Puheenaiheet

Tehokas järjestelmän integrointi palvelukeskeisellä automaatio-ohjelmistolla

4/27/2018

Nykyään kaikki tiedot kootaan jo teratavulla monissa laivoissa. Telakka- ja järjestelmäintegroijien työt ovat monimutkaisia tiedonkeruu-olosuhteiden luomisvaatimuksineen. He joutuvat synkronoimaan monien eri valmistajien järjestelmiä käyttöönoton aikana.

Digitalisaation kasvuun liittyvä kasvava "tietonälkä" johtaa yhä suurempaan yhteenliitettävyyteen ja siten yhä lisääntyvään monimuotoisuuteen. WAGO on DIMA:n (hajautettu äly moduulikäyttöön) myötä kehittänyt konseptin tehokkuuden lisäämiseksi prosessisuunnittelussa – ja se on jo testattu ja koettu luotettavaksi (maalla). Mutta voiko tätä menetelmää soveltaa merikuljetuksiin? Ja jos näin on, miten?

Telakoiden täytyy nykypäivänä noudattaa toimituspäivämääriä mahdollisimman optimoidusti. Monitahoisten prosessien ja järjestelmien hallinta on siten suuri haaste. Itseasiassa automaatio ja ohjelmistot määrittelevät jo laivan monimuotoisuutta. Telakan täytyy toimia tiiviissä yhteistyössä korkeamman tason valvonta- ja ohjausjärjestelmän toimittajan kanssa. Järjestelmäintegraattorilla on siten avainrooli käyttöönoton aikana. Integraattori joutuu tekemään muutoksia sekä suorittamaan intergraatiotestausta paikan päällä. Työskentely on joskus mahdollista vain suorittamalla työn toisensa jälkeen, ja työtunnit ovat yleensä kalliimpia kuin verstaalla. Laivayhtiöiden puolestaan täytyy keskittyä ydinliiketoimintaan eli globaalin logistiikkaketjun kartoitukseen enemmän kuin koskaan aikaisemmin. Jos ne tarvitsevat dataa laivoistaan, luotetaan pitkälti integraattoriin, joka huolehtii laivaan integroidusta valvonta- ja ohjausjärjestelmästä. Alijärjestelmien, kuten säiliöjärjestelmän tai kattilan muutokset tarkoittavat, että kattilan valmistajan täytyy mennä laivalle. Lisäksi integroijan täytyy syöttää lisää muuttujia tai mitattuja arvoalueita korkeampitasoiseen järjestelmään.

Kattilan toimittajan, esimerkkinä alijärjestelmän valmistajasta, täytyy jatkuvasti osallistua kattavaan koordinointiin monien valvonta- ja ohjausjärjestelmien valmistajien kanssa, jotta taataan kannattava ja standardien mukainen kattilapiirien visualisointi. Jos on epäilyksiä, myös alijärjestelmien säätöä valvotaan hallintatasolta.

Miten DIMA toimii laivalla?

Laivan monitasoisen järjestelmämaiseman kannalta on järkevää, että kukin arvoketjun jäsen voi keskittyä ydinosaamiseensa: Alijärjestelmän valmistaja rakentaa oman laitteistonsa sisältäen automaation ja visualisoinnin. Järjestelmäintegroija ja telakka kokoavat alijärjestelmät. Laivan omistaja hoitaa logiikan, saa lisää investointisuojaa laivalleen ja vähentää riippuvuuttaan päätoimittajista. Koneenrakennuksen osalta tämä menettely on jo todellisuutta. Sähkötekniikan ja ohjelmistokomponenttien alueella rajapinnat ovat vähemmän standardoiduja ja alijärjestelmät hyvin läheisesti linkitettyjä - myös hallintatasolla. Myös niiden automaatio on usein toteutettu keskitetysti.Toteuttamalla seuraavat toimenpiteet hajautettua älykkyyttä voidaan käyttää modulaarisiin sovelluksiin myös laivalla:Ensinnäkin alijärjestelmiin täytyy toteuttaa hajautettu automaatiorakenne. Toiseksi ohjelmiston rajapinnalla täytyy olla korkea abstraktioaste. Korkea abstraktioaste tarkoittaa tässä yhteydessä, että alijärjestelmä katsotaan palveluksi. Palveluja voidaan muun muassa käynnistää, pysäyttää ja parametroida. Sama koskee prosessin ohjausjärjestelmää, josta tulee prosessin ohjaustaso siitä huolimatta, käynnistääkö se päämoottorin, kattilat vai ilmastointijärjestelmän. Kolmanneksi vaihdetaan informaatiota eikä dataa. Kaikki tämä tulisi toteuttaa yhdenmukaisen standardin mukaisesti, joka antaa toimittajariippumattomuutta.

Kasvava monitahoisuus edellyttää uusia ratkaisuja

WAGO on tehnyt tätä tarkoitusta varten yhteistyötä Saksan Helmut Schmidt University -yliopiston, Hampuri, ja Dresden University of Technology -yliopiston kanssa DIMA-konseptin kehittämiseksi prosessisuunnitteluun. DIMA kattaa yllä mainitut vaatimukset ja on siirtymässä VDI/VDE 2658- ja NAMUR NE148 -suositusten alaisuuteen. Menetelmän ytimessä on Module Type Package (MTP) palveluille ja informaatiolle. Se kuvailee tiedonvaihdon OPC UA:n kautta. Palvelukeskeisyys taataan IEC61512-standardoidulla tilakoneella. Visualisointi kuvaillaan alijärjestelmässä AutomationML (merkkauskieli) -kielellä ja se on siten toiminnollisesti identtinen paikallisessa ohjauksessa ja konehuoneessa sekä komentosillalla. Vain esitys tapahtuu kyseisen valmistajan suunnittelun mukaisesti.

Prosessisuunnittelun mallilaitoksessa suoritetut testit ovat osoittaneet, että laitoksen käyttöönotto on mahdollista 2,5 minuutissa. Perinteisessä käyttöönotossa tämä sen sijaan veisi useita työpäiviä ohjausjärjestelmän sovittamisen vuoksi. Prosessisuunnittelusta saatu positiivinen kokemus ja laaja valmistajien tuki automaation alalla johti oletukseen, että automaatiossa käytettävän palvelukeskeisen ohjelmiston edut voivat myös parantaa tehokkuutta laivanrakennuksessa.

Kirjoittaja: Dipl. Wirtsch.-Ing. (TU) Norman Südekum, laivatekniikan Toimialajohtaja, WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG