Quando il servomotore si connette ai microservizi: una trasformazione flessibile in una scena reale

"Sarebbe fantastico se ogni modulo potesse essere regolato in modo indipendente senza influenzare le altre parti." Mormorò.

Questo è probabilmente il punto critico più comune che molte persone incontrano nei progetti di macchinari e automazione. Il sistema è troppo "olistico". Se un luogo viene cambiato, altri ne soffriranno. Successivamente abbiamo parlato dei microservizi: questo concetto è popolare nel campo del software ed è sorprendentemente adatto a progetti di integrazione hardware ed elettromeccanica.

Quali sono esattamente i vantaggi dei microservizi nei progetti pratici di M&E?

In poche parole, immagina che la tua linea di produzione non sia più un gigante, ma sia invece composta da tante piccole unità indipendenti. Ciascuna unità gestisce i propri compiti: ad esempio, un servomotore controlla il movimento di un asse, un modulo di visione è responsabile del controllo della qualità e un modulo logico dirige la sequenza del processo. Lavorano in modo indipendente e comunicano e collaborano in modo leggero.

Vantaggio 1: i cambiamenti non danneggiano più i muscoli. In passato, per regolare i parametri o la curva di movimento di un motore, poteva essere necessario arrestare l'intera linea o addirittura ricompilare l'intero programma di controllo. E adesso? Basta regolare il servizio corrispondente a quel modulo di azionamento del motore. Le altre parti funzionano normalmente e i test possono essere eseguiti in modo indipendente. È come un nuovo musicista nella band, e gli altri musicisti continuano ad esercitarsi e a lavorare insieme quando suonano insieme.

Vantaggio 2: l'aggiornamento diventa facile. Quando esce una nuova tecnologia, vuoi sostituire un certo servo DC con un modello più reattivo. Nell'architettura dei microservizi è sufficiente sostituire il modulo di servizio che aziona il servo, l'interfaccia rimane la stessa e le altre parti sono quasi invisibili. Il sistema non richiederà una riautenticazione completa a causa di aggiornamenti parziali.

Vantaggio tre: migliore tolleranza agli errori. Un problema con un determinato modulo, ad esempio un'interruzione temporanea della comunicazione, non causerà il collasso dell'intero sistema. Altri servizi indipendenti possono continuare a funzionare o entrare in uno stato sicuro. Il modulo problematico può essere riavviato o riparato, quindi "unito" nuovamente al sistema. Aumenta la resilienza dell’intero sistema.

Qualcuno potrebbe chiedere: "Sembra l'ideale, ma come può essere implementato nella realtà?"

In effetti, il passaggio da un’architettura monolitica tradizionale ai microservizi richiede alcuni cambiamenti nel pensiero progettuale. Ma non è così complicato come si immagina. Modularizza il tuo sistema, sia fisicamente che funzionalmente: quali parti possono funzionare in modo indipendente? Quale logica di controllo può essere incapsulata in servizi indipendenti?

Ad esempio, un semplice progetto di braccio robotico a tre assi. È possibile suddividere il controllo del servomotore di ciascun asse in tre servizi indipendenti, il posizionamento visivo è un servizio e la pianificazione del percorso di movimento è un altro servizio. Comunicano tra loro attraverso protocolli di interfaccia espliciti (come le comunicazioni basate sulla rete). Ogni servizio può essere sviluppato, testato e distribuito in modo indipendente.

E le risorse hardware? Molti controller e computer industriali oggi sono sufficientemente potenti da eseguire più servizi leggeri contemporaneamente. La chiave è pianificare la comunicazione e i flussi di dati per evitare un eccessivo accoppiamento tra i servizi.

Torniamo alla storia di Lao Zhang.

Successivamente hanno provato a ricostruire una piccola catena di montaggio utilizzando idee di microservizi. Le diverse funzioni - alimentazione, posizionamento, serraggio, ispezione - sono separate in moduli indipendenti. Una volta, un cliente ha richiesto temporaneamente di modificare la coppia e la sequenza di serraggio. In passato, ciò avrebbe richiesto almeno mezza giornata di inattività per riscrivere il programma. Questa volta l'ingegnere si è limitato a modificare la logica del "servizio di avvitatura" e ad aggiornarlo online nel giro di mezz'ora. Le altre postazioni di lavoro non sono state affatto interessate.

Lao Zhang ha detto con un sorriso: "È come dare alla macchina il potere dei 'Lego'. Ovunque ci sia bisogno di cambiare, basta sostituire quel pezzo di mattone invece di ricostruire l'intero castello."

Questo tipo di flessibilità è particolarmente prezioso nel contesto della tendenza della produzione multivarietà e di piccoli lotti. Non è necessario riprogettare l’intera linea di produzione per soddisfare i requisiti speciali di un determinato prodotto. Basta combinare o adattare i moduli di servizio corrispondenti.

Quali sono le considerazioni da tenere in considerazione quando si scelgono i componenti che supportano l'architettura dei microservizi?

Naturalmente non tutto l'hardware e il software sono adatti a questo modello. Quando si selezionano i componenti principali, come servomotori, azionamenti e controller, è necessario considerare se supportano interfacce e protocolli flessibili e se sono facili da controllare e integrare in modo indipendente.

La standardizzazione della comunicazione è importante. La scelta di componenti che supportano i comuni protocolli di comunicazione industriale (come EtherCAT, Modbus TCP, OPC UA) può rendere più fluido lo scambio di dati tra i servizi. Ad esempio, se tutti parlassero la stessa lingua, non ci sarebbero ostacoli alla collaborazione.

Autonomia del modulo. Un buon servoazionamento dovrebbe essere in grado di completare localmente il controllo ad anello chiuso di posizione, velocità e coppia. Ha solo bisogno di ricevere istruzioni di livello superiore invece di fare affidamento su un controller centrale per completare tutte le operazioni. Ciò è in linea con il concetto di "distribuzione indipendente e funzionamento indipendente" nei microservizi.

Strumenti di configurazione e gestione. Il sistema fornisce strumenti utili per gestire questi servizi distribuiti? Posso monitorare lo stato di ciascun servizio e aggiornare la configurazione singolarmente? Ciò è legato alla comodità della manutenzione quotidiana.

esisterekpowerA condizione che esploriamo spesso come combinare l'hardware con questo pensiero architettonico. Lascia che il sistema elettromeccanico non solo sia forte e affidabile, ma possieda anche questa "agilità".

Alcuni pensieri casuali

Il concetto tecnico a volte sembra freddo, ma in officina risolve problemi reali. I microservizi non sono una soluzione miracolosa, richiedono una progettazione e un pensiero tempestivi. Ma quando si vede il sistema diventare flessibile e non più vulnerabile al cambiamento, la sensazione è molto reale.

È come iniettare un po' di "vitalità" in una macchina complessa: ogni parte è indipendente e collaborativa, i problemi possono essere isolati e gli aggiornamenti possono essere effettuati localmente. Conferisce ai sistemi meccanici la tenacità simile agli organismi viventi.

Forse la prossima volta che creerai un nuovo progetto o rinnoverai un vecchio sistema, potresti porre un'altra domanda: è possibile suddividerlo in un servizio indipendente? Semplifica il cambiamento.

Dopotutto, in quest’era in cui i requisiti diventano sempre più rapidi e personalizzati, forse è proprio questo tipo di saggezza che consente alle macchine di tenere facilmente il passo con i cambiamenti. E tutto ciò, in definitiva, serve a rendere la creazione e il lavoro più fluidi e rilassati.

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