V minulosti mnoho firem používajících výpočetní techniku dříve nebo později ucítilo potřebu komunikace. Jakmile se tento cíl podařilo splnit, nedílnou součástí z toho vyplývající byla další potřeba vybudování podnikového informačního systému. V této době se začala objevovat otázka – Kdo dodá a naplní tento systém daty?

Jednalo se o zásadní věc, kterou si málokdo uvědomil a uvědomuje. V praxi po nakoupení informačního systému, většinou ne právě levného, se na druhém kroku – právě na sběru dat – začalo šetřit nebo si potřebu pořizování a sběru dat většina managementu neuvědomovala. Došlo k paradoxu, kdy informační systém více zaměstnává a méně slouží a kdy data po pořízení ztrácejí mnoho ze své informační hodnoty. Stává se tak proto, že jsou pořizovány právě po vykonání výrobní operace a někdy i s několikadenním zpožděním – a tedy pozdě. Data pořízená tímto způsobem mají již jen evidenční hodnotu, a pokud je vůbec někdo použije, pak ovlivnit reálný právě probíhající proces nemohou.


Základní předpoklady automatizace sběru dat
Jak by měl vypadat automatizovaný sběr dat a proč právě tak? Předně, automatizovaný sběr dat musí pracovníky a uživatele postavit do role kontrolní a pořizování musí vznikat přímo ve výrobě u konkrétního stroje v reálném čase. Velkým vlivem na automatizaci sběru výrobních dat má a bude mít stupeň automatizace konkrétního celku (například kotelna), provozu, firmy.

U menších celků bude proti sobě stát kritérium cena celku a cena automatizační potřeby sběru dat. U celofiremního informačního systému je tento poměr jednoznačný a je ve prospěch automatizace. Automatizace v rámci informačního systému nikdy nebude úplná. Její poměr se bude měnit podle počtu zúčastněných výrobních pracovníků a počtu na lidském prvku nezávislých snímacích čidel.

Dnes některé firmy používají sběrné výrobní terminály instalované v provozu u výrobního stroje a obsluhované přímo výrobním pracovníkem. Bohužel odkaz na takto instalovaný terminál svádí (a v praxi se tak děje) k většímu nebo menšímu ovlivňování údajů ve svůj prospěch. Takový terminál podává okamžité informace, ale jejich věrohodnost je nižší. V praxi nahrazuje papírový úkolový list dané výrobní operace.

Vyšším stupněm je doplnění inteligentnějšího terminálu o nezávislý sběr, například o obyčejný odečet otáček. Již taková informace hodně napovídá o obsluze stroje. Zde je patrné časové vytížení stroje, přerušení výroby z důvodů oběda, servisu apod. Energetik hravě spočítá předpokládanou spotřebu energie, ekonom spočítá efektivnost využití apod. Informace není ovlivňována obsluhou a výroba se jeví v jiném světle a pohledu.

Kdysi mi jeden vedoucí výroby tvrdil, že nemůže odzkoušet snímač, protože nemá na tento stroj zakázku. Právě takový terminál dokázal, že stroj vyrobil 26 km výrobku, a výmluva neobstála. Právě pro svou částečnou nezávislost na obsluze a na vkládání dat.

Nejvyšším stupněm automatizace je naprosté vyloučení člověka ze sběru a získávání dat. Automatizace je možná na úrovni menších lokálních celků, měřicích postupů a plně automatizovaného výrobního procesu. Zde vyvstávají po realizaci jiné vlivy než je vliv člověka na věrohodnost dat. V tomto případě má největší vliv dlouhodobá přesnost a spolehlivost a promyšlená instalace na správném místě ve výrobním řetězci.

Jakou technickou podporu použít pro potřeby sběru? Ať se jedná o částečnou nebo úplnou automatizaci, je dobré použít prvky, které zapadají do dnešní moderní koncepce síťového spojení prvků a počítačů. Je sporné použít na účely sběru jiné fyzické spojení než je ethernet, i když strnulá řídicí norma používá stále rs232 a rs485 s následným převodem přes jedno PC jako bránou do ethernet sítě. Výsledkem posledně uvedeného způsobu je paradox vytvoření dalších kabelových propojení normy RSxxx a další investice.

Již několik firem pochopilo současnou potřebu a dodávají terminály s výstupem přímo v normě ethernet, která plně navazuje na v současnosti již vybudované firemní sítě. Neobstojí ani argumenty časové garance přenášené informace pro potřebu řízení. Správně navržená ethernet síť umožňuje vrstvenou strukturu a oddělení od běžné datové úrovně. Při využití v rámci zpětnovazební smyčky na uživatelské a informační úrovni nemůže vzniknout žádný regulační problém, který spadá na úroveň fyzickou, a tedy nižší z hlediska určitého řízeného celku

Terminály pro sběr dat
Terminál v průmyslovém provedení propojený do sítě ethernet je ideálním koncovým zařízením pro sběr dat. Jedná se o terminál upravený pro prostředí průmyslu a výroby. Není vhodné použít běžné PC na tuto pozici. Cenově se jedná o lákavé řešení, které se ale z dlouhodobé perspektivy vymstí. Není uzpůsobeno pro průmysl. Takové PC, které vydrží podmínky průmyslové výroby, je pak mnohem dražší než speciální terminál, který je po všech stránkách výhodnější.

Jedná se o jednoúčelové konkrétně naprogramované zařízení. Obsluhu neobtěžuje, nepotřebuje myš, klávesnice je odolnější. Slouží konkrétní potřebě u konkrétního stroje pro přesně danou operaci a její potřebu z hlediska informace a její předání do systému. PC je obecný počítač s funkcemi pro výrobu nadbytečnými. Běžná klávesnice, při představě obsluhování rukama od oleje, dlouho nevydrží a není pro takové prostředí navržená. Jedná se o kancelářské určení – nikoliv výrobní. Průmyslový terminál navíc vybavený určitým druhem vybavenosti je schopen uchovávat data nezávisle na nadřazeném systému, se kterým musí komunikovat obousměrně. Měl by snímat další doplňkové informace, jako jsou otáčky stroje, opotřebení nástrojů, evidence provozních hodin a jiných informací prostých běžného vlivu zadávání obsluhou.

V praxi se osvědčila minimální konfigurace alfanumerického displeje s klávesnicí v provedení s funkčními tlačítky Fx, tlačítkovým kurzorem, číslicovou klávesnicí a tlačítkem potvrzení. Správné uživatelské naprogramování pro daný úkol by mělo vystačit pro většinu potřeb bez nutnosti větší zátěže obsluhy. Plné alfanumerické provedení již nemusí vždy plně vyhovět svou přehledností, náročností na obsluhu, složitostí a v neposlední řadě také cenou násobenou počtem nasazení.


Postup zavádění automatizace sběru dat
Nasazení a s tím spojená cenová dostupnost společně s efektivností investice je dalším podstatným bodem rozhodujícím o pořízení. Je potřeba si uvědomit, že očekávat nějaké výsledky nelze při nesystematickém nasazení. Pro efektivní nasazení je potřeba postupovat krok za krokem. Jedině tak bude investice efektivní a její návratnost bude rychlá s minimem rizika. Po ujištění se, že opravdu chceme sbírat data a že to budeme realizovat, je dobré vytipovat v rámci firmy úsek, dílnu, provoz, který budeme automatizovat.

Prvním krokem je analyzovat současný tok dat v rámci vybraného úseku. Podle analýzy budou vytvořeny podklady pro jednotlivé terminály a jejich naprogramování. S kvalitou analýzy souvisí informační schopnosti a kvalita sběru dat, včetně rychlosti naprogramování a odladění problému.

Druhým krokem je realizace jednoho konkrétního místa, kde se prověří funkčnost spojení hardwaru, problémy s vývojovým prostředím, rychlost realizace změn, ujasnění si možnosti a požadavků na použitý terminál. Tento krok je rozhodující pro i ověření si schopnost firmy realizovat zakázku, nikoliv možnosti dosažení reálných provozních hmatatelných výsledků, či dokonce dosažení nějakých úspor.

Následným krokem je nasazení terminálů na jeden kompletní úsek a naprogramování každého jednotlivého kusu pro určený výrobní stroj. Na protistraně musí samozřejmě být ovládací program realizující spojení a předávání informací a instrukcí pro terminál. Ovládání je možné přes server nebo i jiný počítač vřazený do firemní sítě. Terminál připojený přes ethernet spojení je v tomto případě ve velké výhodě a je rovnocenným počítačem sítě. Komunikace tak může probíhat paralelně s několika PC současně a nezávisle na jiné skupině.

Pokud je systém realizovaný plošně, lze informace obdržet kdekoliv na síti oprávněným uživatelem. Rozumí se tím, že lze integrovat kdekoliv i do dílčího programového modulu informace poskytované terminálem. Informace mohou být i v rámci vybraného úseku s různým charakterem určení. Terminál realizující sběr dat může být v daném úseku nasazen u výrobního stroje a informace z něho plynoucí mohou přímo putovat přes patřičný ovladač přímo do výrobního modulu, skladového modulu apod. Jiný terminál na stejném úseku může kontrolovat příchod a odchod pracovníků na pracoviště a tato informace je využívána mimo jiné v personálním modulu docházky, k výpočtu mzdy apod. Přitom je patrné, že se nemusí jednat o tentýž server nebo počítač. V tomto případě je možné v rámci takového plošného nasazení a připojení realizovat i datové plnění různých systémů nebo různých modulů jednoho systému i rozloženého na více serverů v dané síti.

Zadávání informací obsluhou je dobré, ale je velmi vhodné jej podpořit i samostatným sběrem informací pomocí doplňků, které by dnes již celkem běžné terminály měly umožňovat. Samostatný sběr informací vyžaduje od terminálu i bitový a případně analogový výstup a vstup v potřebném počtu. Většinou lze vystačit asi se čtyřmi vstupy analogovými a s osmi vstupy a výstupy dvojkovými bitovými, kde by mělo být standardem možnost čítání impulsů.

Vlastnost čítání je využitelná při odečtu otáček, při počítání posuvu, výrobků, kontrolních a provozních stavů výrobního stroje. Bitové vstupy a výstupy terminálu mohou s výhodou využívat podstatně jednodušší spínače, relé, magnetické snímače. Výsledkem je poměrná jednoduchost s překvapivě vysokou vypovídající informační a datovou schopností.

Například jeden bitový vstup sledující otáčky výrobního stroje umožňuje správným vyhodnocení obdržet mnoho informací o stroji i o jeho obsluze. Okamžité otáčky poskytují jednoduchou informaci – stroj běží. Výpočtem dostaneme okamžitou spotřebu energie. Jiným výpočtem obdržíme směnnou a měsíční využitelnost, počet provozních hodin, dobu do střední a generální opravy a mnoho jiných dat, pro která bychom našli praktické uplatnění. Právě podpora a sběr informací s vyloučením lidského faktoru je velmi vhodná, a v některých případech i nutná.

Informace vzniklé jedním nebo druhým způsobem mají každá svou velkou vypovídací schopnost. Zvláštním případem je možnost vzájemného zkombinování údajů z obou zdrojů. Minimálním výsledkem je vzájemná podpora a kontrola. Obsluha má malý prostor pro vytváření nevěrohodných informací. Maximálním výsledkem je podstatně dokonalejší informovanost o daném pracovním místě a v konečném důsledku úseku, provozu. Právě po zpracování různými programy, moduly programů, dostane management firmy velmi kvalitní informace a podklady pro možnost zdokonalení svých výrobků, pracovních postupů.

Je snazší rozhodovat o stroji. Ví se o počtu provozních hodin, ví se o počtu výrobků, o počtu vadných výrobků, o počtu servisních zásahů a o mnoha dalších údajích. Nepřekonatelná je výhoda získání informace právě prostřednictvím částečné nebo úplné automatizace sběru v možnosti stanovení reálné hodnoty konkrétní operace, která vyloučí a nahradí více či méně odhadovanou hodnotu zvanou režie. Právě realita hodnoty režie podpořená terminálovým sběrem doplněná kvalitním softwarovým vybavením a zpracováním má velký přínos pro firmu.

Využití získaných dat
Využití automatizovaně snímaných dat je různorodé. Většinou slouží pro řízení firmy. Výkonnost je dána na jedné straně souborem výkonných firemních softwarů jako celku a na straně druhé také využitím již zpracovaných informací člověkem. Člověk vždy hraje velkou roli v oblasti automatizace.

Automatizace je jen tak dokonalá, jakou má člověk předvídavost a představivost jak v jejím tvoření a budování, tak i v její realizaci. Jedná se o jakousi regulaci, kde jsou na jedné straně vstupní údaje s automatickým snímáním a sběrem a na straně druhé asistence člověka. Na jedné i druhé úrovni dochází s jiným člověkem – manažerem k využívání dat a zpětnému regulování výroby, provozů, firmy. V dnešní době se preferují slova “inženýring”, kalkulace a různé druhy analýz (analýza hodnoty, výrobku, postupů, výrobních strojů aj.).

Právě uvedená slova představují postupy a kroky v přístupu k datům produkovaným firemními systémy, ospravedlní cenu automatizovaného zpracování a využívání celého komplexu nástrojů a v konečném důsledku posouvají firmu podstatným způsobem vpřed před konkurenční firmy a jejich výrobky. V dnešní době existují mocné ekonomické nástroje, které by svou sílu nikdy nemohly uplatnit právě bez kvalitních datových podkladů.

Kvalitní ekonomické nástroje dnes pracují s velkým množstvím čísel. V čase je možné z nich vytvářet různé modelové situace obchodní, prodejní, výrobní aj. Ekonomika založená na teorii velkých čísel, teorii předpovědi, přesné kalkulaci výroby a analýzy hodnoty výrobku je jedině správná a vhodná pro tvrdé konkurenční prostředí. Informace a data pro takovéto náročné a kvalitní ekonomické postupy a výpočty zajistí a podpoří právě správná automatizace sběru informací a dat.

Závěr
Zde naznačená a popisovaná ucelená cesta automatizace je orientovaná na výrobu a výrobní firmy. Stejným způsobem je možné popsat a zdůvodnit nasazení a použití automatizace i v jiném odvětví průmyslu, ale třeba i zemědělství, výzkumu, při výrobě prototypu apod. Při použití technických prostředků nemusí být dosahováno cíle automatizace nezbytně vždy nejdražšími nástroji sběru a zpracování. Jako vždy zde rozhoduje potřeba, cena, využitelnost a použitelnost ve správném vyvážení. Jedině pak je možné dosáhnout maximalizace a optimalizace v automatizaci téměř v jakémkoliv prostředí, v němž je nasazena a použita.