化工儀器網(wǎng)
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西門子數(shù)控伺服系統(tǒng)代理商制造企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。一方面，勞動力成本迅速攀升、產(chǎn)能過剩、競爭激烈、客戶個性化需求日益增長等因素，迫使制造企業(yè)從低成本競爭策略轉(zhuǎn)向建立差異化競爭優(yōu)勢。在工廠層面，制造企業(yè)面臨著招工難，以及缺乏專業(yè)技師的巨大壓力，必須實現(xiàn)減員增效，迫切需要推進智能工廠建設(shè)。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)作機器人、增材制造、預(yù)測性維護、機器視覺等新興技術(shù)迅速興起，為制造企業(yè)推進智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持，使各行業(yè)越來越多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設(shè)的征程。
我國汽車、家電、軌道交通、食品飲料、制藥、裝備制造、家居等行業(yè)的企業(yè)對生產(chǎn)和裝配線進行自動化、智能化改造，以及建立全新的智能工廠的需求十分旺盛，涌現(xiàn)出海爾、美的、東莞勁勝、尚品宅配等智能工廠建設(shè)的樣板。
例如，海爾佛山滾筒洗衣機工廠可以實現(xiàn)按訂單配置、生產(chǎn)和裝配，采用高柔性的自動無人生產(chǎn)線，廣泛應(yīng)用精密裝配機器人，采用MES系統(tǒng)全程訂單執(zhí)行管理系統(tǒng)，通過RFID進行全程追溯，實現(xiàn)了機機互聯(lián)、機物互聯(lián)和人機互聯(lián);尚品宅配實現(xiàn)了從款式設(shè)計到構(gòu)造尺寸的*個性定制，建立了高度智能化的生產(chǎn)加工控制系統(tǒng)，能夠滿足消費者個性化定制所產(chǎn)生的特殊尺寸與構(gòu)造板材的切削加工需求;東莞勁勝全面采用國產(chǎn)加工中心、國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和國產(chǎn)工業(yè)軟件，實現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集和車間聯(lián)網(wǎng)，建立了工廠的數(shù)字映射模型(Digital Twin)，構(gòu)建了手機殼加工的智能工廠。
但是，我國制造企業(yè)在推進智能工廠建西門子數(shù)控伺服系統(tǒng)代理商設(shè)方面，還存在諸多問題與誤區(qū):
① 盲目購買自動化設(shè)備和自動化產(chǎn)線。很多制造企業(yè)仍然認為推進智能工廠就是自動化和機器人化，盲目追求"黑燈工廠"，推進單工位的機器人改造，推行機器換人，上馬只能加工或裝配單一產(chǎn)品的剛性自動化生產(chǎn)線。只注重購買數(shù)控設(shè)備，但卻沒有配備相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。
② 尚未實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集和車間聯(lián)網(wǎng)。企業(yè)在購買設(shè)備時沒有要求開放數(shù)據(jù)接口，大部分設(shè)備還不能自動采集數(shù)據(jù)，沒有實現(xiàn)車間聯(lián)網(wǎng)。目前，各大自動化廠商都有自己的工業(yè)總線和通信協(xié)議，OPC UA標準的應(yīng)用還不普及。 西門子數(shù)控伺服系統(tǒng)代理商
程追溯，與生產(chǎn)管理息息相關(guān)的制造BOM數(shù)據(jù)、工時數(shù)據(jù)也不準確。
④ 設(shè)備績效不高。生產(chǎn)設(shè)備沒有得到充分利用，設(shè)備的健康狀態(tài)未進行有效管理，常常由于設(shè)備故障造成非計劃性停機，影響生產(chǎn)。
⑤ 依然存在大量信息化孤島和自動化孤島。智能工廠建設(shè)涉及到智能裝備、自動化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的供應(yīng)商，集成難度很大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島，也存在很多自動化孤島，自動化生產(chǎn)線沒有進行統(tǒng)一規(guī)劃，生產(chǎn)線之間還需要中轉(zhuǎn)庫轉(zhuǎn)運。
究其原因，是智能制造和智能工廠涵蓋領(lǐng)域很多，系統(tǒng)極其復(fù)雜，企業(yè)還缺乏深刻理解。在這種狀況下，制造企業(yè)不能貿(mào)然推進，搞"大躍進"，以免造成企業(yè)的投資打水漂。應(yīng)當依托有實戰(zhàn)經(jīng)驗的咨詢服務(wù)機構(gòu)，結(jié)合企業(yè)內(nèi)部的IT、自動化和精益團隊，高層積極參與，根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，做好需求分析和整體規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上穩(wěn)妥推進，才能取得實效。西門子數(shù)控伺服系統(tǒng)代理商
二、何謂智能工廠?
究竟何謂智能工廠?智能工廠具有以下六個顯著特征:
① 設(shè)備互聯(lián)。能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與設(shè)備互聯(lián)(M2M)，通過與設(shè)備控制系統(tǒng)集成，以及外接傳感器等方式，由SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))實時采集設(shè)備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質(zhì)量信息，并通過應(yīng)用RFID(無線射頻技術(shù))、條碼(一維和二維)等技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可追溯。
② 廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件。廣泛應(yīng)用MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、APS(*生產(chǎn)排程)、能源管理、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化和透明化。在新建工廠時，可以通過數(shù)字化工廠仿真軟件，進行設(shè)備和產(chǎn)線布局、工廠物流、人機工程等仿真，確保工廠結(jié)構(gòu)合理。在推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，必須確保工廠的數(shù)據(jù)安全和設(shè)備和自動化系統(tǒng)安全。在通過專業(yè)檢測設(shè)備檢出次品時，不僅要能夠自動與合格品分流，而且能夠通過SPC(統(tǒng)計過程控制)等軟件，分析出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因。
③ 充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念。充分體現(xiàn)工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念，能夠?qū)崿F(xiàn)按訂單驅(qū)動，拉動式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫存，消除浪費。推進智能工廠建設(shè)要充分結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品和工藝特點。在研發(fā)階段也需要大力推進標準化、模塊化和系列化，奠定推進精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
④ 實現(xiàn)柔性自動化。結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點，持續(xù)提升生產(chǎn)、檢測和工廠物流的自動化程度。產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)批量大的企業(yè)可以實現(xiàn)高度自動化，乃至建立黑燈工廠;小批量、多品種的企業(yè)則應(yīng)當注重少人化、人機結(jié)合，不要盲目推進自動化，應(yīng)當特別注重建立智能制造單元。工廠的自動化生產(chǎn)線和裝配線應(yīng)當適當考慮冗余，避免由于關(guān)鍵設(shè)備故障而停線;同時，應(yīng)當充分考慮如何快速換模，能夠適應(yīng)多品種的混線生產(chǎn)。物流自動化對于實現(xiàn)智能工廠至關(guān)重要，企業(yè)可以通過AGV、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等物流設(shè)備實現(xiàn)工序之間的物料傳遞，并配置物料超市，盡量將物料配送到線邊。質(zhì)量檢測的自動化也非常重要，機器視覺在智能工廠的應(yīng)用將會越來越廣泛。此外，還需要仔細考慮如何使用助力設(shè)備，減輕工人勞動強度。
⑤ 注重環(huán)境友好，實現(xiàn)綠色制造。能夠及時采集設(shè)備和產(chǎn)線的能源消耗，實現(xiàn)能源高效利用。在危險和存在污染的環(huán)節(jié)，優(yōu)先用機器人替代人工，能夠?qū)崿F(xiàn)廢料的回收和再利用。
⑥ 可以實現(xiàn)實時洞察。從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達到完工信息的反饋，實現(xiàn)閉環(huán)。通過建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，實時洞察工廠的生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗和設(shè)備狀態(tài)信息，避免非計劃性停機。通過建立工廠的Digital Twin(數(shù)字映射)，方便地洞察生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)，輔助各級管理人員做出正確決策。
僅有自動化生產(chǎn)線和工業(yè)機器人的工廠，還不能稱為智能工廠。智能工廠不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、透明化、可視化、精益化，而且，在產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流等環(huán)節(jié)也應(yīng)當與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間也要實現(xiàn)信息共享、準時配送和協(xié)同作業(yè)。
智能工廠的建設(shè)充分融合了信息技術(shù)、*制造技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)。每個企業(yè)在建設(shè)智能工廠時，都應(yīng)該考慮如何能夠有效融合這五大領(lǐng)域的新興技術(shù)，與企業(yè)的產(chǎn)品特點和制造工藝緊密結(jié)合，確定自身的智能工廠推進方案。
三、智能工廠的體系架構(gòu)
著名業(yè)務(wù)流程管理專家August-Wilhelm Scheer教授提出的智能工廠框架強調(diào)了MES系統(tǒng)在智能工廠建設(shè)中的樞紐作用。
▲Scheer教授提出的智能工廠架構(gòu)
智能工廠可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層、智能裝備層、智能產(chǎn)線層、智能車間層和工廠管控層五個層級:
▲智能工廠五級金字塔
① 基礎(chǔ)設(shè)施層
企業(yè)首先應(yīng)當建立有線或者無線的工廠網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)生產(chǎn)指令的自動下達和設(shè)備與產(chǎn)線信息的自動采集;形成集成化的車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，解決不同通訊協(xié)議的設(shè)備之間，以及PLC、CNC、機器人、儀表/傳感器和工控/IT系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)問題;利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對車間的環(huán)境，人員行為進行監(jiān)控、識別與報警;此外，工廠應(yīng)當在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)安全(包括工業(yè)自動化系統(tǒng)的安全、生產(chǎn)環(huán)境的安全和人員安全)等方面達到智能化水平。
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