d’applications
Projet pilote« Scientific Automation »
Synthèse
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Système de production intelligent sur réseau:Industrie 4.0 – Démonstrateur « Scientific Automation »
IoTServices
Cloud ComputingBig DataAnalytics
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Système de production intelligent sur réseau :Industrie 4.0 – Démonstrateur « Scientific Automation »
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Objectif
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Scientific Automation
Exemples d’applications
Projet pilote« Scientific Automation »
Synthèse
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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
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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
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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
]
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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
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Projet pilote« Scientific Automation »
Synthèse
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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
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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