Trójwarstwowy system wymieniający dane

Kompletny, trójwarstwowy system wymieniający dane pomiędzy maszynami (robotami, cobotami), warstwą brzegową (Edge) i warstwą IT składa się z następujących warstw:

Warstwa maszynowa

Warstwa maszynowa to warstwa najbliższa maszynom, takim jak roboty i coboty. W tej warstwie dane są zbierane za pomocą czujników i urządzeń pomiarowych. Dane mogą obejmować informacje o położeniu, ruchu, stanie i wydajności maszyn.

Warstwa brzegowa

Warstwa brzegowa to warstwa pośrednia między warstwą maszynową a warstwą IT. W tej warstwie dane są przetwarzane i analizowane w celu wyodrębnienia wartościowych informacji. Dane mogą być również przechowywane w warstwie brzegowej w celu zapewnienia dostępności w przypadku problemów z łącznością z warstwą IT.

Warstwa IT

Warstwa IT to warstwa najodleglejsza od maszyn. W tej warstwie dane są przetwarzane i analizowane w celu uzyskania wglądu w procesy biznesowe i podejmowania decyzji. Dane mogą być również wykorzystywane do sterowania maszynami i procesami.

Architektura systemu

Architektura trójwarstwowego systemu wymiany danych może być oparta na różnych technologiach. Popularne rozwiązania to:

Internet Rzeczy (IoT)
Przetwarzanie danych w chmurze
Przetwarzanie danych na brzegu

IoT

IoT to technologia, która umożliwia komunikację między urządzeniami. W kontekście wymiany danych pomiędzy maszynami, IoT może być wykorzystane do zbierania danych z czujników i urządzeń pomiarowych, a także do przesyłania danych z maszyn do warstwy brzegowej.

Przetwarzanie danych w chmurze

Przetwarzanie danych w chmurze to model, w którym dane są przechowywane i przetwarzane na serwerach w chmurze obliczeniowej. W kontekście wymiany danych pomiędzy maszynami, przetwarzanie danych w chmurze może być wykorzystane do przechowywania danych z warstwy brzegowej oraz do przetwarzania i analizy danych z różnych źródeł.

Przetwarzanie danych na brzegu

Przetwarzanie danych na brzegu to model, w którym dane są przechowywane i przetwarzane na lokalnych serwerach. W kontekście wymiany danych pomiędzy maszynami, przetwarzanie danych na brzegu może być wykorzystane do przetwarzania danych w czasie rzeczywistym, a także do zapewnienia dostępności danych w przypadku problemów z łącznością z chmurą obliczeniową.

Przykład zastosowania

Przykładem zastosowania trójwarstwowego systemu wymiany danych jest inteligentna fabryka. W inteligentnej fabryce maszyny i urządzenia są połączone w sieć, a dane są zbierane i analizowane w celu zwiększenia wydajności i produktywności.

W takim systemie warstwę maszynową stanowią roboty i coboty. Warstwa brzegowa może być oparta na technologii IoT i przetwarzaniu danych na brzegu. Warstwa IT może być oparta na przetwarzaniu danych w chmurze.

Dane z warstwy maszynowej są przesyłane do warstwy brzegowej, gdzie są przetwarzane i analizowane. Przetworzone dane są przesyłane do warstwy IT, gdzie są wykorzystywane do podejmowania decyzji dotyczących produkcji.

Podsumowanie

Trójwarstwowy system wymiany danych to wydajne i skalowalne rozwiązanie do zbierania, przetwarzania i analizy danych z maszyn. System ten może być wykorzystywany w różnych branżach, takich jak produkcja, logistyka i opieka zdrowotna.

Kompletny, trójwarstwowy system wymieniający dane pomiędzy maszynami (robotami, cobotami), warstwą brzegową (Edge) i warstwą IT składa się z trzech następujących warstw:

Warstwa maszynowa

Warstwa maszynowa jest najniższą warstwą systemu. Składa się ona z maszyn fizycznych, takich jak roboty, coboty, czujniki i urządzenia wejściowe/wyjściowe. Maszyny te są odpowiedzialne za wykonywanie zadań w fizycznym świecie.

Warstwa brzegowa

Warstwa brzegowa znajduje się pomiędzy warstwą maszynową a warstwą IT. Składa się ona z urządzeń brzegowych, takich jak bramki, serwery i przełączniki. Urządzenia brzegowe są odpowiedzialne za zbieranie danych z maszyn i przekazywanie ich do warstwy IT.

Warstwa IT

Warstwa IT znajduje się na najwyższym poziomie systemu. Składa się ona z serwerów, baz danych i aplikacji. Warstwa IT jest odpowiedzialna za przetwarzanie danych z warstwy brzegowej i podejmowanie decyzji na podstawie tych danych.

Budowa kompletnego, trójwarstwowego systemu wymieniającego dane pomiędzy maszynami, warstwą brzegową i warstwą IT wymaga następujących kroków:

Projektowanie systemu

W pierwszym kroku należy zaprojektować system w oparciu o konkretne potrzeby biznesowe. Należy określić, jakie maszyny i urządzenia będą wykorzystywane w systemie, jakie dane będą wymieniane pomiędzy warstwami i jak te dane będą przetwarzane.

Wdrożenie systemu

W drugim kroku należy wdrożyć system w oparciu o projekt. Należy zainstalować i skonfigurować maszyny, urządzenia brzegowe i serwery. Należy również zaimplementować aplikacje i usługi, które będą przetwarzać dane.

Testowanie systemu

Po wdrożeniu systemu należy go przetestować, aby upewnić się, że działa poprawnie. Należy przeprowadzić testy jednostkowe, integracyjne i systemowe.

Wdrożenie systemu w produkcji

Po pozytywnym zakończeniu testów system można wdrożyć w produkcji.

Poniżej przedstawiono przykładowy diagram przedstawiająca architekturę trójwarstwowego systemu wymieniającego dane pomiędzy maszynami, warstwą brzegową i warstwą IT:

[Diagram architektury trójwarstwowego systemu wymieniającego dane]

W tym przykładzie system składa się z następujących elementów:

Roboty

Roboty są odpowiedzialne za wykonywanie zadań w fizycznym świecie. W tym przykładzie roboty są wykorzystywane do montażu produktów.

Urządzenia brzegowe

Urządzenia brzegowe zbierają dane z robotów i przesyłają je do warstwy IT. W tym przykładzie urządzenia brzegowe to bramki przemysłowe, które są podłączone do robotów za pomocą protokołów przemysłowych, takich jak OPC UA lub Modbus.

Serwery

Serwery przetwarzają dane z urządzeń brzegowych. W tym przykładzie serwery są wykorzystywane do przechowywania danych o produktach, które są montowane przez roboty.

Aplikacje

Aplikacje wykorzystują dane przetwarzane przez serwery do podejmowania decyzji. W tym przykładzie aplikacje są wykorzystywane do monitorowania procesu montażu i wykrywania potencjalnych problemów.

Oczywiście, architektura trójwarstwowego systemu wymieniającego dane pomiędzy maszynami, warstwą brzegową i warstwą IT może być dostosowana do konkretnych potrzeb biznesowych.

Rynek robotów współpracujących (cobotów)

Rynek robotów współpracujących (cobotów) rozwija się dynamicznie, a prognozy wskazują na dalszy wzrost w najbliższych latach. W 2022 roku globalny rynek cobotów był wart około 10 miliardów dolarów, a do 2030 roku jego wartość ma wzrosnąć do 50 miliardów dolarów.

Głównymi czynnikami napędzającymi rozwój rynku cobotów są:

Rosnący popyt na automatyzację w różnych sektorach gospodarki. Coboty oferują wiele korzyści w porównaniu do tradycyjnych robotów przemysłowych, takich jak: bezpieczeństwo, łatwość obsługi i integracji, a także niższy koszt zakupu. Dzięki temu są coraz bardziej popularne wśród przedsiębiorstw z różnych branż, takich jak produkcja, logistyka, opieka zdrowotna, czy usługi.
Rozwój nowych technologii, takich jak sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe (ML). Technologia AI pozwala cobotom na podejmowanie bardziej złożonych decyzji i wykonywanie bardziej precyzyjnych zadań. Technologia ML umożliwia cobotom uczenie się na podstawie danych i dostosowanie swoich działań do zmieniających się warunków.
Zmiany demograficzne. Wraz ze starzeniem się społeczeństwa i zmniejszaniem się liczby pracowników, firmy szukają sposobów na automatyzację procesów produkcyjnych. Coboty mogą pomóc przedsiębiorstwom w utrzymaniu konkurencyjności i zapewnieniu ciągłości produkcji.

Według prognoz, najszybciej rozwijającym się segmentem rynku cobotów będzie segment robotów o udźwigu do 5 kg. Te niewielkie coboty są coraz częściej wykorzystywane w różnych zadaniach, takich jak pakowanie, montaż, czy testowanie produktów.

Rynek cobotów jest również zróżnicowany pod względem geograficznym. Wiodącymi rynkami cobotów są Azja i Pacyfik, a następnie Europa i Ameryka Północna. W Polsce rynek cobotów jest jeszcze stosunkowo niewielki, ale w ostatnich latach obserwuje się jego dynamiczny wzrost.

Ogólnie rzecz biorąc, perspektywy rozwoju rynku cobotów są bardzo pozytywne. Coraz więcej przedsiębiorstw docenia zalety cobotów i decyduje się na ich zakup. W związku z tym, rynek cobotów będzie się rozwijał dynamicznie w najbliższych latach.

Rynek robotów współpracujących (cobotów) jest jednym z najszybciej rozwijających się segmentów rynku automatyki przemysłowej. W 2022 roku wartość rynku wyniosła 10,2 miliarda dolarów, a w 2023 roku ma wzrosnąć do 11,4 miliarda dolarów. Według prognoz Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR), do 2025 roku na świecie będzie zainstalowanych 70 059 cobotów, a do 2030 roku ich liczba wzrośnie do 196 359.

Głównymi czynnikami napędzającymi rozwój rynku cobotów są:

rosnące zapotrzebowanie na automatyzację w wielu branżach,
dążenie do poprawy bezpieczeństwa pracowników,
zmniejszające się koszty cobotów,
postęp technologiczny, który umożliwia tworzenie cobotów o coraz większej elastyczności i możliwościach.

Cobots są wykorzystywane w wielu branżach, w tym:

motoryzacyjnej,
elektronicznej,
spożywczej,
farmaceutycznej,
logistycznej,
medycznej,
usługowej.

Cobots mogą wykonywać wiele zadań, które dotychczas były wykonywane przez ludzi, takich jak:

montaż,
pakowanie,
paletyzacja,
testowanie,
obsługa maszyn,
transport materiałów.

Cobots oferują wiele korzyści w stosunku do tradycyjnych robotów przemysłowych, w tym:

bezpieczeństwo – coboty są zaprojektowane tak, aby współpracować z ludźmi w bezpieczny sposób,
elastyczność – coboty mogą wykonywać wiele różnych zadań,
łatwość obsługi – coboty są łatwe w obsłudze i programowaniu,
niski koszt – coboty są coraz tańsze.

Rozwój rynku cobotów będzie napędzany przez rosnące zapotrzebowanie na automatyzację w wielu branżach, dążenie do poprawy bezpieczeństwa pracowników oraz postęp technologiczny.

Rynek robotów współpracujących (cobotów) przeżywa obecnie okres dynamicznego wzrostu. W latach 2015-2020 liczba cobotów zainstalowanych na świecie zwiększyła się o ponad 1000%, z 12 tys. do 131 tys. jednostek. Według prognoz Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR), w 2025 roku na świecie będzie już 70 tys. cobotów, a w 2030 roku – 196 tys.

Głównymi czynnikami napędzającymi rozwój rynku cobotów są:

rosnąca globalna konkurencja, która zmusza firmy do zwiększania wydajności i obniżania kosztów produkcji;
niedobór wykwalifikowanych pracowników, który utrudnia znalezienie osób do wykonywania prac powtarzalnych i niebezpiecznych;
rozwój technologii robotyki, który pozwala na tworzenie cobotów bardziej bezpiecznych, wszechstronnych i łatwych w obsłudze.

Cobots są wykorzystywane w coraz szerszym zakresie branż i zastosowań. Największym rynkiem dla cobotów jest przemysł motoryzacyjny, w którym wykorzystywane są one do montażu, paletyzacji i pakowania. Inne ważne segmenty rynku to:

przemysł elektroniczny i elektrotechniczny;
przemysł spożywczo-przemysłowy;
logistyka i magazynowanie;
usługi medyczne i opieka zdrowotna.

W Polsce rynek cobotów jest wciąż stosunkowo niewielki, ale rozwija się bardzo dynamicznie. W 2020 roku na polskim rynku zainstalowano 5040 cobotów, a w 2025 roku liczba ta ma wzrosnąć do 19 tys. jednostek.

Poniżej przedstawiono kilka przykładów zastosowań cobotów w Polsce:

w fabryce Stellantis w Tychach coboty są wykorzystywane do montażu silników;
w fabryce Panasonic w Łodzi coboty są wykorzystywane do montażu telewizorów;
w firmie Amazon w Poznaniu coboty są wykorzystywane do pakowania i paletyzacji towarów;
w szpitalu im. Jana Pawła II w Krakowie coboty są wykorzystywane do rehabilitacji pacjentów.

Cobots mają duży potencjał do dalszego rozwoju. Wraz z postępem technologicznym będą one stając się coraz bardziej bezpieczne, wszechstronne i łatwe w obsłudze. To z kolei będzie prowadzić do zwiększenia ich popularności wśród firm z różnych branż.

Trójwarstwowy system wymieniający dane