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妳知道智能工廠的五個基本特征嗎?

在《中國制造2025》和工業4.0的信息與物理集成系統CPS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,建立基於工業大數據和“互聯網”的智能工廠。

近年來,歐美國家首先針對流程工業提出了“智能工廠”的概念。流程工業中的智能工廠包括三個層次:業務智能、運營智能和運營智能。由於其自動化程度高,實現智能工廠相對容易。與流程工業相比,離散制造業由於生產過程的復雜性,首先要求底層制造過程中生產設備的智能化程度較高,如車、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊等,投資較大。特別是裝備制造、家用電器、汽車、機械、模具、航空航天、消費電子等產品,都需要智能化的產品和智能化的設計。

因此,離散制造業需要在中國制造2025和工業4.0信息與物理集成系統CPS的支持下,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,實現縱向、橫向、端到端壹體化,從而實現優質、高效、低耗、清潔、柔性生產,從而建立基於工業大數據和互聯網的智能工廠。

生產設備聯網,實現車間“物聯網”。

工業物聯網為“中國制造2025”和工業4.0提供了新的突破口。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、連接和交互的物體或過程等各種信息。其目的是實現物與物、物與人、萬物與網絡的連接,便於識別、管理和控制。傳統工業生產采用M2M(Machineto Machine)通信方式實現設備之間的通信,而物聯網通過物對物通信方式實現人、設備、系統之間的智能、交互和無縫連接。

在離散制造企業的車間中,數控車、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊、加工中心是主要的生產資源。在生產過程中,所有的設備和工作站都在壹個統壹的網絡中進行管理,使設備和計算機可以在網絡上相互通信,設備和工作站人員密切相關。

例如,NC程序員可以在自己的計算機上編程,將加工程序上傳到DNC服務器,設備操作員可以在生產現場通過設備控制器下載所需的程序。加工任務完成後,數控程序將通過DNC網絡傳回服務器,由程序管理人員或技術人員進行比對或存檔,整個生產過程實現網絡化、可追溯管理。

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》提出後,信息化和工業化快速融合,信息技術滲透到離散制造企業產業鏈的每個環節。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,特別是互聯網、移動互聯網、物聯網等新壹代信息技術在工業領域、離散制造中的應用。離散制造企業的生產線高速運轉,生產設備產生、收集和處理的數據量遠大於企業中計算機和人力產生的數據量,對數據的實時性要求更高。

在生產現場,每隔幾秒采集壹次數據,利用這些數據可以實現多種形式的分析,包括設備開機率、主軸運轉率、主軸負載率、運轉率、故障率、生產率、設備綜合利用率(OEE)、零件合格率、質量百分比等。首先,在生產流程改進方面,在生產過程中使用這些大數據,可以分析整個生產過程,了解每個環節是如何執行的。

壹旦某個流程偏離了標準流程,就會產生報警信號,可以更快的發現錯誤或瓶頸,更容易的解決問題。利用大數據技術,還可以建立產品生產過程的虛擬模型,模擬和優化生產過程。當所有的流程和性能數據都可以在系統中重構時,這種透明性將有助於制造企業改進生產流程。再比如,在能耗分析方面,利用傳感器對設備生產過程中的所有生產過程進行監控,可以發現能耗的異常或峰值情況,從而優化生產過程中的能耗,對所有過程進行分析會大大降低能耗。

無紙化生產文件,實現高效綠色制造。

構建綠色制造體系,建設綠色工廠,實現清潔生產,廢物循環利用,低碳能源,是中國制造在2025年實現“制造大國”向“制造強國”轉變的重要戰略之壹。目前離散型制造企業的紙質文檔很多,如工藝卡片、零件藍圖、三維數字模型、刀具清單、質量文檔、數控程序等。這些紙質文獻大多是分散的,不便於快速查找、集中共享和實時跟蹤,容易產生大量的紙張浪費和丟失。

生產文件無紙化管理後,工人可以在生產現場快速查詢、瀏覽和下載所需的生產信息,生產過程中產生的數據可以即時歸檔保存,大大減少了基於紙質文件的人工傳輸和流轉,從而杜絕了文件和數據的丟失,進壹步提高了生產準備效率和生產運行效率,實現了綠色無紙化生產。

透明的生產過程,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,推進制造過程的仿真優化、數字化控制、實時監控和自適應控制,實現全過程的智能管控。在機械、汽車、航空、造船、輕工、家電、電子信息等離散制造業中,企業發展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間,以單臺設備自動化和產品智能化為重點,在生產效率和產品效能提升的基礎上實現價值增長。因此,其智能工廠建設模式是推進生產設備(生產線)的智能化。通過引入滿足生產需要的各類智能設備,建立基於制造執行系統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。

在離散型制造企業的生產現場,MES系統在實現生產過程的自動化、智能化和數字化方面發揮著巨大的作用。首先,MES系統以信息傳遞的方式優化了從訂貨到產品完成的整個生產過程的管理,減少了企業內部的非增值活動,有效地指導了工廠的生產運作過程,提高了企業的及時交貨能力。其次,MES以企業與供應鏈雙向互動的形式提供生產活動的基礎信息,使計劃、生產、資源緊密配合,從而確保各級決策者和管理者能夠在最短的時間內掌握生產現場的變化,做出準確的判斷並制定快速的反應措施,確保生產計劃得到合理快速的修訂,生產過程順暢,資源得到充分有效的利用,從而實現生產效率的最大化。

生產現場無人值守,真正的“無人”工廠。

《中國制造2025》推動了工業機器人、機械臂等智能設備的廣泛應用,使工廠無人化成為可能。在離散制造企業的生產現場,數控加工中心、智能機器人、坐標測量儀等所有柔性制造單元可以自動調度生產,工件、材料、工具可以自動裝卸,可以實現無人值守的全自動生產模式(Lights Out MFG)。在不間斷機組自動生產的情況下,管理生產任務的優先級和暫停,可以遠程查看管理機組中的生產狀態。生產中遇到問題,壹旦解決,馬上恢復自動化生產,整個生產過程不需要人工參與,真正實現“無人化”智能生產。

實現從制造大國到制造強國的“升級”,“中國制造2025”成為最有力的戰略驅動。蓋洛普是“中國制造2025”的開拓者和實踐者。結合離散制造業的實際情況,基於25年的全球領先技術和15年的中國本土化經驗,蓋洛普提出了離散制造業智能工廠的五個方向,旨在打破組織邊界,借助生產力引擎MES-SFC將整個生產現場納入管理網絡。它正在深刻地改變著整個制造業的制造模式、工藝甚至結構。這壹具有未來競爭力的創新成果,將有力推動整個制造業的轉型升級,也賦予離散制造企業獨特的新技術體驗,為行業樹立成功典範。

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