Smart industri kräver smart information

Configuration Management och standardiserad information är avgörande för att lyckas i det digitaliserade industrilandskapet.

Digitaliseringen medför stora möjligheter att utveckla en ny, smartare och mer hållbar industri. Digitaliseringen går på djupet i alla delar av industrins verksamhet och berör bland annat produktutveckling, produktion, affärssystem, interaktion med underleverantörer och kunder, och relationen till de anställda. Digitaliseringen utgör också grunden för Smart industri där stora och små aktörer dynamiskt samverkar i olika värdekedjor med ett hållbart perspektiv i hela kedjan.

Exempel på teknologier som drar nytta av digitaliseringens möjligheter är Internet of Things, Digital twin, Adaptive Manufacturing, Collaborating Robots och AI.

Men Smart industri handlar inte bara om de teknologier och standarder som gör det möjligt att dela allt mer information med allt flera oförutsägbara och skiftande (men önskade) deltagare i värdekedjan. En viktig förutsättning är att ha kontroll på den information man arbetar med samt att alla är medvetna om, och accepterar de ändringar som sker. Därför är också Configuration Management och standardiserad åtkomst till information i sina källsystem en grundläggande möjliggörare.

För en aktör som verkar inom Smart industri finns många utmaningar. Det krävs en korrekt bild av produktens design och dess individer över dess livscykler. Det krävs även en samlad bild av hur ett system sammansatt ifrån olika leverantörer fungerar. Informationshanteringen måste av detta skäl inte bara hänga ihop inom organisationen utan även mellan samverkande organisationer.

För att hantera den komplexitet som Smart industri innebär pågår arbete inom ISO, med Syntells aktiva bidrag, för att ta fram en Referensmodell för Smart Manufacturing. Modellen baseras på input ifrån 17 länder och kommer i stort att stämma överens med den Tyska referensmodellen RAMI 4.0. Modellen bygger på 3 huvuddimensioner:

• Business layers, skikt för de olika elementen som bygger upp ett i ett verksamhetssystem
• Production System hierarki, de strukturer som behövs för att ”konfigurera” produktionslösningar genom att referera till element i Business layers
• Livscykel, de olika livscykelsteg i vilka ett system behöver betraktas och hanteras cirkulärt för hållbarhet.

Figur 1. Smart Manufacturing Reference Models tre huvuddimensioner

Begränsande programvaror och tekniska utrustningar bidrar också till utmaningarna. Alla programvaror hanterar information i enlighet med en given informationsmodell. Denna är anpassad för den information som programvaran skall kunna hantera. Med standardiserade informationsmodeller går det att säkerställa att information i olika programvaror är av samma typ och lika struktur. Detta illustreras med pusselbitarna i de rosa rektanglarna i figur 2. I Bilden illustreras också principerna för en så kallad backbone-arkitektur som används för att standardisera, kartlägga och skapa integrationer mellan lokala datasystems interna (lokala) Informationsmodeller och den standardiserade globala Informationsmodellen.

Figur 2. Olika Informationssystem som kopplas ihop genom Informationsstandarder

För att göra detta behöver informationens struktur vara standardiserad så att olika programvaror kan översätta informationen mot sina interna informationsmodeller. Informationsmodeller beskrivs grafiskt med något modelleringsspråk. Bilden nedan visar PLCS informationsstruktur för arbetsorder beskriven med SysML.

Figur 3. Klassmodell för Arbetsorder (SysML Notation)

Utmaningen här ligger i att olika programvaror saknar standardiserade informationsmodeller vilket innebär ett omfattande och dyrt arbete med integrationer för att komma åt den önskade informationen i olika programvaror. Detta resulterar i isolerade informationsöar och manuella överföringar vilket medför att informationen dupliceras utan att hållas uppdaterad.

Med informationsstandarder och standardiserade informationsmodeller skapas möjligheten att kostnadseffektivt komma åt information i olika programvaror. Även utvecklig av programvaror underlättas eftersom man kan utveckla programvaror mot standardiserade informationsgränssnitt vilka gör informationen åtkomlig utan att utvecklaren behöva känna till vilka andra programvaror som behöver komma åt informationen.

En lika viktig del för informationsmodellen är att den tillför en enhetlig semantik, till exempel som PLCS Begrepps-modell Figur 4 nedan, för den information som delas. Semantik innebär att det är entydigt vad Namn, Objekt och Attribut verkligen betyder oavsett vilket verktyg som informationen kommer ifrån. Till exempel att termer som Modul, Funktion, System, Gränsyta, Artikel, Komponent, Leverans och Pris verkligen betyder samma sak när dom kommer från olika programvaror.

Figur 4. PLCS Begreppsmodell

Syftet med konfigurationsledning eller Configuration Management (CM) är att få spårbarhet och kontroll över all information som definierar och beskriver en produkt (koncept, arkitektur, krav, specifikationer, ritningar, BOM, test & verifieringsdata, underhållsdata, kund-dokumentation, etc).

Med CM säkerställs att:

• De som arbetar med produkten har tillgång till rätt versioner av de informationsunderlag de är beroende av,
• Ändringar på informationen och produkten sker enligt en kontrollerad process med tydliga beslut,
• Det skapas kvalitetssäkrade och formella baselines av informationen som ger stöd för utveckling, test, produktion och andra aktiviteter som kräver en fastställd utgångspunkt avseende information,
• Spårbarhet finns i informationen över produktens livscykel

Figur 5. Aktiviteter inom Configuration Management.

CM genomförs i ett antal aktiviteter som kan sammanfattas med orden Identifiera, Frysa, Berätta, Ändra, Planera och Säkerställa. De mest centrala begreppen i Configuration management visas i Figur 5 nedan.

Systemets definierande och specificerande informationsmängder (så kallat Configuration Information) kopplas till de systemelement som de påverkar genom att dessa identifieras som konfigurationsobjekt (eller Configuration Items).

Vid valda tillfällen fryses konfigurationsobjekt med tillhörande informationsmängder i en baseline av den som är ansvarig för för baselines innehåll. Baselinen kan sedan ändras genom en ändringstyrningsprocess där den ansvarige godkänner eller avslår ändringsförslag.

Figur 6. De mest centrala begreppen i Configuration management

En stor utmaning för CM traditionellt är att systemets informationsmängder är digitalt oåtkomliga i olika leverantörers tekniska utrustningar och programvaror på grund av bristfälliga gränsytor och avsaknad av informationsstandarder såväl som entydig semantik. Informationen förblir utspridd i en mängd IT-system (gamla såväl som nya system). Etablerandet av baselines kan då innebära att information exporteras ur systemen den hanteras i. Detta skapar i sin tur osäkerheter kring vilken information som äger tillämpning och vem som ansvarar för vilken information. Genom att de nationella och internationella initiativen för Smart industri driver på en ökad användning av informationsstandarder och entydig semantik, minskas förhoppningsvis detta hinder. Med standardiserad information ökar möjlighet till access till informationen i dess källor. Detta skapar även större möjligheter att överföra information mellan organisationer.

Samtidigt innebär Smart industri nya utmaningar för CM. CM som verksamhet behöver vara vaksam på de nya typer av system och systemelement som kräver styrning. Inte minst konfigurationen av tjänster kopplade till nätverk av produkter och användare.

I takt med att AI och machine learning breder ut sig i allt fler tillämpningar, kommer dessa teknologier även bidra till att förändra den information som definierar ett systems konfiguration och kanske även vara en del av ett systems konfiguration. Detta ställer nya utmaningar på baseline-etablering: Vad kunde systemet vid ett givet tillfälle? Vilken spårbarhet kan göras till tidigare versioner av systemet?

Då informationen, med hjälp av standarder, blir mer tillgänglig och lättare att hantera i olika IT-stöd, ökar även riskerna med att den når användare som inte borde haft access eller nyttjas på sätt som inte var avsätt. CM-verksamheten skall både bidra till att man med informationen skall kunna jobba snabbt och öppet samt kunna dela med sig av information, men samtidigt skall verksamheten möta säkerhetsskyddskrav.

När allt komplexare system byggs av integrerade delar från olika leverantörer vilka digitalt kommunicerar över hela livscykeln måste vi börja tänka i vilken utsträckning vi faktiskt kan ha kontroll över hur system och information kontinuerligt förändras och utvecklas. Exempelvis tvingas vi kanske sluta analysera effekterna av en ändring för att istället fokusera på att spåra konsekvenserna av ändringen. Detta kan förändra rollen för CM på ett ganska fundamentalt plan.

Med de nya utmaningarna som Smart industri innebär, finns det en mängd olika sätt som CM borde utvecklas på:

Standardisering av CM-funktionalitet i IT-verktyg. Detta så att verktygstillverkare standardmässigt bygger in funktionalitet avseende identifiering, spårbarhet, historik, integritet och baselinehantering i verktygen.

Standardisering CM-metodik. Detta så att olika aktörer har samma förväntningar på ändringshantering, baselines, identifiering av CI etc.

AI CM - metoder för dynamisk och anpassningsbar CM. Så att vi snabbt anpassar processer och rutiner kring CM för den föränderliga kontexten.

CM-kompetenta produkter. Förhoppningsvis kan produktindivider så småningom bära sin egen konfigurationsinformation, både nuvarande och historisk. Vi vill kunna fråga en produktindivid: ”Hej, vem är du? Vad består du av? Vilka är dina tidigare versioner?” osv.

Figur 7. Syntells modell för utvärdering och utveckling av en organisations CM-förmåga. Mer om modellen finns på www.cmplus.se

När allt flera industriaktörer börjar utvecklas mot visionen för Smart industri dvs en fullständig digital samverka, på alla nivåer, genom standardiserad information krävs att både utmaningar, visioner och lösningar inom området CM kan sättas i ett sammanhang där en aktörs förmåga att bedriva CM går att utvärdera och utveckla. Exempelvis i enlighet med modellen i Figur 7 ovan där en organisations förmåga delas upp i Ledning & styrning, organisation & kompetens, processer & metoder, information och IT-stöd.

Vill du veta mer? Kontakta oss!