Huvitav lahendus: MTConnect – see on nagu interneti voltmeeter
Keskmises tootmisasutuses teeb toodangu õigel ajal, kvaliteetse ja kuluefektiivse valmimise nimel iga päev omavahel koostööd sadu või tuhandeid masinaid ja sõltumatuid süsteeme. Iga masin või süsteem akumuleerib töö käigus informatsiooni, ent ei ole tavaliselt võimeline seda edastama.
Kindlasti leidub erandeid, aga üldjuhul on selliste masinate vahel informatsiooni vahetamine ja andmete töötlemine keeruline. Sellest tulenevalt pole lihtne ülesanne ka koordineerimine, optimeerimine ja andmejälitus masina, tehase või süsteemi töö vastuvõetava taseme tagamiseks (nt masinate efektiivsust, protsessivooge, energiakasutust, töötlusradade kontrolli jne silmas pidades).
See olukord erineb kardinaalselt arvutite ja kogu IT-vallas toimuvast. Siin suhtlevad standardsete liideste (nagu USB) abil kõige erinevamad seadmed. Printer suhtleb sülearvutiga standardiseeritud sideprotokolli abil ja kolmandate osapoolte loodud seadmed aitavad tänu lihtsale ühendatavusele uut lisaväärtust luua. Nõnda seisab meie ees ülesanne, kuidas võiks sellist edutoovat ühendatavust üle kanda töötlevasse tööstusse.
Selle vajaduse lahendamiseks on olnud mitmeid algatusi, ent ükski neist pole saanud üldtunnustatud suhtlusvahendiks. MTConnectiSM Instituut on valinud probleemi lahendamiseks uudse tee. Instituut ei tegele masinate ja süsteemide ühendamise hõlbustamiseks mõeldud riist- ega eritarkvara tootmisega. MTConnecti Instituut on loonud avatud ühendatavusstandardi, mis iseloomustab IT-maailma edukust selles vallas. See võimaldab seadmel, masinal või süsteemil väljastada andmeid vormingus, mis on arusaadav ja loetav iga muu seadme jaoks, mis kasutab andmete lugemiseks sedasama vormingut. Standard nimega MTConnect põhineb XML-keelel (Extensible Markup Language), mis pakub poolstruktureeritud masinloetavate andmete vahetamiseks üldtunnustatud ja -kasutatavat paindlikku representatsioonimehhanismi. Võimalikult laia tunnustuse ja kasutuse tagamiseks on standard avatud ja tasuta. See tähendab, et MTConnecti loomiseks on kasutatud avatud ja tasuta tehnoloogiaid ning et MTConnect pakub avatud ja tasuta töötavaid näidislahendusi tarkvarana, mida võib kasutada olemasoleval kujul, kohandada oma vajadustele, pöördprogrammeerida või ka luua näidislahendusel põhinevaid omalahendusi. Selline lähenemine võimaldab luua ühendatavaid lahendusi tootmisahela madalaimast otsast – tehaseruumist või töötlusseadmest – kuni kõrgeima kujundus- või planeerimistööriistani. Ühtlasi loodetakse, et MTConnecti pakutav koostalitusvõime annab kolmandatele osapooltele võimaluse luua tark- ja riistvara, mis tõstaks kogu tootmisprotsessi produktiivsust.
MTConnecti XMLi-põhine lähenemine
Tüüpilisel juhul, kui automaatseade väljastab andmefaile kaitstud vormingus, on isegi lihtsa tööülesande sooritamiseks vaja skeemi põhjalikult tunda (andmete vormingut ja millist informatsiooni üks või teine osa andmetest sisaldab). Näiteks võib temperatuuri analüüsiv tarkvaramoodul otsida eri seadmete väljastatud andmefailidest ainult temperatuuriandmeid ja peaks ignoreerima teisi välju, mis temasse ei puutu. Selle saavutamiseks peaks kõik seadmed väljastama andmed spetsiifilise skeemi järgi, mida analüsaator lugeda oskab. Säärase ühe portatiivse skeemi juurutamine on keeruline ja seni pole suudetud luua üldaktsepteeritud lahendust: sellisel juhul peaks kõik osalised enne kokku leppima, milliseid andmeid skeem sisaldab ja milliseid mitte ning kuidas neid esitatakse. Tegemist on nn võta või jäta olukorraga: kaitstud skeemide kasutamisel on koostalitusvõime peaaegu olematu, aga ühe universaalse ülemskeemi kokku leppimine näib sama raske.
Vastukaaluks võib tuua näite varastest 1990. aastatest, kui internetiplahvatus andis meile väärtuslikke õppetunde koostalitusvõime olulisusest, eriti XMLi laia leviku näol paindliku representatsioonimehhanismina poolstruktureeritud masinloetavate andmete vahetamiseks. Poolstruktureeritud tähendab siinkohal seda, et ühelt poolt sisaldavad mingi üksuse poolt väljastatud XML-dokumendi väljad küll konkreetseid väärtusi, teisalt aga on väljade sisu iseloomustus (skeem) iseennast kirjeldav ja dokumendis endas sisalduv. Ülalkirjeldatud stsenaariumi juurde naastes: kui kõik temperatuuriandmeid väljastavate seadmete tootjad lepiksid kokku ainult selles, kuidas vastavaid andmeid skeemis nimetatakse, võiksid need andmeedastuse muudes aspektides endiselt erineda.
Tegelikult pole isegi täielikku üksmeelt temperatuuri nimetamiseks tarvis, sest XML-vormingusse on lihtne sisestada nn tõlkijaid, mis aitavad jagu saada väiksematest erinevustest eri tootjate skeemikirjelduste vahel.
Teisisõnu: XMLi põhine andmeedastus loob eeldused koostalitusvõime kumulatiivseks kasvuks ilma varasemate suurte kulutusteta litsentsitasudele. Tööstusautomaatika programmeerimine toetab kõikjal XMLi ning on lihtne leida programmeerijaid, kes tunnevad seda tehnoloogiat ja selle rikkalikku tööriistavalikut.
Kui elektriskeemi kahe punkti vahele on lihtne voltmeeter panna, siis MTConnecti abil saab tootmisprotsessile “voltmeetri” internetist peale panna.
Kuidas konverteerida olemasolevad telemeetriavahendid XMLi?
Konverteerimiseks pole vajadust: kui eksisteerib ükskõik milline tarkvaraliides, mis võimaldab telemeetriliste andmete (telemeetria on seadmete ja mõõdikute poolt registreeritud andmete edastamine ruumiliselt eemal asuvasse keskusesse) vastuvõttu baidivoona (olgu siis üle jadapordi, kaitstud sideseadme vms), on lihtsalt vaja luua pakend ehk wrapper, mis annab samadest andmetest alternatiivse, XMLi põhise lugemi. Seega ei ole MTConnecti protsessi integreerimiseks vaja muuta ega asendada olemasolevat juhtimistarkvara. Me loodame, et tulevikus, kui MTConnecti väärtuslikkus on üldtunnustatud, on seadmete jaoks loomulik telemeetriaandmete eksportimine XML-vormingus. See peegeldaks ettevõtlusmaailmas juhtunut: näiteks kauaaegne kaitstud vormingute kants Microsoft Office on aastast 2006 võtnud kõigis oma toodetes kasutusele XML-vormingu, kui nimetada ainult kõige tuntumat näidet.
Kuidas saab XMLi telemeetriaandmeid vahetada ja töödelda?
Vajaliku infrastruktuuri ehitamiseks piisab interneti (ja nüüd ka intraneti) standarditest võrguseadmetele, mis kasutavad üldlevinud HTTP üle TCP/IP kombinatsiooni. Analüüsitarkvara, mis soovib XMLi vooge lugeda, kombineerida või muul viisil töödelda, saaks kasutada suurt hulka teeke (nüüd toetavad XMLi isegi numbrilise analüüsi paketid nagu MATLAB). Ja isegi kui tarkvara säilitaks oma kaitstud andmefailivormingu, oleks selle vormingu ja XMLi vaheline konverteerimine ülalkirjeldatud põhjustel lihtne.
XMLi ülevaade
XML (Extensible Markup Language) on W3C-konsortsiumi poolt soovitatav üldotstarbeline märgistuskeel, mis toetab suurt hulka rakendusi. XML-keeli ehk dialekte on lihtne luua ja arendada. XML on kujundatud ka mõistlikkuse piires inimloetavana ja seepärast pole tema struktuuri loomisel esikohale seatud lakoonilisust.
XML on SGMLi (Standard Generalized Markup Language) üks lihtsustatud alamkeeli. Selle peamine eesmärk on eri infosüsteemide, eriti interneti teel ühendatud süsteemide vahel andmete jagamise lihtsustamine. XMLil põhinevad formaalselt määratletud keeled (nt RSS, MathML, GraphML, XHTML, Scalable Vector Graphics, MusicXML ja tuhanded muud) võimaldavad erinevatel tarkvaralahendustel õigesti lugeda nendes keeltes vormindatud ja edastatud informatsiooni.
XMLi tugevad küljed:
ühtaegu nii inim- kui ka masinloetav vorming;
toetab Unicode-koodi, mis võimaldab edastada peaaegu igasugust informatsiooni ükskõik millises inimkeeles;
võib edastada kõige üldisemaid informaatika andmestruktuure nagu kirjed, loendid ja puud;
ennast dokumenteeriv formaat, mis kirjeldab nii struktuuri- ja väljanimesid kui ka konkreetseid väärtusi;
ranged süntaksi- ja sõelumisreeglid muudavad vajalikud sõelumisalgoritmid äärmiselt lihtsaks, tõhusaks ja sidusaks;
leiab laialdast kasutamist ka dokumentide arhiveerimisel ja töötlemisel nii internetis kui ka mujal, pakkudes mitmeid eeliseid;
tugev ja loogiliselt verifitseeritav vorming, mis põhineb rahvusvahelistel standarditel;
hierarhiline struktuur, mis sobib enamikule (ent mitte kõigile) dokumenditüüpidele;
manifesteerib materjali lihtsate tekstifailidena, mida ei takista litsentsid ega piirangud;
platvormist sõltumatu, seega suhteliselt immuunne tehnoloogiate muutumise suhtes;
XMLi eelkäija SGML on kasutusel aastast 1986, seega on olemas märkimisväärne kogemus ja suur hulk tarkvara.
Kasulik arendus, ent ilmselt mitte revolutsiooniline
Aland Suba,
IT-spetsialist
MTConnecti standardil (hetkel draft-versioonina MTConnecti veebilehel väljas) on kolm osa. Esimene nendest käsitleb ülevaadet ja protokolle (hetkel 47 lk), teine komponente ja andmeelemente (38 lk) ja kolmas andmevoogusid, sündmusi ja näiteid (25 lk).
Nad (Laboratory for Manufacturing and Sustainability Department of Mechanical Engineering University of California at Berkeley) on välja töötanud viisi, kuidas mingis töötlevas sõlmes infot edastada arvutile – juhul, kui töötlev sõlm seda ise teha ei oska. See on nende loodud vahevara (middleware) – tarkvara, mis hoolitseb kindlate reeglite (protokolli) järgimise eest andmevahetusel.
Teine osa nende tööst, mis on ilmselt keerulisem, on nende enda lahenduse vormistamine standardiks. Juhul, kui seadmete tootjad rakendavad oma toodetes MTConnecti standardit(-eid), siis pole eraldi MTConnecti vahevara selles seadmes vaja – tootja poolt on juba garanteeritud niisuguste seadmete ühenduvus arvutiga.
Mida arvuti saadud infoga peale hakkab, on juba järgmine küsimus. Sellisel juhul tulevad mängu mitmesugused seadmejuhtimise tarkvarad ja saadud infot on võimalik salvestada andmebaasidesse edasise analüüsi vms tarvis. Seega peaksid MTConnecti standardi rakendamisest olema teoreetiliselt huvitatud mitmed osapooled-seadmetootjad, sest nende seadmed on võimelised töötama koos erinevate protsessijuhtimise tarkvaradega; keerukate protsessijuhtimise tarkvarade väljatöötajad, kuna nende tarkvara võimaldaks juhtida kõiki MTConnecti standardile vastavaid seadmeid (nii lihtsaid kui keerulisi); mitmesuguste analüüsivahendite tootjad, kuna nende lahendus suudaks andmeid võtta nii seadmetelt kui ka protsessijuhtimise tarkvaralt; samuti on huvigrupiks kindlasti ka tootjatehased, kes tahaksid võimalikult paremini on infosüsteeme integreerida.
Küsimus on, kas õnnestub saada selle standardi järgijateks kriitiline mass firmasid. Kui ei ole mõnda muud samas valdkonnas juba de facto kehtivat standardit, siis on minu meelest kõik võimalused eduks olemas. Infotöötluse seisukohalt on olulisim just tuginemine eksisteerivatele avatud standarditele, eelkõige (kuid mitte ainult) XMLile.
| Kommentaarid |
|
