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什么才算是真正的智能工廠?_3

未知 2019-06-13 14:08

隨著物聯網、大數據和移動應用等新一輪信息技術的發展,全球化工業革命開始提上日程,工業轉型開始進入實質階段。在中國,智能制造、中國制造2025等戰略的相繼出臺,表明國家開始積極行動起來,把握新一輪工發展機遇實現工業化轉型。智能工廠作為工業智能化發展的重要實踐模式,已經引發行業的廣泛關注。到底什么是智能工廠?智能工廠的核心架構是怎樣的?能為企業的轉型提供哪些支撐?這都是企業比較關心的話題。

自從工業4.0概念的誕生,以智能制造為主導的第四次工業革命正轟轟烈烈的到來,而智能工廠將是構成未來工業體系的一個關鍵所在。在智能工廠里,人、機器和資源如同在一個社交網絡里自然地相互溝通協作,高效便捷的完成繁重的生產任務。

與流程工業智能工廠的高自動化水平相比,離散制造業首先在底層制造環節由于生產工藝的復雜性,對生產設備的智能化要求很高,投資很大。

什么才算是真正的智能工廠?

因此,在“中國制造2025”及工業4.0信息物理融合系統CPS的支持下,離散制造業需要實現生產設備網絡化、生產數據可視化、生產文檔無紙化、生產過程透明化、生產現場無人化等先進技術應用,做到縱向、橫向和端到端的集成,以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產,從而建立基于工業大數據和“互聯網”的智能工廠。

生產設備網絡化,實現車間“物聯網”

工業物聯網的提出給“中國制造2025”、工業4.0提供了一個新的突破口。物聯網是指通過各種信息傳感設備,實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息,其目的是實現物與物、物與人,所有的物品與網絡的連接,方便識別、管理和控制。傳統的工業生產采用M2M(Machineto Machine)的通信模式,實現了設備與設備間的通信,而物聯網通過Things to Things的通信方式實現人、設備和系統三者之間的智能化、交互式無縫連接。

什么才算是真正的智能工廠?

在離散制造企業車間,數控車、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊、加工中心等是主要的生產資源。

在生產過程中,將所有的設備及工位統一聯網管理,使設備與設備之間、設備與計算機之間能夠聯網通訊,設備與工位人員緊密關聯。

生產數據可視化,利用大數據分析進行生產決策

“中國制造2025”提出以后,信息化與工業化快速融合,信息技術滲透到了離散制造企業產業鏈的各個環節,條形碼、二維碼、RFID、工業傳感器、工業自動控制系統、工業物聯網、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術在離散制造企業中得到廣泛應用,尤其是互聯網、移動互聯網、物聯網等新一代信息技術在工業領域的應用,離散制造企業也進入了互聯網工業的新的發展階段,所擁有的數據也日益豐富。離散制造企業生產線處于高速運轉,由生產設備所產生、采集和處理的數據量遠大于企業中計算機和人工產生的數據,對數據的實時性要求也更高。

什么才算是真正的智能工廠?

在生產現場,每隔幾秒就收集一次數據,利用這些數據可以實現很多形式的分析,包括設備開機率、主軸運轉率、主軸負載率、運行率、故障率、生產率、設備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質量百分比等。首先,在生產工藝改進方面,在生產過程中使用這些大數據,就能分析整個生產流程,了解每個環節是如何執行的。一旦有某個流程偏離了標準工藝,就會產生一個報警信號,能更快速地發現錯誤或者瓶頸所在,也就能更容易解決問題。


生產文檔無紙化,實現高效、綠色制造

構建綠色制造體系,建設綠色工廠,實現生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化是中國制造2025實現“制造大國”走向“制造強國”的重要戰略之一。目前,在離散制造企業中產生繁多的紙質文件,如工藝過程卡片、零件藍圖、三維數模、刀具清單、質量文件、數控程序等等,這些紙質文件大多分散管理,不便于快速查找、集中共享和實時追蹤,而且易產生大量的紙張浪費、丟失等。

生產文檔進行無紙化管理后,工作人員在生產現場即可快速查詢、瀏覽、下載所需要的生產信息,生產過程中產生的資料能夠即時進行歸檔保存,大幅降低基于紙質文檔的人工傳遞及流轉,從而杜絕了文件、數據丟失,進一步提高了生產準備效率和生產作業效率,實現綠色、無紙化生產。

生產過程透明化,智能工廠的“神經”系統

“中國制造2025”明確提出推進制造過程智能化,通過建設智能工廠,促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制,進而實現整個過程的智能管控。在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造行業,企業發展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間,側重從單臺設備自動化和產品智能化入手,基于生產效率和產品效能的提升實現價值增長。因此其智能工廠建設模式為推進生產設備(生產線)智能化,通過引進各類符合生產所需的智能裝備,建立基于制造執行系統MES的車間級智能生產單元,提高精準制造、敏捷制造、透明制造的能力。

什么才算是真正的智能工廠?

離散制造企業生產現場,MES在實現生產過程的自動化、智能化、數字化等方面發揮著巨大作用。首先,MES借助信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理,減少企業內部無附加值活動,有效地指導工廠生產運作過程,提高企業及時交貨能力。其次,MES在企業和供應鏈間以雙向交互的形式提供生產活動的基礎信息,使計劃、生產、資源三者密切配合,從而確保決策者和各級管理者可以在最短的時間內掌握生產現場的變化,做出準確的判斷并制定快速的應對措施,保證生產計劃得到合理而快速的修正、生產流程暢通、資源充分有效地得到利用,進而最大限度地發揮生產效率。

生產現場無人化,真正做到“無人”工廠

“中國制造2025”推動了工業機器人、機械手臂等智能設備的廣泛應用,使工廠無人化制造成為可能。在離散制造企業生產現場,數控加工中心、智能機器人和三坐標測量儀及其他所有柔性化制造單元進行自動化排產調度,工件、物料、刀具進行自動化裝卸調度,可以達到無人值守的全自動化生產模式(LightsOutMFG)。在不間斷單元自動化生產的情況下,管理生產任務優先和暫緩,遠程查看管理單元內的生產狀態情況,如果生產中遇到問題,一旦解決,立即恢復自動化生產,整個生產過程無需人工參與,真正實現“無人”智能生產。

在美國,以智能制造、工業互聯網為代表領導聯盟的組織,也發起積極推進智能化制造業的未來。目標是促進智能化先進制造,帶來制造業向美國回歸。

而在中國,對于許多剛完成了自動化的制造業企業而言,智能制造似乎還只是一個遙遠的愿景。但需要指出的是,已有部分自動化程度較高的工程以及標桿性企業嶄露頭角,這對于實現“中國制造2025”的目標來說,將是一個很好的開始。

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