Компании Industry 4.0 — KUKA AG

KUKA AGKUKA — немецкая компания, производитель промышленных роботов.

Штаб-квартира находится в Аугсбурге.

Компания является одним из трёх ведущих поставщиков промышленных роботов для автомобильной промышленности на мировом и ведущим поставщиком на европейском рынке.

«KUKA» — товарный знак немецкого производителя промышленных роботов, без сомнения входящего в тройку мировых лидеров отрасли.

KUKA предлагает широкий ассортимент промышленных роботов —

  • Шестиосевые роботы практически всех размеров с разной грузоподъемностью, радиусом действия и в разных вариантах, включая роботов бывших в эксплуатации
  • Роботы легкой конструкции для непосредственного взаимодействия человека и робота
  • Роботы, устойчивые к воздействию высоких температур и загрязнений, для работы в экстремальных условиях
  • Межпрессовые системы с большим радиусом действия для загрузки и выгрузки крупных деталей в прессовых линиях
  • Роботы-палетоукладчики для выполнения различных задач по манипулированию
  • Сварочные роботы, рассчитанные на точность и максимальную подвижность
  • Консольные роботы во всех исполнениях.

Крупнейшими российскими потребителями продукции KUKA являются автомобильные концерны ОАО «АвтоВАЗ», ОАО «ГАЗ», «КамАЗ». Значительное количество промышленных роботов KUKA эксплуатируется малыми компаниями и индивидуальными предпринимателями.

Industrie 4.0 и KUKA AG

На первой странице официального сайта вы прочтете что компания KUKA AG видит себя пионерам и ведущей компанией в области разработки робототехнических систем эпохи Industrie 4.0. KUKA AG — понимает под Industrie 4.0. — умное производство – т.е.  непрерывном взаимодействие цифрового и реального мира. Как генератор идей и пионер Industrie 4.0, KUKA реализует это преобразование, в основном, в интеллектуальном производстве с сетевой структурой.
Предпосылки Industrie 4.0 
  • практически любая бытовая техника снабжена технологиями взаимодействия с другими физическими объектами и с внешней средой
  • все электронные устройства могут взаимодействовать с Интернетом

Все эти факты свидетельствую о процессе дигитализации, т.е. перевода информации в цифровую форму. В свою очередь, данный факт свидетельствует о том, что облачная обработка данных и большие массивы данных позволят значительно ускорить процесс дигитализации.

KUKA AG считает, что с наступлением эпохи Industrie 4.0 будет создан совершенно новый мир производства, где будут использоваться платформы, обеспечивающие гибкое управление производственными процессами, их автономную оптимизацию и адаптацию к внешним воздействиям.

KUKA AG считает —

  • производственные процессы и мощности можно будет заказывать в Industrie 4.0 щелчком мыши, как потоковое воспроизведение музыки.
  • при производстве в качестве услуги оплата будет осуществляться за работу машины.
  • будет приобретаться не сама машина, а ее мощность.
  • облака позволят предприятиям гибко реагировать на мощностные потребности и товарные потоки.
  • Industrie 4.0 будет  влиять на сами машины, они станут чувствительней, независимей, мобильней и проще в обслуживании.
  • роботы будут умны в достаточной степени, что бы понимать язык и жесты человека.
  • роботы становятся ежедневным помощником человека в заводских цехах.

KUKA AG и роботы в эпоху Industrie 4.0 —

  • Робот ключевой элемент Industrie 4.0.
  • Роботы компактны и мобильны, когнитивны и объединены в сеть.
  • Роботы становятся ежедневным помощником человека.

 Техническая концепция KUKA Digital Domains

UI, HMI & app layerПользовательский уровеньHMI (человеко-машинные интерфейсы) — позволяют клиентам получать доступ к данным платформы IoT и результатам анализа и выполнять необходимые действия оператора по управлению.
CLOUDОблачные цифровые решенияхранение больших объемов данных
EDGEТехнология обработки данных на переферийных устройствахТехнология обработки данных на переферийных устройствах
SHOPFLOORПроизводственные цехавыполнение задачи полученной в процессе обработки данных

UI, HMI & app layer —  уровень

UI — взаимодействие человека с сайтом. Дизайн пользовательского интерфейса (UI) – это дизайн кнопок, полей ввода, форм заявки – всех точек взаимодействия пользователя с сайтом.

HMI (Human-machine interface) — это мониторы, графические панели, которые устанавливаются локально на пультах управления и шкафах автоматики. В широком смысле, HMI —  охватывает инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие человека-оператора с управляемыми им машинами. Человеко-машинные интерфейсы являются типичной частью графической программы, использующейся для контроля, визуализации, управления и изменения специфического процесса или механизма. 

Аpp layer — протокол прикладного уровня (Application layer) — протокол верхнего уровня сетевой модели OSI, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя иметь доступ к сетевым службам, таким, как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты.  Application layer является интерфейсом между приложением (участником информационного обмена, источником данных) и средой передачи, т.е. уровнями с 1 по 6 эталонной модели взаимодействия открытых систем. Примечательно, что уровень 7 в действительности не содержит приложение, а лишь предоставляет интерфейс к среде передачи для приложения, которое не относится к модели OSI.

UI, HMI & app layer уровень в иерархии концепции KUKA Digital Domains — основа для интеллектуальных приложений и человеко-машинных интерфейсов.

Человеко-машинные интерфейсы (HMI) позволяют клиентам получать доступ к данным платформы IoT и результатам анализа, а также, выполнять необходимые действия оператора по управлению системой. Интерфейс между облаком и устройствами HMI, также реализован с помощью открытых и документированных API (описание способов, которыми одна компьютерная программа может взаимодействовать с другой программой) — известных в данном случае как RESTful API.

Таким образом, партнеры по сообществу и другие клиенты KUKA могут программировать свои собственные приложения для любых пользовательсиких устройств и оценивать данные, в соответствии с их требованиями. Приложения могут иметь очень компактный дизайн и использоваться для узкоспециализированных и, возможно, специфичных задач.

Однако в равной степени возможно реализовать сложные приложения с широким спектром функций. На практике требования сильно различаются в зависимости от отрасли, индивидуальных производственных решений и корпоративных структур.

Практически никаких ограничений не установлено — все открыто, от записи рабочего времени до оптимизации энергопотребления технологических процессов.

KUKA уже обладает обширным опытом и специализированным персоналом в области разработки приложений, так как у KUKA есть постоянная потребность в разработке подобных приложений для роботов. Это отражено, например, в руководстве для программирования пользовательских интерфейсов, которое поддерживает интуитивную работу всех HMI, —  API RESTful

API RESTful — позволяет партнерам в производственной экосистеме KUKA реализовывать необходимые им приложения, разработанные в соответствии с их собственными идеями. Таким образом, компании могут не только получать доступ к своим собственным производственным данным, но также анализировать и оценивать их с помощью установленных микроуслуг от KUKA и других сторонних поставщиков. В будущем компании из всех секторов, таких как системные интеграторы, производители процессов, оборудования и программного обеспечения, OEM-производители и стартапы, будут расширять свои продукты и особенно свои услуги соответствующими приложениями. Этот сценарий стал возможен благодаря KUKA Marketplace с его App Store: здесь можно купить и загрузить запрограммированные лучшие практические решения, что дает создателям возможность продавать свои ноу-хау в глобальном масштабе.

KUKA предоставляет клиентам структурированную платформу и широкие возможности, которое несут в себе все необходимые инструменты для быстрой и эффективной интеграции решений Industrie 4.0.

CLOUD — уровень.

CLOUD — облачные вычисления (cloud computing), это совокупность нескольких IT-ресурсов. В состав облака могут входить сервера, каналы связи, сетевое оборудование, дисковое пространство и различное ПО. Главная цель создания облачных систем – передача доступа к хранящимся в облаке данным определённому кругу пользователей. Главные преимущества — возможность систематизации информации, надёжная защита данных и сохранение быстрого доступа к ним.

Облачными хранилищами являются такие интернет-сервисы, как: Dropbox, OneDrive, Google Drive, iCloud, Яндекс.Диск, Облако Mail.Ru.

Платформа Internet of Things (платформа IoT)

Поскольку в будущем все производственное оборудование будет взаимодействовать с периферией через стандартизированные протоколы, эти данные теперь могут отпровляться в облако. В этом контексте облако — это компьютерная инфраструктура, предоставляемая такими провайдерами, как Microsoft или Amazon, в форме «Инфраструктура как услуга» (IaaS).

Платформа IoT, в свою очередь, описывает платформу в одной из этих облачных инфраструктур — «Платформа как услуга» (PaaS). Полезно знать: платформа IoT KUKA Cloud не зависит от облаков и поэтому может работать в любой инфраструктуре. Поэтому клиент может свободно выбирать, должно ли это быть частное облако, публичное облако («где угодно» в Интернете) или на территории клиента. На этой платформе работают так называемые микросервисы, такие как, например, проверка подлинности, ролевые концепции, хранение и обработка больших данных и т. д. Он также обеспечивает такие функции, как искусственный интеллект, прогнозное обслуживание и анализ событий. Платформа IoT позволяет системным операторам обрабатывать данные от их производящих объектов и адаптировать процессы на основе полученных результатов.

KUKA приспосабливает свои разработки платформы IoT к требованиям MSE в области машиностроения и системотехники. Платформа доступна для предприятий из всех секторов и может использоваться на всех рынках. Таким образом, партнеры KUKA, могут полностью сосредоточиться на своей основной компетенции и могут получить доступ к установленным микросервисам через платформу IoT KUKA. Кроме того, наши партнеры и сторонние поставщики услуг по программированию и оптимизации отдельных компонентов или процессов также могут быть интегрированы. Таким образом, развивается сообщество, основанное на партнерстве, которое способствует оптимизации компонентов, процессов и производственных операций через общую техническую платформу.

EDGE — уровень.

EDGE — граничные вычисления, — это форма облачных вычислений, но в отличие от традиционных архитектур, которые централизуют вычисления и хранение данных в едином центре обработки данных, edge computing “выталкивает” вычислительные ресурсы на периферийные устройства. Таким образом, только результаты обработки данных должны быть переданы по сетям. В некоторых ситуациях это обеспечивает результаты с требуемой точностью при потреблении гораздо меньшей пропускной способности сети. EDGE  — это вычислительные ресурсы (например, серверы, СХД, ПО и сетевые подключения), которые развертываются по периметру предприятия. Для этого большинство организаций проводит децентрализацию вычислительных ресурсов, часть из которых переводится из центральных ЦОДов на удаленные объекты типа офисов, торговых точек, клиник или заводов.

SHOPFLOOR —  уровень.

SHOPFLOOR, производственные цеха — будучи первопроходцем, KUKA разработала открытые, функционально совместимые и модульные уровни архитектуры и платформы для будущей интеллектуальной фабрики, которые обеспечивают эффективное сближение традиционной автоматизации с облачными технологиями. Соответственно, каждая передача данных начинается с производственного компонента или процесса, чья система управления и датчиков взаимодействует с периферийным оборудованием по определенным протоколам и системам шин. EDGE обеспечивает интерфейс связи между сотовой сетью (операционные технологии, OT) и всеобъемлющей сетью IT (информационные технологии). Данные уже консолидированы, сжаты и зашифрованы на локальном периферийном оборудовании перед передачей в облако.

Тенденция может быть выявлена ​​во всех облачных провайдерах, в которых типичные облачные функции, такие как обработка событий, смещены к краю, чтобы повысить близость к процессу и обеспечить более прямую и быструю реакцию в режиме реального времени. В конечном итоге это приведет к усилению централизации задач управления и регулирования в облаке, а не к их распределению по различным устройствам автоматизации в децентрализованных местах. Таким образом, этот край является критически важным уровнем для соединения реальных «вещей» в цехе с практически бесконечными вычислительными ресурсами и хранилищами в облаке.

Они также могут быть включены в новый цифровой мир Industrie 4.0 через интеграцию периферийных шлюзов в существующие производственные установки «коричневого поля». В отличие от этого, при планировании новых установок «с нуля», этот EDGE допускает совершенно новые архитектуры управления, в которых EDGE с высокими вычислительными возможностями и мощностью в реальном времени выступает в качестве центрального контроллера ячейки. Поскольку пограничный уровень взаимодействует между вещами и облаком, компоненты освобождаются от требований, предъявляемых к облачной связи, таких как безопасность, вычислительная мощность, требования к памяти и т. Д., И в то же время усиливаются из-за отсутствия ранее облачных совместимых протоколов связи.

Эти сервисы напрямую интегрированы в компактные и, что еще важнее, надежно встроенные компьютерные системы в производственной среде для обеспечения доступности нескольких ячеек и компонентов. Для конечных потребителей и, следовательно, операторов сотовой связи и системы важно, чтобы доступ к данным их процессов был обеспечен за счет минимально инвазивной интеграции границ. Поэтому KUKA решительно выступает за стандартизацию и открытость интерфейсов, чтобы все производственные «вещи» могли взаимодействовать с облаком через один и тот же EDGE. С этой целью KUKA входит в состав созданных комитетов и продвигает OPC UA как стандартизированный протокол связи.

На сегоднешни момент  KUKA , передовая организация в области стандартов Industrie 4.0.