Előzmények, korábbi eredmények, motivációk

Az ipari vállalattal, már több mint 10 éve dolgozok együtt különböző, termelést támogató informatikai projekteken. 2016-ban megnyertem az első Új Nemzeti Kiválóság Program (ÚNKP) ösztöndíjamat, amelynek során a céggel együttműködésben elkészítettük a tervet arra vonatkozóan, hogy felkészítjük a gyárat az ISO 50001-es tanúsítvány auditálására és folyamatos fejlődésre.

"Az ISO 50001 Energiairányítási rendszerszabványt 2011 júniusában bocsátotta ki a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet. A szabvány tartalmazza energiamenedzsment rendszerek kialakításához, fenntartásához és fejlesztéséhez szükséges követelményeket. Célja, hogy szisztematikus megközelítésben lehetővé tegye a szervezet számára az energiateljesítmény folyamatos fejlődését, beleértve az energiahatékonyságot, az energiabiztonságot, a felhasználást és fogyasztást. Célja, hogy csökkentse bármilyen szakterületű, méretű és földrajzi elhelyezkedésű vállalat energiafelhasználásának mértékét, ezúttal az energiaköltségeket és az üvegházhatású gázok kibocsátásának mennyiségét is. A rendszert az az ISO 9001 Minőségirányítási és az ISO 14001 Környezetközpontú irányítási rendszerszabványok alapján modellezték. Az ISO 50001 az energiateljesítményre koncentrál, nem elsősorban a termékek minőségére és a környezeti hatásokra, de a három szabvány leggyakrabban integrált irányítási rendszer részeként épül be egy vállalat működésébe, így az említett szempontok is érvényesülnek. Az energiafelhasználás javítására irányuló célokat a szervezet maga fogalmazza meg, a szabvány alapján, amelynek adatközpontú, strukturális megközelítése révén a szervezet valószínűsíthetően számottevő anyagi megtakarítást érhet el."

Azt talán nem is kell hangsúlyoznom, hogy napjainkra (2022-ben) mennyire fontossá vált az, hogy egy termelő nagyvállalat energiafelhasználás szempontjából minél inkább hatékonyan, a veszteségeket eltüntetve működjön. 2016-ban tehát elindítottuk ezt a projektet, amelyet most röviden összefoglalok, koncentrálva a későbbi projektek részletes bemutatása számára releváns feladatokra:

• Kezdetben kiválasztottunk olyan nagy villamosenergia fogyasztókat (gépeket, termelést támogató berendezéseket), amelyek a fogyasztás nagy hányadáért felelősek.
• Telepítettünk melléjük energiamérő szenzorokat és hálózatba kapcsoltuk ezeket.
• Mivel nagyvállalatról van szó és 100 feletti fogyasztó berendezésszámról, ezért ott használnak épület- és folyamatfelügyeleti rendszert (ez az úgynevezett SCADA rendszer), amellyel kézben tudják tartani a vállalat belső (termelési és támogatási) tevékenységeinek, folyamatainak működését: monitorozás és felügyelet.
• Kialakítottunk egy olyan adatbázisszerkezetet, amelybe el tudtuk tárolni a fogyasztási adatokat.
• A fogyasztási adatokat összerendeltük gépek és berendezések szerint az általuk megtermelt munkadarabok számával (és négyzetméterével), így láthatóvá vált, hogy mikor működtek hasznosan (termeltek) és mikor haszontalanul (nem termeltek, csak mentek) az adott gépek.
• Ehhez az összerendeléshez integrálni kellett a fogyasztási adatainkat a termelési adatokkal, amelyeket a cég a vállalatirányítási rendszerében tárol.
• Az adatok összerendelését és az elemzését a gyárban az adatelemzők üzleti intelligencia eszköz segítségével végzik, amely számukra mindenképpen hasznos és jól alkalmazható információk és tudás kinyerésére.
  

Az ábrán a felvázolt rendszer architektúrája látható, amely azóta további IoT specifikus és egyéb alhálózattal és számos további berendezéssel, adatmérési szenzorral bővült, azonban a mostani projektjeim kapcsán elég ennek az egyszerűsített ábrának az átlátása. Ahogy említettem a kutatási és fejlesztési projekteknek még számos mellékága volt, amelyeket itt most nem részletezek. De a fentieket mindenképpen össze akartam foglalni mielőtt rátérnék a most releváns "energiatudatosságra nevelés" témaköréhez kapcsolódó két projektemre.

A projektek kialakítása során fontos szempont volt az, hogy ahol csak lehet, alkalmazzuk azokat az eszközöket (hardveres és szoftveres), amelyek a vállalat rendelkezésére állnak, illetve ha valamilyen további szoftver beszerzésére volna szükség, akkor az legyen ingyenesen hozzáférhető (például adatbáziskezelő rendszer), vagy történjen meg saját fejlesztés a megoldáshoz.

A legújabb, 2021/2022-ben harmadszorra elnyert ÚNKP ösztöndíjam során még azt fogalmaztam meg célként, hogy a projektek részeit (amelyiket csak lehetséges) valósítsam meg felhőszolgáltatások felhasználásával, így nyitva újabb lehetőségeket a vállalati fejlődés előtt.

1. projekt: a haszontalan működés pénzbeli kifejezése

Az elmúlt évek során jártam olyan gyárban, ahol a termelési veszteségeket egy Magyarországon gyártott autómárka darabszámában mérték, mivel a vezetők azt vallották, hogy a dolgozók nem tudnák felmérni azokat a pénzösszegeket, amelyeket tájékoztatásként megosztanának velük, ezért látták jobbnak ezt a megoldást. 2015 környékén egy olyan hazai autó árát 2,5 millió forintban határozták meg, így ha azt írták ki, hogy az idei évre vonatkozóan eddig 4 autónyi a veszteségünk, az 10 millió forintot jelentett. Ahhoz persze, hogy ezt meg tudjuk tenni a saját vállalatunknál, előbb ismernünk kell a "forintosított" (vagy "eurósított") összegeket. Tovább bonyolítja a helyzetet, hogy nekünk nem a termelés kapcsán kalkulálódó veszteségeket kellett felmérnünk, hanem az energiagazdálkodás során fellépő hiányokat, amihez a fent vázolt "kiber-fizikai keretrendszert" tudtuk alkalmazni, leszámítva az üzleti intelligencia szoftvert, mivel az új üzleti logikai funkcionalitásokat, az adatmegjelenítést már egy saját eszközzel hajtottuk végre. Itt lépett be új rendszer komponensként a Laravel-alapú webes alkalmazás fejlesztése és használata.

Olvass tovább erre ...

2. projekt: valós idejű teljesítménykövetés

Ahogy említettem, az üzleti intelligencia eszközök használata hasznos, de nem lehet a gyártósori dolgozók rendelkezésére bocsátani egy ilyen (korábban még főleg asztali) alkalmazást. Azon túl, hogy rettentően drága tud lenni további licencek megvásárlása a szoftverhez, még speciális szakértelmet is igényel a használatuk. A gyártósori dolgozóknak csak az eredményeket "lett volna jó felvillantani", de a havi eredmények "kiplakátolása" az üzemben rettentően sok mindent elfed a valós hatékony/nem hatékony működésről. Így egy meghatározott cél volt ennek kapcsán, hogy tájékoztassuk az operátorokat a tevékenységük aktuális hatékonyságáról valós időben, ott rögtön a termelési gépük mellett.

Továbblépés, gondolatébresztő

Az energiatudatosságra neveléssel kapcsolatos projektjeimet a következő blogbejegyzésekben részletezem: mind a kutatási, mind a fejlesztési részfeladatokat bemutatom.

Felmerülhet majd a kérdés, hogy mindezen feladatok egy másik termelő vállalatnál is megvalósíthatók lennének-e, vagy ez csak egy teljesen egyedi fejlesztés, amely egyetlen, specifikusan ilyen ipari vállalatnál alkalmazható volt...?

A válasz az, hogy a bemutatásra kerülő projektek kiber-fizikai rendszer összetételét tekintve, a folyamatok és rendszerek nagy része más termelő vállalatnál is alkalmazható:

• Mivel manapság már elmondható, hogy minden vállalat alkalmaz valamilyen vállalatirányítási rendszert a termelési adatok tárolására;
  
• Emellett szükség van egy adatbázis-kezelő rendszerre, amelyekből elérhető ingyenes változat is;
• IoT szempontból: szenzorok telepítése, hálózatba kötése a főbb feladatok.
  
• IoT eszközfelügyelet szempontjából egy kisebb projekt esetén szükség van mikrokontrollerekre (például Raspberry Pi eszközökre), de nagyobb projekt esetén szükség van egy épületfelügyeleti rendszerre, amely összefogja a szenzorokat adatgyűjtés szempontjából és képes távolról vezérelni az ipari berendezéseket;
• Adatmegjelenítés és -elemzés szempontjából szükség lehet egy üzleti intelligencia eszközre, amely nagyban megkönnyíti ezeket a tevékenységeket, ugyanakkor saját fejlesztésű megoldások is alkalmazhatók. Ilyeneket mutatok be én is, ahol egy-egy saját fejlesztésű Laravel webalkalmazás tölti be ezt a szerepet.
• És... és ennyi! Persze az integrációhoz, szenzorok és a hálózat telepítéséhez, adatbázistervezéshez, -elemzéshez stb. szakember szükségeltetik, úgyhogy nem elég csak megvásárolni az eszközöket és szoftverrendszereket, hanem azokat be is kell üzemelni, majd működtetni, üzemeltetni és folyamatosan fejleszteni kell.
  

Így a fizikai plusz szoftveres eszközök integrációja, és az ebből a komplex rendszerből kinyerhető tudás elérése valós cél lehet bármilyen termelő vállalatnál. A 0. lépés az, hogy valaki elolvassa ezeket a bejegyzéseimet, és elkezdjen gondolkozni azon, hogy az ő cégénél hogyan lehetne előrelépni ezen a területen.

Együttműködés, köszönetnyilvánítás

A kutatást természetesen nem egyedül végeztem. Munkám során a vállalat szakembereivel mindig együttműködve haladtam a megoldás felé, míg kutatási szempontból Koncz Adrienn doktorandusz hallgatómmal, továbbá szakmai, fejlesztési oldalon az első bemutatandó projektnél az Eötvös Loránd Tudományegyetemen (ELTE-n) hallgatómmal, Németh Erikkel együttesen tevékenykedtem.