Verktygsmaskinen som twittrar
Att många människor numera twittrar för att informera och för den delen hålla sig informerade torde vara väl bekant för de flesta. Att fabriker och maskiner kan göra samma sak är kanske mer okänt. Och i ärlighetens namn, än så länge är detta inte verklighet, men forskning vid KTH kan leda till att det faktiskt blir det.
- Det var 2011 som ett treårigt projekt kallat LISA, Line information system architecture, genomfördes inom ramen för FFI. I det tog vi fram grunden till en referensarkitektur för att hantera information till tillverkningslinjer, säger han och fortsätter:
- Det här med information kan vara rätt komplicerat. En vanlig situation i en större verkstadsindustri idag är att man har en uppsättning olika maskiner, från olika tillverkare och av varierande ålder, med olika styrsystem etc. Sedan har vi detta med olika önskemål från de som ska använda informationen. Operatörer vill ha en typ av information, underhållspersonal en annan och fabriksledningen en tredje.
Det var i arbetet med LISA som begreppet ”den twittrande fabriken” myntades.
- Egentligen är detta inte så fasligt revolutionerande. Att kommunicera i fabriker har man kunna göra länge. Men man kan säga att angreppssättet med ett neutralformat så att objekten i systemet kan förstå varandra är nytt. Det gäller även detta att man har en avsändare samt en hashtag eller ämne helt enkelt. Så brukar det inte vara, konstaterar Lundholm.
Hur kan man då enkelt förklara det här med en twittrande maskin?
- Om vi tar en svarv som exempel. Vi kallar den Turn 1 (avsändaren), och hashtagen/ämnet kallar vi ”product event”. Den skickar ett meddelande och en tidsstämpling ut i någon form av system, som exempelvis kan vara en molnlösning. Meddelandet, tweeten, skickas ut och om någon i systemet råkar vara intresserad av just detta ämne, så kan vederbörande prenumerera på detta. Det kan vara en tjänst, programvara, eller kanske att det skickas vidare för lagring i ett MES-system/databas, eller att man skickar direkt till en användare, säger Lundholm.
- Om det nu inte är någon som är intresserad, så skickas det bara ut. Det här är ingen ”punkt-till-punkt”-kommunikation utan en ganska fri kommunikation. Man kan jämföra med radio till exempel, man sänder men ingen behöver lyssna, fortsätter Thomas Lundholm.
- Vill man, så kan man även lagra data som skickas ut ganska ostrukturerat i en dokumentdatabas. Där finns inga förutbestämda tabeller som man brukar ha. Istället för separata tabeller för larm, maskintillstånd etc, så ”slänger” man ner detta som i en stor korg och märker upp meddelandena med en hashtag. Sedan kan man söka rätt på informationen utan att man har särskilt bra ordning på den när den läggs ner i databasen.
Varför är det bra?
- Jo, man kan nämligen vara 100 % säker på att konfigurationen i en produktionslinje förändras, om inte ständigt så i alla fall ganska ofta. Att underhålla en databas med metadata som beskriver linjen innebär risk för att det blir fel. Med det här angreppssättet kan man söka rätt på information, utan att i detalj veta vad, som man kan ha nytta av från utrustningen som i princip kan vara allt från en verktygsmaskin till en liten kamera, robot eller något annat, säger Thomas Lundholm och tillägger att man specifikt tittar på hur man i verktygsmaskiner och en del annan utrustning ska kunna twittra ut användbara data.
- På KTH har vi sedan lång tid jobbat med modelldriven utveckling/produktrealisering. Det traditionella är fragmenterad information. Konstruktion, geometrisk modell, beredning i CAD-system, styrprogram etc som innebär ett ganska rörigt informationsflöde med många steg, ritningar av papper, CAD-modeller med mera. Det resulterar sedan i en kod som man programmerar maskinen med. Så har det varit sedan 50-talet när de NC-styrda maskinerna kom. De programmerades med hålremsor, medan det idag är med en USB-sticka, men principen är samma, säger Thomas Lundholm och konstaterar därmed att digitaliseringen som det nu talas så mycket om, faktiskt började på 1950-talet.
- Det har faktiskt inte hänt så jättemycket därvidlag och det är lite bekymmersamt. Vi vill ju ha en utveckling där man använder sig av en digital modell som är samma genom hela flödet, från konstruktion till att man programmerar maskinen och får den färdiga detaljen som man sen mäter upp. Naturligtvis också med beskrivning av produkt, maskin, fixtur, verktyg med mera i form av digitala modeller.
- Det finns en standard som heter STEP, standard of exchanging product data, för just detta. STEP NC är ett applikationsprotokoll som styr maskinen baserat på hur produktens geometri ser ut. Det man laddar in är hur själva produkten ser ut, inte hur axlarna ska röra sig, och så får maskinen själv räkna ut hur den ska göra för att tillverka en produkt, vilket verktyg som ska användas, vilka skärbanor, -hastigheter med mera. Inget kommersiellt styrsystem finns ännu baserat på detta, utan det handlar om prototyper än så länge, konstaterar Lundholm och fortsätter:
- Syftet med att jobba med detta är att få återkoppling från den rikhaltiga information som man då kan få från exempelvis en verktygsmaskin. Inte bara att man får ett larm, utan information om hela sammanhanget när något hände. Vilken produkt det var, exakt var på produkten bearbetningen skedde, vad det var för verktyg, kanske en länk till en beskrivning av verktyget, alltså att man kan få hela bilden och sammanhanget.
Det är den enkla beskrivningen av twittrande maskiner.
- Maskinen ska kunna twittra ut så rikhaltig data/information som möjligt. Ur ett underhållsperspektiv kan den här typen av rikhaltig information vara riktigt intressant. Det är något som vi just nu tittar på i ett kommande projekt. I planen för en projektansökan man jobbar med, finns underhållsaspekten med. Tanken är att kunna göra den här typen av analys också utifrån ett underhållsperspektiv. Det är egentligen inget nytt, det finns många system som skickar sensordata, övervakar lager, mäter vibrationer etc. Men nyckeln är att kunna hitta relevant info i datamängderna och här tror vi att twitterlösningen har mycket att erbjuda, säger Thomas Lundholm.
- Det vi trycker mycket på är det här med kopplingen mellan process och utrustning. Och i processen ingår kopplingen till själva produkten. Man måste ha hela det sammanhanget klart för sig att kunna göra en bra analys av givardata som samlas in. Att få reda på att man har vibrationer i ett lager vid en viss tidpunkt ger visserligen en del, men inte hela bilden precis. Men om man kan koppla det till vad maskinen gjorde, vilken produkt som bearbetades, vilket verktyg som användes så kan man dra helt andra slutsatser. Det går givetvis att samla in sådan information manuellt, det kan man göra idag, men det görs inte systematiskt och jag tror inte att det är speciellt effektivt, säger Thomas Lundholm.
Att det finns en modell av produkten i STEP är nyckeln till hela konceptet.
- Det ger tillgång till hela beskrivningen av produkten och man kan relatera alla värden till denna. Kommer mätvärdet från en vibrationsgivare, så kan man relatera det till var på detaljen bearbetningen skedde när vibrationen kom. Modellen har programmerat maskinen och allt hänger ihop. Det är lite budskapet med den här utvecklingen, säger Thomas Lundholm.
- Ute i industrin är det nog ingen som jobbar enligt detta ännu, men standarderna finns alltså redan redo att använda. Internationellt pågår det initiativ för att detta ska bli mer etablerat, avslutar Lundholm.
Peter Olofsson
Bild: Thomas Lundholm, KTH, vid den hittills enda twittrande verktygsmaskinen.
