Salah satu perkembangan utama yang terkait dengan kemunculan Industrial Internet of Things (IIoT) dan Industri 4.0 adalah meluasnya penggunaan sensor di seluruh sistem otomasi, termasuk komponen pneumatik. Sensor menjadi lebih kecil, lebih ringan, dan lebih mudah digunakan di berbagai komponen pneumatik, memungkinkan pengukuran suhu, tekanan, laju aliran, waktu siklus, laju respons katup, dan sebagainya.

Bahkan perangkat yang paling sederhana pun dapat memberikan informasi penting di beberapa titik. Pembuat mesin di banyak industri merespons pertumbuhan IIoT dengan menambahkan sensor pengumpulan data ke peralatan mereka, dengan data yang dihasilkan tersedia untuk analisis dan, saat sistem menjadi lebih maju, diubah menjadi informasi yang dapat ditindaklanjuti.

Pabrikan menemukan bahwa IIoT bukanlah sebuah revolusi melainkan evolusi bertahap menuju komponen, mesin, dan sistem cerdas yang telah terjadi selama beberapa tahun terakhir.

Pneumatik telah ditetapkan sebagai teknologi di industri yang cocok dengan kemampuan IIoT.

Salah satu perkembangan utama yang terkait dengan kemunculan Industrial Internet of Things (IIoT) dan Industri 4.0 adalah meluasnya penggunaan sensor di seluruh sistem otomasi, termasuk komponen pneumatik. Sensor menjadi lebih kecil, lebih ringan, dan lebih mudah digunakan di berbagai komponen pneumatik, memungkinkan pengukuran suhu, tekanan, laju aliran, waktu siklus, laju respons katup, dan sebagainya. Bahkan perangkat yang paling sederhana pun dapat memberikan informasi penting di beberapa titik.

Pembuat mesin di banyak industri merespons pertumbuhan IIoT dengan menambahkan sensor pengumpulan data ke peralatan mereka, dengan data yang dihasilkan tersedia untuk analisis dan, saat sistem menjadi lebih maju, diubah menjadi informasi yang dapat ditindaklanjuti. Pabrikan menemukan bahwa IIoT bukanlah sebuah revolusi daripada evolusi bertahap menuju komponen, mesin, dan sistem cerdas yang telah terjadi selama beberapa tahun terakhir.

Faktanya, pneumatik sudah ditetapkan sebagai teknologi canggih yang cocok dengan kemampuan baru ini, memberi perusahaan pemahaman yang lebih dalam tentang kinerja operasional peralatan mereka yang sebenarnya. Misalnya, OEM dapat menggunakan kemampuan pneumatik untuk memantau status pengoperasian sistem pneumatik, menganalisis data tersebut, dan melaporkan operasinya, sumber daya yang digunakan, efisiensi energi, dan banyak lagi. Sensor yang sama juga dapat memberikan informasi yang andal tentang aktuator, katup, dan perangkat lain tanpa melibatkan pengontrol mesin.

Selain itu, pembuat mesin dapat memanfaatkan kemampuan IIoT untuk meningkatkan kemampuan diagnostik ekstensif komponen pneumatik untuk mengukur parameter penting termasuk seperti kecepatan silinder. Ini memberikan informasi pemeliharaan prediktif untuk mencegah waktu henti yang tidak direncanakan.

Modul monitor pneumatik pintar memberikan pengguna informasi yang andal tentang status keausan aktuator pneumatik, katup, dan perangkat lain, serta efisiensi energi sistem pneumatik.

Manfaat IIoT Pneumatik

Pneumatik menawarkan beberapa manfaat utama dalam lingkungan IIoT, termasuk:

Pemeliharaan prediktif

Pemeliharaan adalah tempat kemampuan IIoT pneumatik benar-benar bersinar. Bagaimanapun, keausan adalah fakta kehidupan di lingkungan industri mana pun. Program pemeliharaan prediktif dan preventif sangat penting untuk mengelola siklus hidup peralatan secara efisien dan memaksimalkan efektivitas peralatan secara keseluruhan (OEE) dan dengan demikian meningkatkan laba atas investasi.

Dengan menggunakan data yang sesuai dari data yang dianalisis sensor IIoT, misalnya, teknisi dapat memprediksi bahwa peredam kejut di ujung aktuator memburuk dengan mencatat peningkatan kecepatan langkahnya, meskipun hanya beberapa milidetik. Mengetahui peralatan mana yang perlu dirawat, personel pabrik dapat mengganti komponen yang rusak atau usang dengan penghentian mesin yang lebih pendek dan lebih sedikit yang tidak direncanakan.

Keamanan

Pneumatik sudah mencakup beberapa fitur dan komponen keselamatan untuk melindungi operator dan peralatan, mencegah waktu henti, meningkatkan keandalan, dan memperpanjang umur operasional. Dengan IIoT, pneumatik menggunakan kemampuan baru dalam pelacakan dan pengukuran. Ini memberikan wawasan yang bagus tentang operasi alat berat dan kinerja komponen dan subsistem.

Dengan wawasan ini, muncul peluang yang lebih lengkap untuk memantau keselamatan alat berat dan melindungi orang dan peralatan dengan lebih baik dari bahaya.

Misalnya, sebuah mesin memiliki tirai lampu pengaman yang mengendalikan katup dan waktu respons katup berubah dari 30 mdtk menjadi 50, atau bahkan 70 mdtk, sebelum katup mencapai akhir siklus penggantiannya. Ini dapat menimbulkan bahaya keselamatan karena akan membiarkan operator masuk lebih jauh ke bagian berbahaya dari siklus hidup alat berat sebelum respons keselamatan dapat dilakukan. Penurunan waktu respon katup (dan waktu respons peringatan yang sesuai) adalah jenis informasi keselamatan yang berguna yang akan ditangkap, dianalisis, dan dilaporkan oleh kemampuan IIoT secara proaktif.

OEE

Nilai tertinggi dari teknologi apa pun adalah bagaimana teknologi itu meningkatkan laba dan membayar kembali biayanya. Komponen kontrol berkemampuan IIoT seperti smart pneumatics menghasilkan data tingkat komponen yang membuat perhitungan OEE dan Total Cost of Ownership (TCO) sistem produksi menjadi lebih akurat.

Efisiensi Energi

Efisiensi energi adalah komponen penting dari daya tarik IIoT bagi produsen. Gerbang tepi IIoT dengan kemampuan komputasi dapat dengan jelas menunjukkan di mana dan bagaimana konsumsi udara terkompresi berubah. Ini membantu pengguna menentukan lokasi kemungkinan kebocoran. Selain itu, ini memungkinkan pengguna menentukan titik operasi yang optimal, mencocokkan pekerjaan yang harus dilakukan dengan jumlah energi yang dipasok dengan tepat. Mempertahankan keseimbangan itu menghemat uang dan meminimalkan keausan pada komponen dan mesin.

Fleksibilitas Manufaktur

Pneumatik berkemampuan IIoT memperluas fleksibilitas manufaktur peralatan. Semakin banyak bisnis yang mendukung penyesuaian produk mereka. Pergantian dan variasi produk lebih sering dan membutuhkan peralatan manufaktur yang dapat berubah tanpa mengorbankan kualitas. Untuk membantu dalam hal ini, mesin dapat dirancang dengan mudah dan mulus untuk memasok tekanan yang berbeda untuk posisi perkakas yang berbeda dan urutan untuk fleksibilitas, sehingga memungkinkan berbagai bagian diproses pada mesin yang sama.

Pneumatik cocok untuk kemampuan IIoT baru. Misalnya, dapat membuat perusahaan pengemasan tahu lebih banyak tentang kinerja peralatan pneumatik di lini pengemasan. Hal ini juga tentu dapat mendukung optimalisasi kinerja pneumatik di seluruh jenis industri.

IIoT di Lingkungan Pneumatik

Penginderaan dan pengukuran terjadi di seluruh mesin otomatis. Pneumatik yang diaktifkan IIoT dapat digunakan di berbagai bidang otomatisasi, termasuk:

Penginderaan

Sirkuit pneumatik sudah berisi sensor untuk umpan balik, tetapi sekarang dapat dipantau oleh perangkat yang mendukung IIoT. Ini akan memungkinkan pengguna meningkatkan produksi di setiap tahap dalam mesin pneumatik. Sensor dapat mengukur suhu, tekanan, laju aliran, waktu siklus, posisi, laju respons katup, dan banyak lagi. Misalnya, sensor yang diaktifkan IIoT dapat mengukur kehilangan tekanan dan mengirim peringatan ketika tingkat kebocoran melebihi nilai yang telah ditentukan. Ini akan memungkinkan pengguna mengidentifikasi kebocoran yang berlebihan lebih awal dan mengatasinya sebelum menjadi masalah utama, semua tanpa mengubah program atau proses pengontrol mesin.

Pemantauan

Tingkat kualitas manufaktur tertinggi membutuhkan pemantauan konstan dan kontrol tanpa henti atas setiap langkah produksi. Misalnya, perusahaan yang membangun komponen otomotif ingin mengetahui gaya, tekanan, dan posisi yang tepat dari silinder pneumatik yang menggerakkan alat pemasangan bantalan. Mereka ingin urutan didokumentasikan sehingga mereka dapat menentukan bulan kemudian jika komponen sedang dibuat dengan presisi yang sama seperti yang pertama dari jalur.

Tanpa data sensor akurat yang menunjukkan kehilangan tekanan pada suplai udara, teknisi mungkin tidak mengetahui bahwa ada masalah dengan perangkat mereka. Seperti pada ilustrasi bantalan di atas, mereka harus menyelidiki apakah bantalan diproduksi dengan benar atau apakah perangkat yang memasukkan produk ke dalam mesin tidak sinkron karena komponen yang perlu diperbaiki. Pemantauan pneumatik yang diaktifkan IIoT dapat membantu operator mengidentifikasi saat ada masalah dan, pada akhirnya, komponen pneumatik mana.

Komunikasi Jaringan Industri

Protokol komunikasi yang terbuka, berkinerja tinggi, dan tersedia secara global sangat penting untuk IIoT. Protokol kontrol deterministik telah ada selama beberapa dekade. Namun, protokol ini dirancang untuk data I/O (kontrol) waktu nyata, tidak harus untuk informasi diagnostik dan prognostik yang dihasilkan dan digunakan oleh perangkat IIoT.

OPC Unified Architecture (OPC UA) adalah standar pertukaran data OPC Foundation. Itu dibangun di atas protokol OPC sebelumnya untuk memastikan transfer informasi yang aman dan andal dari produsen dan platform-independen. OPC UA memungkinkan akses mudah ke berbagai data perangkat dari aplikasi resmi tanpa mengganggu data I/O (kontrol) real time deterministik infrastruktur jaringan.

OPC UA distandarisasi dalam IEC 62541 dan ditetapkan sebagai standar komunikasi terkemuka untuk aplikasi IIoT. Arsitektur OPC UA sangat serbaguna dan fleksibel dan menawarkan akses ke data yang membawa informasi historis, bersama dengan layanan dasar untuk akses data, alarm, dan acara. Layanan ini dapat dilengkapi dengan model informasi (misalnya, untuk teknologi fluid), dan untuk fungsi dan informasi khusus pabrikan.

Gerbang

Pabrikan pneumatik seperti Janatics Didactic telah mengembangkan "gerbang komputasi tepi" yang mengumpulkan, menganalisis, dan melaporkan metrik kinerja utama dari beberapa perangkat pneumatik. Ini dapat digunakan oleh pengguna akhir dan menawarkan keunggulan kompetitif bagi OEM mesin dengan membiarkan mereka menggunakan kemampuan dukungan IIoT peralatan mereka di mana pun di dunia.

Gateway komputasi tepi memudahkan penerapan solusi IIoT dengan beroperasi secara independen dari arsitektur kontrol yang ada dan menggunakan OPC UA, MQTT, email, dan jalur lain untuk mengirimkan peringatan prognostik untuk data kinerja tingkat sistem dan perangkat ke server lokal atau awan di luar lokasi.

Dengan demikian, gateway dapat memberikan informasi yang dapat diandalkan tentang kinerja peralatan kepada pengguna; keadaan keausan aktuator, katup, dan komponen lainnya; dan efisiensi energi sistem pneumatik, semuanya tanpa melibatkan pengontrol mesin. Kemampuan analitik yang dapat diprogram dari gateway dapat mendeteksi kapan batas kritis mesin atau perangkat akan tercapai dan memberi pengguna kesempatan untuk intervensi awal tanpa kehilangan waktu produksi. Selain itu, data sensor yang dikumpulkan melalui modul I/O berkemampuan IIoT menyediakan beberapa cara lain untuk meningkatkan area penting seperti efisiensi energi.

Elektronik Pada Katup

Teknisi dan pengguna akhir akan mendapat manfaat dari akurasi yang lebih besar yang dimungkinkan dengan memantau kinerja di katup, terutama jika informasi tersebut mencakup opsi perawatan prediktif untuk mencegah waktu henti atau kegagalan unit. Sayangnya, kondisi keausan katup sulit ditentukan dari luar, dan sensor internal tambahan tidak selalu menjadi pilihan karena akan meningkatkan ukuran katup dan menambah biaya.

Namun, menggunakan gateway IIoT, memungkinkan produsen pneumatik mengevaluasi masa pakai katup dengan melacak jumlah siklus katup. Dengan menggunakan algoritma penghitung siklus, pengguna dapat menentukan persentase siklus hidup katup yang hilang dan memprediksi berapa banyak yang tersisa. Ini memungkinkan pengguna proaktif menjadwalkan pemeliharaan prediktif dan menghindari waktu henti yang tidak direncanakan.

Silinder

Silinder sering menggunakan peredam kejut eksternal, terutama saat memindahkan beban besar dengan cepat. Tetapi peredam kejut yang aus dapat meningkatkan keausan dan getaran pada pneumatik. Hal ini membuat keausan shock absorber menjadi parameter penting yang harus diperhatikan. Untuk memantaunya, gateway komputasi edge IIoT memecah sinyal sensor end-of-stroke dan mengevaluasi deselerasi silinder. Kemudian menganalisis data secara internal dan mengirimkan informasi yang dapat ditindaklanjuti ke orang-orang tertentu, cloud, atau ke sistem MES atau ERP induk melalui antarmuka OPC UA.

Dalam satu contoh, seorang pelanggan baru-baru ini datang ke teknisi Kawan Era Baru dengan masalah silinder. Sebagai tindakan pencegahan, pelanggan mengganti peredam kejut silinder secara berkala. Mengetahui bahwa waktu deselerasi meningkat selama masa pakai shock absorber, pemantauan perubahan deselerasi dapat digunakan untuk memprediksi keausan. Kawan Era Baru menyiapkan gateway komputasi edge IIoT dan menggunakan data sensor untuk menganalisis karakteristik perlambatan peredam kejut. Kini, pelanggan tidak lagi mengganti peredam kejut hanya sebagai tindakan pencegahan. Segera setelah nilai kritis tercapai, pesan alarm dikirim untuk memicu perawatan untuk mengganti peredam kejut sebelum gagal dan memengaruhi produksi.

Menghidupkan IIoT

Data hanya berguna ketika menjadi informasi yang memberikan wawasan, memandu keputusan, atau membantu membenarkan investasi. Untuk mencapai potensi penuh IIoT, produsen komponen, OEM, dan pengguna akhir harus berkomunikasi dan berkolaborasi untuk kebaikan bersama.

Hasil akhir yang diharapkan: lingkungan kaya data yang dibangun oleh teknologi berkemampuan IIoT yang menyediakan informasi dunia nyata, waktu nyata, dan dapat ditindaklanjuti tentang sistem manufaktur dan industri, informasi yang siap digunakan untuk membantu memecahkan tantangan dan memenuhi tujuan bisnis dengan lebih baik.

Gateway IIoT dengan kemampuan edge computing sederhana, intuitif, andal, dan mudah digunakan. Mereka menyediakan akses ke berbagai informasi dari aplikasi pneumatik, serta analisis dan penyimpanan data. Menggunakan perangkat lunak sumber terbuka yang dapat memberikan gateway antarmuka pengguna grafis untuk membuat aplikasi berbasis aliran untuk IIoT. Dengan menghubungkan blok input, fungsi, dan output pra-kalengan, misalnya, data dapat direkam, diproses, dan diteruskan tanpa harus memprogram satu baris kode pun.

Karena OEM dan pengguna akhir telah menemukan kemampuan untuk menangkap, menggabungkan, dan menggunakan data sensor, ada lebih dari satu "momen bola lampu" di mana kekuatan IIoT berubah menjadi kenyataan. Sekarang fokusnya harus pada apa yang dapat dilakukan pengguna akhir dengan data tersebut untuk mengubahnya menjadi informasi yang berguna, bereaksi terhadap masalah, dan meningkatkan kinerja.

COBOT dari Janatics Didactic dapat menjadi dasar untuk sejumlah aplikasi IIoT karena merupakan desain modular dengan semua protokol fieldbus yang relevan, komunikasi yang konsisten hingga katup, dan server web terintegrasi. Selain itu, dapat memproses berbagai macam sinyal, termasuk modul I/O analog dan digital, modul kombinasi analog, modul kontrol, dan modul pengukuran tekanan.

Segera Implementasikan IIoT

Terlepas dari semua hype tentang IIoT dan efek revolusionernya (atau evolusioner) pada manufaktur, teknologi IIoT tidak menyebar secepat yang diprediksi oleh pendukung konsep tersebut. Apa yang menahan perusahaan dari melihat pelukan IIoT yang lebih luas, terutama dalam pneumatik?

Untuk pengguna akhir yang bertanggung jawab untuk memelihara dan menjaga agar mesin tetap berjalan, jalurnya jelas. Mereka dapat memiliki sistem IIoT yang menarik data dari mesin dan memastikan mesin bekerja dalam kisaran normal tanpa mengganggu pengontrol, program, atau perangkat keras yang ada. Dalam hal itu, pengguna akhir adalah orang-orang yang mendorong IIoT yang tersebar luas.

Area abu-abu sering ditemui pada pembuat mesin. Mereka mungkin memiliki pelanggan yang mendorong mereka untuk solusi IIoT dan bertanya, “Bagaimana kita mengimplementasikannya? Siapa yang memiliki produk untuk melakukan itu? Dan apa yang harus kita pantau?” Atau mereka mungkin ingin menambahkan fungsi IIoT ke mesin yang mereka buat untuk membuatnya lebih baik dan memberikan keunggulan kompetitif bagi perusahaan mereka.

Baik OEM maupun produsen komponen harus mengatasi masalah yang ditemukan dalam data. Tetapi pendekatan yang tepat bukanlah “IIoT dalam kotak.” Perlu ada konsultasi OEM dan pengguna akhir—biasanya seperti pemantauan tambahan—untuk memastikan proses mesin mereka dikontrol dengan benar. Itu berarti produsen komponen harus bekerja dengan OEM untuk merancang arsitektur IIoT guna memastikan sensor yang tepat tersedia dan merasakan serta menganalisis hal yang tepat untuk membantu mesin tetap berjalan penuh waktu.

Aspek terpenting adalah bahwa produsen komponen yang melengkapi mesin harus berkolaborasi dengan organisasi standar dan memahami bagaimana pneumatik berperan. Dengan cara ini, akan ada kemitraan yang efektif ketika berbicara dengan pelanggan tentang IIoT.

Pemasok komponen dan produsen peralatan harus mulai di tingkat lapangan, berurusan dengan pneumatik, penggerak, pengontrol, dan sistem I/O. Kuncinya adalah mengetahui bagaimana data berpindah antar perangkat dan memastikan data sampai dengan aman ke tempat yang diperlukan, baik itu di tempat, secara lokal di server web komponen, atau keluar ke cloud.

Kabar baiknya adalah bahwa pengguna dan operator alat berat mulai terbiasa dengan konsep analisis tingkat tinggi dan berbagi data. Di masa lalu, perancang mesin membahas hal-hal seperti sambungan listrik dan udara. Sekarang diskusi perlu melibatkan faktor-faktor seperti throughput jaringan, konektivitas cloud, koneksi VPN, dan keamanan.

Lebih penting dari sebelumnya untuk memasukkan departemen TI dalam arsitektur desain dan mendiskusikan seperti apa koneksi itu dan bagaimana data bergerak. Masalah keamanan adalah yang paling penting, terutama bagi pengguna akhir, sehingga pakar TI perlu dilibatkan sejak awal dalam desain untuk memahami apa itu data, berapa banyak data yang akan ada, ke mana data itu pergi, dan bagaimana data itu akan terhubung.

Bagaimana semua hal ini bekerja sama untuk memperbaiki situasi pabrikan?

Salah satu pendekatannya adalah memiliki proses pemeliharaan yang sangat otonom. Itu berarti sirkuit pneumatik, atau pada akhirnya mesin, memiliki waktu aktif 100% dan tidak pernah gagal selama produksi. Jelas, komponen aus. Katup dan silinder melewati siklus hidup yang ditentukan dan perlu diganti. Tetapi data yang tepat dapat memprediksi kegagalan "tidak wajar" sebelum terjadi. Tujuannya adalah untuk menganalisis data yang tepat guna memberikan informasi yang dapat ditindaklanjuti untuk membuat pemeliharaan terjadwal menjadi sesuatu yang ketinggalan zaman, dan untuk memastikan bahwa alat berat lebih aman, mendiagnosis sendiri, dan dioptimalkan.