數(shù)據(jù)的采集和管理
數(shù)據(jù)是智能工廠建設(shè)的血液,在各應(yīng)用系統(tǒng)之間流動。在智能工廠運轉(zhuǎn)的過程中,會產(chǎn)生設(shè)計、工藝、制造、倉儲、物流、質(zhì)量、人員等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可能分別來自ERP、MES、APS、WMS、QIS等應(yīng)用系統(tǒng)。生產(chǎn)過程中需要及時采集產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、加工精度和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù),并與訂單、工序、人員進行關(guān)聯(lián),以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全程追溯。
此外,在智能工廠的建設(shè)過程中,需要建立數(shù)據(jù)管理規(guī)范,來保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。還要預(yù)先考慮好數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范,以及SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)的應(yīng)用。企業(yè)需要根據(jù)采集的頻率要求來確定采集方式,對于需要高頻率采集的數(shù)據(jù),應(yīng)當(dāng)從設(shè)備控制系統(tǒng)中自動采集。
另外,必要時,還應(yīng)當(dāng)建立專門的數(shù)據(jù)管理部門,明確數(shù)據(jù)管理的原則和構(gòu)建方法,確立數(shù)據(jù)管理流程與制度,協(xié)調(diào)執(zhí)行中存在的問題,并定期檢查落實優(yōu)化數(shù)據(jù)管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、流程和執(zhí)行情況。
▲數(shù)據(jù)管理
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)
實現(xiàn)智能工廠乃至工業(yè)4.0,推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),實現(xiàn)MES應(yīng)用,最重要的基礎(chǔ)就是要實現(xiàn)M2M,也就是設(shè)備與設(shè)備之間的互聯(lián),建立工廠網(wǎng)絡(luò)。
企業(yè)應(yīng)該對設(shè)備與設(shè)備之間如何互聯(lián),采用怎樣的通信方式、通信協(xié)議和接口方式等問題建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上,企業(yè)可以實現(xiàn)對設(shè)備的遠程監(jiān)控,機床聯(lián)網(wǎng)之后,可以實現(xiàn)DNC(分布式數(shù)控)應(yīng)用。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集是企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。
工廠智能物流
推進智能工廠建設(shè),生產(chǎn)現(xiàn)場的智能物流十分重要,尤其是對于離散制造企業(yè)。智能工廠規(guī)劃時,要盡量減少無效的物料搬運。很多制造企業(yè)在裝配車間建立了集中揀貨區(qū)(Kitting Area),根據(jù)每個客戶訂單集中配貨,并通過DPS(Digital Picking System)方式進行快速揀貨,配送到裝配線,消除了線邊倉。
離散制造企業(yè)在兩道機械工序之間可以采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機器人、桁架式機械手等方式來傳遞物料,還可以采用AGV、RGV(有軌穿梭車)或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。立體倉庫和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用,也是企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時,需要進行系統(tǒng)分析的問題。
生產(chǎn)質(zhì)量管理和設(shè)備管理
提高質(zhì)量是企業(yè)永恒的主題,在智能工廠規(guī)劃時,生產(chǎn)質(zhì)量管理和設(shè)備管理更是核心的業(yè)務(wù)流程。貫徹質(zhì)量是設(shè)計、生產(chǎn)出來,而非檢驗出來的理念。
質(zhì)量控制在信息系統(tǒng)中需嵌入生產(chǎn)主流程,如檢驗、試驗在生產(chǎn)訂單中作為工序或工步來處理;質(zhì)量控制的流程、表單、數(shù)據(jù)與生產(chǎn)訂單相互關(guān)聯(lián)、穿透;構(gòu)建質(zhì)量管理的基本工作路線:質(zhì)量控制設(shè)置→檢測→記錄→評判→分析→持續(xù)改進。
設(shè)備是生產(chǎn)要素,發(fā)揮設(shè)備的效能(OEE—設(shè)備綜合效率)是智能工廠生產(chǎn)管理的基本要求。OEE的提升標(biāo)志產(chǎn)能的提高和成本的降低。生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)需設(shè)置設(shè)備管理模塊,使設(shè)備釋放出最高的產(chǎn)能,通過生產(chǎn)的合理安排,使設(shè)備尤其是關(guān)鍵、瓶頸設(shè)備減少等待時間。
在設(shè)備管理模塊中,要建立各類設(shè)備數(shù)據(jù)庫、設(shè)置編碼,及時對設(shè)備進行維保;通過實時采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),為生產(chǎn)排產(chǎn)提供設(shè)備的能力數(shù)據(jù);建立設(shè)備的健康管理檔案,根據(jù)積累的設(shè)備運行數(shù)據(jù)建立故障預(yù)測模型,進行預(yù)測性維護,最大限度地減少設(shè)備的非計劃性停機;要進行設(shè)備的備品備件管理。
智能廠房設(shè)計
智能廠房除了水、電、汽、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計外,還要規(guī)劃智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能采光與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、智能安防報警系統(tǒng)、智能門禁一卡通系統(tǒng)、智能火災(zāi)報警系統(tǒng)等。采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng),可以判斷監(jiān)控畫面中的異常情況,并以最快和最佳的方式發(fā)出警報或觸發(fā)其它動作。
整個廠房的的工作分區(qū)(加工、裝配、檢驗、進貨、出貨、倉儲等)應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的原理進行分析,可以使用數(shù)字化制造仿真軟件對設(shè)備布局、產(chǎn)線布置、車間物流進行仿真。在廠房設(shè)計時,還應(yīng)當(dāng)思考如何降低噪音,如何能夠便于設(shè)備靈活調(diào)整布局,多層廠房如何進行物流輸送等問題。
智能裝備的應(yīng)用
制造企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時,必須高度關(guān)注智能裝備的最新發(fā)展。機床設(shè)備正在從數(shù)控化走向智能化,很多企業(yè)在設(shè)備上下料時采用了工業(yè)機器人。未來的工廠中,金屬增材制造設(shè)備將與切削加工(減材)、成型加工(等材)等設(shè)備組合起來,極大地提高材料利用率。
除了六軸的工業(yè)機器人之外,還應(yīng)該考慮SCARA機器人和并聯(lián)機器人的應(yīng)用,而協(xié)作機器人則將會出現(xiàn)在生產(chǎn)線上,配合工人提高作業(yè)效率。
智能產(chǎn)線規(guī)劃
智能產(chǎn)線是智能工廠規(guī)劃的核心環(huán)節(jié),企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍,采用價值流圖等方法來合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。
智能產(chǎn)線的特點是:
△在生產(chǎn)和裝配的過程中,能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動進行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效(OEE)等數(shù)據(jù)采集,并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài),能夠防呆防錯;
△通過安燈系統(tǒng)實現(xiàn)工序之間的協(xié)作;
△生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模,實現(xiàn)柔性自動化;能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配,靈活調(diào)整工藝,適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式;
△具有一定冗余,如果出現(xiàn)設(shè)備故障,能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn);
△針對人工操作的工位,能夠給予智能的提示,并充分利用人機協(xié)作。
設(shè)計智能產(chǎn)線需要考慮如何節(jié)約空間,如何減少人員的移動,如何進行自動檢測,從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。
制造執(zhí)行系統(tǒng)MES
MES是智能工廠規(guī)劃落地的著力點,上接ERP系統(tǒng),下接現(xiàn)場的PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測儀器等設(shè)備。MES旨在加強MRP計劃的執(zhí)行功能,貫徹落實生產(chǎn)策劃,執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度,實時反饋生產(chǎn)進展:
△面向生產(chǎn)一線工人:指令做什么、怎么做、滿足什么標(biāo)準(zhǔn),什么時候開工,什么時候完工,使用什么工具等;記錄“人、機、料、法、環(huán)、測”等生產(chǎn)數(shù)據(jù),建立可用于產(chǎn)品追溯的數(shù)據(jù)鏈;反饋進展、反饋問題、申請支援、拉動配合等;
△面向班組:發(fā)揮基層班組長的管理效能,班組任務(wù)管理和派工;
△面向一線生產(chǎn)保障人員:確保生產(chǎn)現(xiàn)場的各項需求,如料、工裝刀量具的配送,工件的周轉(zhuǎn)等等。
為提高產(chǎn)品準(zhǔn)時交付率、提升設(shè)備效能、減少等待時間,MES系統(tǒng)需導(dǎo)入生產(chǎn)作業(yè)排程功能,為生產(chǎn)計劃安排和生產(chǎn)調(diào)度提供輔助工具,提升計劃的準(zhǔn)確性。
生產(chǎn)無紙化
隨著信息化技術(shù)的提高和智能終端成本的降低,在智能工廠規(guī)劃可以普及信息化終端到每個工位。操作工人將可在終端接受工作指令,接受圖紙、工藝、更單等生產(chǎn)數(shù)據(jù),可以靈活第適應(yīng)生產(chǎn)計劃變更、圖紙變更和工藝變更。
生產(chǎn)監(jiān)控及指揮系統(tǒng)
流程行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)線配置了DCS系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng),通過組態(tài)軟件可以查看生產(chǎn)線上各個設(shè)備和儀表的狀態(tài),但絕大多數(shù)離散制造企業(yè)還沒有建立生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)。
實際上,離散制造企業(yè)也非常需要建設(shè)集中的生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng),在系統(tǒng)中呈現(xiàn)關(guān)鍵的設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)、質(zhì)量數(shù)據(jù),以及各種實時的分析圖表。通過看板直觀展示。提供多種類型的內(nèi)容呈現(xiàn),輔助決策。
智慧工廠一站式全生命周期服務(wù)
企業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級、推進智能制造需要尋找專業(yè)的合作伙伴,從培訓(xùn)、現(xiàn)狀評估、規(guī)劃,到具體的數(shù)字化工廠仿真、產(chǎn)線設(shè)計,到真正實現(xiàn)工控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),并建立工控安全體系,實現(xiàn)IT與OT系統(tǒng)的集成。
精智工廠(PlantIQ)沉淀了豐富的智能制造行業(yè)應(yīng)用實踐,整合內(nèi)外部資源,優(yōu)先以裝備智能化為起點,打通裝備制造、裝備使用兩類制造的核心價值鏈,為客戶提供企業(yè)轉(zhuǎn)型升級和智慧工廠建設(shè)相關(guān)的咨詢服務(wù),包括裝備制造等機械加工領(lǐng)域,煙草、食品、藥品及日化等快速消費品領(lǐng)域。
精智工廠面向工業(yè)(制造)企業(yè)和組織提供轉(zhuǎn)型升級和建設(shè)智慧工廠的一站式全生命周期服務(wù)。包括智慧工廠戰(zhàn)略規(guī)劃、智慧工廠頂層設(shè)計、企業(yè)現(xiàn)狀態(tài)診斷及轉(zhuǎn)型建議、智慧工廠總集成、自有產(chǎn)品項目實施、聯(lián)合創(chuàng)新研究等。圍繞信息技術(shù)(數(shù)字智慧)、管理技術(shù)(精益管理)與制造工廠的融合領(lǐng)域(精智工廠)持續(xù)投資與創(chuàng)新,以咨詢方法論、自有產(chǎn)品和專家團隊為核心競爭力,打造支撐企業(yè)智造轉(zhuǎn)型的專業(yè)服務(wù)品牌。
精智工廠多年來堅持自主創(chuàng)新,推出裝備智能管理平臺(A5-Suite)、資產(chǎn)性能管理平臺(APM)、智能設(shè)輔助維護系統(tǒng)(A-MRO)、物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(CPSDB)、資產(chǎn)全生命周期及精益運維管理平臺(EAM2)、企業(yè)運營優(yōu)化管理套件(MOM-Suite),以及支持良好人機融合的智能終端、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合的工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)等終端產(chǎn)品。打造我國智能制造領(lǐng)域獨特的樞紐與平臺,成為對接制造企業(yè)與智能制造解決方案優(yōu)秀提供商,真正為我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級做出實實在在的貢獻。
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