Skriv ut

Förra året fick Luleå tekniska universitet förtroendet att koordinera Europas största projekt för att automatisera och digitalisera industrin. Jerker Delsing, professor i industriell elektronik vid LTU, är koordinator för det treåriga projektet med en budget på nära 950 miljoner kronor. Här berättar han om läget i projektet vid halvtid.

Smart produktion, eller Industri 4.0, lockar med positiva effekter som lägre produktionskostnad, energiförbrukning, materialförbrukning och miljöpåverkan samtidigt som produktiviteten ökar.

– Det gör att automation blir väldigt viktigt för att kunna möta de stora utmaningarna vi ser i samhället på alla nivåer. Från Sverige- till Bryssel- och FN-nivå, säger Jerker Delsing.

En huvudvärk för företagsledningarna i dagens industriföretag är bristen på interoperabilitet – alltså hur system utbyter och använder information som de får från varandra. Det är den utmaningen som det pågående projektet Arrowhead Tools gett sig på.

Fram tills idag har automationssystem byggts på ett visst sätt. Det finns en standard, kallad ISA-95, som i stort sett alla fabriker världen över är byggda med i åtanke. Alla stora automationsföretag som exempelvis Siemens, Schneider, ABB, Valmet, Honeywell och General Electric levererar en mängd olika system, som dessutom ofta är skräddarsydda för en fabrik.

– Företagen bygger olika pyramider. En för hur du driftar fabriken, en för hur du underhåller din fabrik, och så vidare, men varje bit lever i sin egen värld. De kan inte prata med varandra speciellt bra, och de är väldigt dyra att ändra i, säger Jerker Delsing, och adderar:

– Mitt favoritexempel, som jag får berätta om, är Volvo som skulle flytta en uppkopplad skruvdragare 15 meter från en arbetsstation till en annan. Det var en operation på sex månader och som kostade en miljon svenska kronor.

Anledningen var att systemet hos Volvo bestod av en mängd delsystem ihopbyggda under mycket lång tid. Varje delsystem är en egen monolit som enbart göra en speciell sak, och ingen var helt säker på hur allt var implementerat. Därför var Volvo tvingat att testa om hela sitt automationssystem innan företaget vågade drifta det efter att skruvdragaren bytt plats.

– I stort sätt alla producerande företag sitter i samma sits idag. Det vi givit oss på nu är att radikalt minska det vi kallar engineering cost, alltså kostnaden för att ändra i ett system och testa det.

Projektet arbetar med att använda det som kallas tjänsteorienterad arkitektur, som ursprungligen kommer från IBM.

Arrowhead Tools

Arrowhead Tools är ett treårigt industriprojekt med uppgift att bana väg för smidigare digitalisering och automation i Europa. Projektet har en budget på 91 miljoner euro. Det startade år 2019 och ska pågå till sommaren 2022.

Från Sverige medverkar Volvo, Boliden, Lindbäcks Bygg, Lundqvist Trävaru, Podcomp, BnearIT, och Equa, medan Bosch, Philips, Mondragon och Infineon är exempel på välkända europeiska deltagare.

Totalt deltar 53 europeiska företag från bland annat fordons-, gruv-, elektronik- och mjukvarubranschen, liksom 28 universitet och forskningsinstitut. Projektet finansieras av de företag och länder som deltar, samt ECSEL-JU som ingår i Horizon 2020. Vinnova står för den svenska delen.

Arrowhead Tools bygger vidare på automationsprojektet Arrowhead som startade 2013 och pågick till 2017. Det hade en budget på 68 miljoner euro och där började lösningar för att säkra interoperabilitet för automationssystem att tas fram. Luleå tekniska universitet leder det pågående projektet, liksom det tidigare.

Det amerikanska företaget utvecklade arkitekturen redan på 1970-talet när företaget insåg att det hade sju stycken olika datorarkitekturer och operativsystem som inte kunde kommunicera med varandra. Sedan dess har även stora företag inom finansvärlden börjat använda det.

 –  Nu är vi framme vid att man ska kunna använda detta ända nere på individuella sensorer och på en mängd olika nivåer i produktion.

Bildligt talat ska det nya läggas som ett hölje över det gamla, som inte ska behöva förändras. Genom höljet ska gamla system kunna leverera och ta emot den information som de behöver ha för att kunna göra sin uppgift. De olika systemen ska vara oberoende av varandra, och även lätta att integrera.

–  Tidigare har man skrivit kod som innebär att olika delar talar med varandra. I detta läge ska de olika delarna istället utväxla tjänster med varandra. Tjänsterna placeras i ett tjänsteregister, sen behövs bara en så kallad orkestrering för att få delarna att tala med varandra.

Resultatet heter Arrowhead Framework. Det är en plattform, i form av open source, som är byggd i en arkitektur som är baserad på den tjänsteorienterade arkitekturmodellen. I dagsläget fångar plattformen in nästan hela ISA95-strukturen och mycket stora delar av den tyska arkitekturmodellen för smart industri, RAMI 4.0.

– Hittills har vi tagit fram en referensimplementation av denna arkitektur som idag fungerar som en integrationsplattform som håller på att valideras i över 20 industriella användarfall. Just nu sker det på Volvo och Boliden, men även halvledarföretaget Infineon liksom Bosch som också är djupt inblandat.

Tanken är att Arrowhead Framework ska bli en plattform för hur industrier i framtiden bygger sina specifika automationslösningar. Flera versioner har redan släppts.

Den senaste heter version 4.2.0, men innan jul ska nästa ut, version 4.3. Målet är att släppa version 5.0 innan projektet är avslutat.

– Vi började att validera data från små automationsexempel för att utvärdera potentialen redan för några år sedan. Trots att koden då var betydligt mindre kunde företag visa att de tjänade mycket tid på att använda den, säger Jerker Delsing och ger ett exempel:

– I ett fall som handlar om energiautomation i en fastighet gick man ifrån att behöva mellan fem och sex arbetsdagar till 6-8 timmar för att bygga en helt ny lösning till en kund.

Ett arbete som just nu pågår för fullt är att inlemma Arrowhead Framework under stiftelsen Eclipse Foundation. Förutom att plattformen byter namn till Eclipse Framework håller hemsidan på att byggas om.

– Vi är mitt i detta. Om allt går som det ska kommer den nya hemsidan att släppas i mitten av december.

Steget till Eclipse är vitalt. Dels garanteras en långsiktig förvaltning och en aktiv vidareutveckling av koden, dels garanterar organisationen att den tillgängliga versionen inte innehåller kod som ett företag inte får lov att använda.

– Det blir mycket lättare för ett industriföretag att använda sådan kod, jämfört med i stort sätt alla andra opensource-lösningar. Det är jätteviktigt för industrin, påpekar Jerker Delsing.

Arrowhead på youtube

På youtube finns en Arrowhead-kanal, som successivt ska uppdateras med pedagogiska filmer. Där finns till exempel en film där det går att se hur ett tänkt företag har byggt automation mellan ett antal olika produktionsplatser i bland annat Sverige, Spanien och Tyskland. I en annan video presenteras Arrowhead Framework (på väg att bli Eclipse Framework) kortfattat på drygt två minuter, medan ytterligare en video ger en mer teknisk bild på drygt en kvart. För att hitta filmerna kan du googla: Eclipse Arrowhead Youtube

Arrowhead Tools är inte ensamt om att rör sig i den tjänsteorienterade riktningen. Det finns en handfull liknande satsningar, visar en analys som gjorts inom projektet.

I Europa existerar det tre. Förutom Arrowhead, märks ytterligare ett EU-initiativ kallat FiWare och ett tyskt som heter BaSyx. Till det kommer tre inom datorindustrin i Nordamerika samt ett inom bilindustrin – ett moderniserat Autosar.

– Arrowhead Framework är det enda av de nämnda som idag har interoperabilitet som en fundamental funktionalitet. I de andra finns det inte på samma sätt, och i flera fall inte alls.

– Dessutom är Arrowhead egentligen också det enda som klarar att hantera reglerloopar med realtidskrav. Visserligen klarar även Autosar det, men bara med vissa speciella teknologier som man är låsta till.

Även säkerheten påstås vara väldigt väl inbyggd i plattformens grundstruktur. Den är placerad på varje enskilt mjukvarusystem, som kan ligga på allt från en minimal inbyggda system till en större maskin.

Fast även om mycket redan är gjort, finns det fortfarande en hel del kvar innan projektet avslutas den sista juli 2022.

En pågående utmaning är, som redan nämnts, att radikalt minska det man kallar engineering cost. Här handlar det om att definiera och utveckla ett större antal verktyg som kan användas.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.
Prenumerera kostnadsfritt!

Det betyder att projektet brottas med frågor som: ”Hur ska enskilda system konfigureras?” och ”Hur skapar man kod automatiskt från en systemdefinition?”

– Det går att få en maskin att skapa nödvändig kod själv. Det är en utmaning, men vi har redan kod som kan generera kod och göra detta helt dynamiskt utan att en människa måste vara involverad. I framtiden kan man tänka sig att maskiner även kan gör affärer, säger Jerker Delsing, och adderar:

– Kod som kan bygga skalen runt existerande gamla maskiner finns också. Vi har nyligen släppt videofilmer på youtube som visar hur man gör detta. Det är framförallt folk i Sverige och Tyskland som har samarbett kring detta.

Kategori: Intervjuer