Trojrozměrná mapa ukazující strukturovaný přístup k iniciativám Industrie 4.0

_{RAMI 4.0 je trojrozměrná mapa, která znázorňuje nejdůležitější aspekty iniciativy Industrie 4.0}

RAMI 4.0, Referenční model architektury Industrie 4.0, byl vyvinut Německou asociací výrobců elektrických a elektronických produktů (ZVEI) na podporu iniciativ Industrie 4.0, které pomalu začíná přijímat celý svět. Industrie 4.0 představuje holistický pohled na výrobní podniky, který se zformoval v Německu a staví na mezinárodní spolupráci například s Čínou, Japonskem a Indií. Koncepty, struktura a metody Průmyslu 4.0 se kvůli modernizaci výroby zavádějí po celém světě.

Diskrétní a procesní průmysl

Vývoj RAMI 4.0 se zaměřil na průmyslovou výrobu jako primární oblast použití, včetně diskrétní výroby a procesního průmyslu. Koncepty Průmyslu 4.0 se aplikují na procesní průmysly za účelem dosažení komplexní integrace automatizace, podnikové informatiky a výroby tak, aby bylo možné zlepšit všechny aspekty výroby a obchodu napříč hodnotovými řetězci procesních průmyslů, a tím i zvýšit efektivitu. Mapa pro procesní „Sensor 4.0“, jejímž iniciátorem jsou NAMUR a VDI/VDE ve spolupráci s několika předními lídry v oboru (včetně ABB, BASF, Bayer Technology Services, Bilfinger Maintenance, Endress + Hauser, Evonik, Festo, Krohne, Lanxess, Siemens a Fraunhofer ICT), odráží plán na vytvoření základních stavebních bloků pro zdokonalení architektur systémů procesní automatizace.

V souvislosti s touto aktivitou OPC Foundation a FieldComm Group založily iniciativu, jejímž cílem je vytvořit specifikaci informačního modelu procesní automatizace (PA-DIM) nezávislého na protokolu, založeného na standardu průmyslové interoperability OPC UA. Na této vizi nyní participuje PROFIBUS/PROFINET International, s podporou asociace NAMUR v rámci iniciativy Otevřená architektura (NOA). Cílem je umožnit koncovým uživatelům dramaticky zkrátit čas na implementaci pokročilé analytiky, velkých datových projektů a podnikových cloudových řešení, která závisejí na informacích z tisíců geograficky rozptýlených polních zařízení používajících více protokolů procesní automatizace.

Definice modelu RAMI 4.0

Referenční architektonický model RAMI 4.0 a komponenty iniciativy Industrie 4.0 poskytují společnostem rámec pro vývoj budoucích produktů a obchodních modelů. Model RAMI 4.0 je trojrozměrná mapa, která ukazuje, jak strukturovaně přistupovat k nasazení konceptů iniciativy Industrie 4.0. Hlavním cílem modelu RAMI 4.0 je zajistit, aby si všichni účastníci, zapojení do diskusí a aktivit platformy Industrie 4.0, vzájemně rozuměli. Rámec RAMI 4.0 by měl umožnit identifikovat standardy a na základě toho zjistit, zda jsou zapotřebí nějaké dodatky a změny. Tento model je komplementární k součástem Průmyslu 4.0. Oba výsledky jsou popsány v DIN SPEC 91345 (Referenční model architektury Průmyslu 4.0). DIN (www.din.de) reprezentuje německé zájmy v rámci Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO). Dnes je zhruba 85 procent všech národních standardizačních projektů vytvořeno v Evropě či zahraničí.

Co se týče modelu RAMI 4.0, v glosáři technické komise VDI/VDE-GMA 7.21 Industrie 4.0 je tento referenční model definován jako model, který lze použít obecně k odvození dalších konkrétních modelů. Mnohé příklady takového použití najdeme v oblasti technologií. Nejznámější je sedmivrstvý model ISO/OSI, který se používá jako referenční model pro síťové protokoly. Výhodou použití těchto modelů je sdílené chápání funkce každé vrstvy/prvku a definovaných rozhraní mezi vrstvami.

Důležité charakteristiky

Model RAMI 4.0 definuje architekturu orientovanou na služby (SOA), kde aplikační komponenty poskytují služby ostatním komponentám prostřednictvím komunikačního protokolu po síti. Základní principy SOA jsou nezávislé na dodavatelích, produktech a technologiích. Cílem je rozdělit složité procesy na snadno uchopitelné balíčky, včetně ochrany osobních údajů a zabezpečení informačních technologií (IT).

ZVEI charakterizuje měnící se výrobní systémy. Současné charakteristiky výrobního systému „Průmyslu starého světa 3.0“ jsou:

• hardwarová struktura,
• funkce vázané na hardware,
• komunikace založená na hierarchii,
• izolovaný produkt.

Charakteristiky výrobního systému „Nového světa Průmyslu 4.0“ jsou:

• flexibilní systémy a stroje,
• funkce distribuované prostřednictvím sítě,
• účastníci interagují napříč hierarchickými úrovněmi,
• komunikace mezi všemi účastníky,
• produktová část sítě,
• struktura RAMI 4.0.

Model RAMI 4.0 se skládá z trojrozměrného souřadnicového systému, který popisuje všechny důležité aspekty Industrie 4.0. Tímto způsobem se složité vztahy rozdělují do menších a jednodušších klastrů.

Osa „hierarchických úrovní“

Na pravé vodorovné ose jsou vyneseny hierarchické úrovně z IEC 62264, série mezinárodních norem pro podnikové IT a řídicí systémy. Tyto hierarchické úrovně představují různé funkcionality v rámci podniků nebo výrobních zařízení. (Věnujte pozornost tomu, že norma IEC 62243 vychází z ANSI/ISA-95.) Aby tyto funkcionality mohly reprezentovat prostředí Industrie 4.0, byly rozšířeny o obrobky, označené jako „produkt“, a o připojení k internetu věcí a službám, označené „propojený svět“.

Osa „hodnotového toku životního cyklu“

Levá vodorovná osa představuje životní cyklus výrobních zařízení a produktů na základě normy IEC 62890, Řízení životního cyklu pro systémy a produkty, používané v měření, řízení a automatizaci průmyslových procesů. Dále se rozlišuje mezi „typy“ a „instancemi“. „Typ“ se stává „instancí“, když byl dokončen návrh a prototypování, a byl vyroben skutečný produkt. Model také spojuje všechny prvky a komponenty IT v modelu vrstvy a životního cyklu.

Osa „vrstev“

Šest vrstev na svislé ose popisuje rozložení stroje na jeho vlastnosti, strukturovaně vrstvu po vrstvě, tj. virtuální mapování stroje. Taková zobrazení pocházejí z informačních a komunikačních technologií, kde se vlastnosti složitých systémů běžně rozdělují do vrstev.

V rámci těchto tří os lze mapovat všechny zásadní aspekty Industrie 4.0, což umožňuje podle tohoto modelu klasifikovat objekty, jako jsou stroje. Pomocí modelu RAMI 4.0 lze tedy popsat a implementovat vysoce flexibilní koncepty Industrie 4.0. Tento model umožňuje postupnou migraci ze současnosti do světa Industrie 4.0.

Výhody modelu RAMI 4.0

Tento model integruje různé uživatelské perspektivy a poskytuje obecný způsob vidění technologií Industrie 4.0. Díky modelu RAMI 4.0 lze řešit požadavky oborů – od automatizace výroby a strojírenství až po procesní inženýrství – v rámci průmyslových asociací a standardizačních komisí. Model RAMI 4.0 je cestou, jak porozumět standardům i aplikacím.

RAMI 4.0 lze považovat za mapu řešení v rámci Industrie 4.0. Poskytuje základní orientaci ve stanovení požadavků jednotlivých oborů v souladu s národními a mezinárodními standardy, a tím dovoluje lépe definovat a dále rozvíjet iniciativu Industrie 4.0.

Výzva

Příliv nových technologií dramaticky zlepšuje výrobu. Pokud se toto má dít efektivně, je nutné plánovat. Model RAMI 4.0 zde hraje roli ústředního bodu pro pochopení celého výrobního a dodavatelského řetězce.

Bill Lydon