A növekedést tovább bonyolítja az a tény, hogy a lítium akkumulátorok előállításához korlátozott mennyiségben állnak rendelkezésre nyersanyagok, ezért a legfenntarthatóbb ellátási láncok olyan módszereket fognak találni, amelyek lehetővé teszik a körforgásos gazdaság megvalósítását azáltal, hogy újrahasznosítják és visszanyerik az ásványokat a használt akkumulátorokból. Ezeknek a céloknak az elérése sok próbálkozást és hibát igényel, amit nehéz megvalósítani a termelési méretekben.
A bonyolultság kezelése
A lítium akkumulátor értékláncában számos gyártó keresi azokat a módokat, amelyekkel kis léptékű kísérletekkel kezdhetik el a folyamataik érvényesítését, majd ezeknek a programoknak a felskálázásával folytathatják, amint azok sikeresnek bizonyulnak. Ez a stratégia, bár hatékony, eltér a hagyományosabb stratégiától, amelyet a már bejáratott iparágakban alkalmaznak – az elülső végű mérnöki tervezéstől a teljes méretű gyártó létesítmények építéséig. Azonban a kísérleti projektek felskálázása a teljes méretű gyártásig saját kihívásokat jelent (1. ábra).
A történelem során, amikor olyan összetett folyamatokkal rendelkező kísérleti projekteket indítottak el a vállalatok, mint amilyeneket a lítium akkumulátor értékláncában találhatunk, általában célirányosan épített kísérleti automatizálási megoldásokkal kezdték, például kis programozható logikai vezérlőkkel vagy PC-alapú virtuális vezérléssel. Azonban ez a stratégia kompromisszumokkal jár. Minden alkalommal, amikor egy csapat felskálázza kísérleti projektjét – 100 I/O-ról 1000+ I/O-ra, egészen a teljes termelési méretekig –, valószínűleg többször is változtatni és/vagy módosítani kell a vezérlési platformokat, ahogy eljutnak a termelési méretig. Minden vezérlési platform váltás új projektet jelent, és a projektek kockázattal járnak. Ahogy a technológiák változnak és az automatizálást újra kell tervezni, a folyamatok nagyobb valószínűséggel hibásodnak meg. A változtatások gyorsan felemészthetik az idő- és pénzügyi előnyöket, amelyeket a kisebb automatizálási megoldásokkal történő kezdés jelent.
Ezenkívül a skálázás nemcsak több I/O-t igényel, hanem általában növekvő funkcionalitást is. Egy 100 I/O-s folyamathoz talán kezdetben nincs szükség olyan technológiákra, mint a szimuláció vagy a fejlett folyamatvezérlés, de ahogy a rendszerek nagyobbak és összetettebbek lesznek, a szervezet igényei is bővülni fognak. A legtöbb kísérleti méretű automatizálási megoldást nem úgy tervezték, hogy biztosítsa vagy zökkenőmentesen integrálja az ilyen fejlett technológiákat, ami megnehezíti azok későbbi hozzáadását.
Új technológiák egy új korszakhoz
Szerencsére a gyártók hozzáférhetnek jobb megoldásokhoz, amelyek lehetővé teszik a skálázható megoldások szállítását a kísérleti mérettől a termelési méretig. Az előrelátó csapatok kiküszöbölik a kockázatokat kísérleteikből azáltal, hogy bizonyított, jövőbiztos vezérlési technológiákat választanak, amelyeket úgy terveztek, hogy projektjeikkel együtt skálázódjanak. A modern, skálázható automatizálási platformok könnyebben képesek növekedni, hogy az automatizálás szintjét a felhasználó műveleteinek kontextusához igazítsák, beépített rugalmassággal a változó igények kielégítésére. A legkorszerűbb rendszerek skálázható funkcionalitást is kínálnak, a teljes termelési méretű elosztott vezérlőrendszer (DCS) minden opciójával, de kisebb és költséghatékonyabb csomagban (2. ábra).
A modern, skálázható vezérlőrendszert használó csapatok ugyanazon hardverrel és szoftverrel validálhatják kísérleti műveleteiket, amelyeket a végül skálázódó termelőüzem is használni fog. Ezzel kiküszöbölhető az újrakezdés szükségessége minden alkalommal, amikor a csapat növeli működését. A mérnökök ugyanazokat az eszközöket használhatják a konfigurációhoz, és az operátorok ugyanazzal a HMI-vel irányíthatják a folyamatot. A csapatok teljes DCS funkcionalitáshoz férhetnek hozzá, például egy folyamatnaplózóhoz, amely lehetővé teszi a folyamatadatok könnyű gyűjtését elemzés céljából. A legflexibilisebb rendszerek hiperkonvergált infrastruktúrákat is használnak, kiküszöbölve a további helyigényt a növekedés során.
Egyszerűbb konfiguráció
Az egyik fő előny, amit a gyártók látnak a skálázható vezérlési megoldásokban a kísérletek során, az időmegtakarítás a konfiguráció újrahasznosításával. Az osztályalapú konfigurációval a mérnökök hatékonyan tervezik meg a folyamatüzem funkciókönyvtárát a kísérlet során. Az üzem minden egyes folyamata egyszer kerül megtervezésre, majd osztályokká alakítják, amelyeket minden egyes rendszer növekedéskor tömegesen létre lehet hozni. Azoknak a csapatoknak, akik nagyon specifikus vezérlési stratégiákra van szükségük, az osztályalapú megoldások lehetővé teszik egy szabványos konfigurációs könyvtár létrehozását, amelyet könnyen felhasználhatnak a jövőbeli projektekben.
Például egy összetett csapadékképzési folyamat több bemeneti és kimeneti pontot igényelhet a magas minőségű vezérlés érdekében. Egy kísérlet során a csapat valószínűleg sok erőfeszítést fordít annak megértésére, hogyan irányítható a folyamat a lehető leghatékonyabban. Az osztályalapú konfigurációval, miután a csapat megtalálta a megfelelő vezérlési stratégiát, az összes mérnöki erőfeszítést osztályként mentheti el, és gyorsan használhatja a következő projektekben. A csapatok gyakran használnak osztályalapú konfigurációt operátori kijelzők esetén is, grafikai elemeket építve az üzemeltetési követelmények köré, majd ezeket minden projekt iterációjában használva.
Intuitív integráció
Gyakran egy kísérlet során a szervezeteknek nincs szükségük vagy nincs költségvetésük az azonnali fejlett funkcionalitáshoz. Egy csapat valószínűleg nem áll készen arra, hogy beruházzon digitális iker szoftverbe egy 100 I/O kísérleti folyamathoz, vagy hogy fejlett vezérlést valósítson meg egy egyszerű hurkokból álló folyamaton. Azonban, ahogy a folyamatok érlelődnek és skálázódnak, valószínű, hogy a csapatnak szüksége lesz fejlettebb funkcionalitásra. Továbbá, ahogy a piaci feltételek változnak, a gyártónak alkalmazkodnia kell. Mindkét esetben a csapatok gyorsan szeretnék hozzáadni a szükséges technológiákat a versenyképesség megőrzéséhez.
A legtöbb kísérleti méretű automatizálási rendszernél a naplózók, fejlett vezérlés, szimuláció és egyéb funkcionalitások szoftverei külső megoldások hozzáadását és integrálását igénylik, ami összetett és időigényes.
Ezek a megoldások további konfigurációt igényelnek, és minden alkalommal, amikor a rendszer növekszik, ezt a konfigurációt frissíteni kell.
Az előrelátó szervezetek elkerülik ezt az akadályt a siker felé vezető úton a skálázható vezérlőrendszerek használatával, amelyek beépített és szorosan integrált fejlett vezérlési és üzemeltetési szoftvereket biztosítanak. A legkorszerűbb rendszerek modell prediktív vezérlést és egyéb fejlett folyamatvezérlési megoldásokat kínálnak beépítve. Ezek a rendszerek könnyen integrálhatók a szimulációs szoftverekkel is, hogy néhány perc alatt létrehozzák az eredeti konfigurációkat és visszacsatolásokat. Ezek csak néhány példa a technológiára, amely beépített és könnyen integrálható a modern, skálázható vezérlőrendszerekbe.
Számos legsikeresebb vállalat növekvő sikereket ér el azzal is, hogy olyan vezérlési megoldásokat választ, amelyek beépített, ipari szabványú kommunikációs protokollokkal rendelkeznek. Ez a beépített funkcionalitás további rugalmasságot és kockázatcsökkentést biztosít. Ha egy későbbi szakaszban szükségük van egy csomagra vagy eszközre, amely PROFINET-et (például) használ a hagyományos I/O helyett, egyszerűen bekapcsolhatják azt a meglévő vezérlőszoftverben, ahelyett, hogy hardvert és további mérnöki munkát adnának hozzá (3. ábra).
Sikeres úttörőknek támogató technológiára van szükségük
A következő években a lítium akkumulátorok gyártása tovább fog innoválódni és növekedni. Ennek eredményeként ez egy lehetőségekkel teli iparág. Ez a lehetőség a leggyorsabban és legegyszerűbben azokhoz a szervezetekhez fog eljutni, amelyek a kezdeti szakaszoktól fogva a rugalmasságot és a skálázhatóságot szem előtt tartva építkeznek. Ma már léteznek olyan technológiák, amelyek lehetővé teszik a skálázhatóságot már egy kísérleti projekt legelső pillanataitól kezdve. Azok a szervezetek, amelyek így járnak el, versenyelőnyt fognak szerezni, és elhozzák az akkumulátortechnológia jövőjét.
Az ábrák az Emerson jóvoltából készültek.