Ämnen 27 april 2018
Effektiv systemintegration genom serviceorienterad programvara i automation

Idag samlas all data redan av terabyte på många fartyg. Arbetet med varv och systemintegratörer kompliceras emellertid av det ständigt närvarande kravet på att skapa förutsättningar för datainsamling. De måste synkronisera system från olika tillverkare vid idrifttagning.
Den växande "hungern för data" i samband med digitaliseringens tillväxt leder till allt större sammankoppling och därmed till allt större komplexitet. Med DIMA (Decentralized Intelligence for Modular Applications) har WAGO utvecklat ett koncept för att öka effektiviteten inom processteknik – och det har redan testats på land. Men kan denna metod anpassas till sjötransport? Och, i så fall, hur?

Idag är varv i huvudsak tvungna att möta leveransdatum och göra det på det optimala sättet. Hantering av komplexa processer och system blir därmed en viktig utmaning. Faktum är att automatisering och programvara redan bestämmer komplexiteten hos ett fartyg. Varvet måste arbeta mycket nära med leverantören av ett övervaknings- och kontrollsystem på högre nivå. I slutändan har denna totala systemintegrator en nyckelfunktion vid idrifttagning. Integratorn ska göra ändringar såväl som utföra integrationsprov ombord. Arbetet är ibland endast möjligt med arbeten som utförs efter varandra, och arbetstiden är i allmänhet dyrare än i verkstaden. För sin del måste rederierna nu koncentrera sig på sin kärnverksamhet, kartläggningen av en global logistikkedja, till skillnad från tidigare. Om de behöver data från sina fartyg, är de starkt beroende av integratören som tillhandahåller fartygets integrerade övervaknings- och kontrollsystem. Förändringar i delsystem, såsom bunkeranläggningen eller pannan, innebär att pannleverantören måste komma ombord, till exempel. Dessutom måste integratorn också ange ytterligare variabler eller uppmätta värdeintervall i systemet på högre nivå.

Pannleverantören, som ett exempel på en delsystemstillverkare, måste vara permanent involverad i den omfattande samordningen med många övervaknings- och kontrollsystemtillverkare för att säkerställa en livskraftig och standardkompatibel visualisering av pannkretsarna. Om det råder några tvivel kommer även regleringen av delsystemen att utföras på ledningsnivå.

Hur kan DIMA fungera för fartyget?

Med tanke på det komplexa systemlandskapet på ett fartyg, är det meningsfullt att låta varje medlem i värdekedjan fokusera på sina kärnkompetenser: Delsystemtillverkaren konstruerar sin egen anläggning inklusive automatisering och visualisering. Systemintegratören och varvet monterar delsystemen. Rederiet hanterar logistik, får större investeringsskydd för sitt fartyg och minskar deras beroende av nyckelleverantörer. På maskintekniksidan är denna procedur redan verklighet. Inom elektroteknik och programvarukomponenter är gränssnitten dock mindre standardiserade och delsystemen är mycket nära kopplade – även på ledningsnivå. Ofta automatiseras de också centralt.
Genom att genomföra följande åtgärder kan decentraliserad intelligens för modulära applikationer också genomföras på fartyget:
För det första måste en decentraliserad automationsstruktur inrättas i delsystemen. För det andra ska ett programvarugränssnitt med en hög grad av abstraktion beskrivas. Hög grad av abstraktion innebär i detta fall att delsystemet anses vara en tjänst. Tjänster kan startas, stoppas och parametreras bland annat. Det är samma för processtyrsystemet som blir processstyrningsnivån, oavsett om det startar huvudmotorn, pannorna eller luftkonditioneringssystemet. För det tredje utbyts information istället för data. Allt detta bör ske enligt en enhetlig standard som ger leverantörsoberoende.

Ökad komplexitet kräver nya lösningar

För detta ändamål har WAGO samarbetat med Tysklands Helmut Schmidt University i Hamburg och Dresdens Tekniska högskola för att utveckla DIMA-konceptet för processteknik. DIMA täcker kraven som nämns ovan och flyter för närvarande in i VDI/VDE 2658-riktlinjerna och NAMUR NE148-rekommendationen. I hjärtat av metoden finns modulmodellpaketet (MTP) för tjänster och information. Det beskriver utbytet av information via OPC UA. Serviceorientering säkerställs av en IEC61512-standardiserad statlig maskin. Visualiseringen beskrivs i delsystemet med hjälp av AutomationML (Markup Language) och är således funktionellt identisk i den lokala kontrollen som i maskinens kontrollrum eller på bryggan. Endast representationen följer respektive tillverkares design.

Test på en modellfabrik i processteknik visade att anläggningsinstallation är möjlig inom 2,5 minuter. Vid konventionell idrifttagning skulle det annars ha tagit flera arbetsdagar att anpassa styrsystemet. Den positiva erfarenheten inom processteknik och det breda tillverkarstödet inom automation leder till antagandet att fördelarna med serviceorienterad programvara som används i automation också kan leda till effektivitetsförbättringar inom varvsindustrin.

Författare: Dipl. Wirtsch.-Ing. (TU) Norman Südekum, Head of Industry Management Ship Technology hos WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG