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智能工廠建設的那些事兒
2020-05-20 15:39:59
IT管理的痛苦,想必搞信息化的人都體會過,但更可怕的是世界變化太快,猝不及防之間很多原本熟悉的事物,無時無刻不在巨變......

 

人工智能、虛擬現實、增材制造、機器學習、工業物聯網……這些黑科技正一步步為中國制造的創新提供源動力,制造業的大變革時代已經來臨了。

 

技術的變革給世界帶來了無限可能, 作為這個時代的一員, 有沒有在哪一瞬間,讓你覺得科技太強大,你卻太渺??? 

在和未來相遇之前,不如搞清楚這些“黑科技”的本質,找到一同戰斗的“伙伴”,正面迎戰。

今兒我們就來說道說道關于智能工廠的那些事!

 

 

 

智能工廠是什么?


通常理解的智能工廠應該具備設備互聯、廣泛應用工業軟件、充分結合精益生產理念、實現柔性自動化、注重環境友好并實現綠色制造以及可以實現實時洞察這六個基本特征。

 

 

黃培博士總結認為,智能工廠基本的架構包含:

 

① 基礎設施層:企業首先應當建立有線或者無線的工廠網絡,實現生產指令的自動下達和設備與產線信息的自動采集;形成集成化的車間聯網環境,解決不同通訊協議的設備之間,以及PLC、CNC、機器人、儀表/傳感器和工控/IT系統之間的聯網問題等。

② 智能裝備層:主要包含智能生產設備、智能檢測設備和智能物流設備。

③ 智能產線層:在生產和裝配的過程中,能夠通過傳感器、數控系統或RFID自動進行生產、質量、能耗、設備績效(OEE)等數據采集等,實現自動化、智能化。

④ 智能車間層:在設備聯網的基礎上,實現生產過程的追溯,減少在制品庫存,應用人機界面(HMI),以及工業平板等移動終端,實現生產過程的無紙化。

⑤ 工廠管控層:實現對生產過程的監控,通過生產指揮系統實時洞察工廠的運營,實現多個車間之間的協作和資源的調度。

▲SAP數字化工廠互聯場景

 

人們往往熱衷于討論智能制造在制造企業如何實現這樣的命題,然而實時上有很多基本的問題需要理清。黃培博士以及資深制造業專家陳曦一同聊聊智能工廠。

 

 

 

智能工廠建設如火如荼在推進智能工廠建設中有哪些問題和誤區?


 

黃培博士 :

 

① 盲目購買自動化設備和自動化產線。在中國大多數的企業是“重硬輕軟”的,在管理基礎和軟件體系不健全的情況下,盲目的進行自動化改造,推行機器換人,加大智能裝備的投入,上層卻缺乏軟件的支撐以及整體智能制造建設的規劃,勢必導致盲目無所獲。

②尚未實現設備數據的自動采集和車間聯網。企業在購買設備時沒有要求開放數據接口,大部分設備還不能自動采集數據,沒有實現車間聯網。目前,各大自動化廠商都有自己的工業總線和通信協議,OPC UA標準的應用還不普及。

③ 工廠運營層還是黑箱。在工廠運營方面還缺乏信息系統支撐,車間仍然是一個黑箱,生產過程還難以實現全程追溯,與生產管理息息相關的制造BOM數據、工時數據也不準確。

④ 設備績效不高。生產設備沒有得到充分利用,設備的健康狀態未進行有效管理,常常由于設備故障造成非計劃性停機,影響生產。

⑤ 信息孤島、自動化孤島頻現。智能工廠建設涉及到智能裝備、自動化控制、傳感器、工業軟件等領域的供應商,集成難度很大。很多企業不僅存在諸多信息孤島,也存在很多自動化孤島,自動化生產線沒有進行統一規劃。

 

 

制造業專家陳曦 :

 

很多客戶提到智能工廠,就會想到成套的自動化設備,物聯網,人工智能等新的硬件或軟件技術,或者直接聯想到無人工廠,虛擬現實等美好的場景。

這些都是從不同角度來描述一個智能工廠可能具有的的局部特性。我認為,建立智能工廠是一個系統工程,也是一個動態的過程,更是一個圍繞制造這個主題,為客戶不斷創造價值的創新過程。

 

 

 

如何推進智能工廠的建設?


黃培博士: 

 

① 進行智能工廠整體規劃。智能工廠的建設需要實現IT系統與自動化系統的信息集成;處理來源多樣的異構數據,包括設備、生產、物料、質量、能耗等海量數據;應當進行科學的廠房布局規劃,在滿足生產工藝要求,優化業務流程的基礎上,提升物流效率,提高工人工作的舒適程度。在規劃時應注意行業差異性,因為不同行業的產品制造工藝差別很大,智能工廠建設的目標和重點也有顯著差異。

② 建立明確的智能工廠標準。在智能工廠的建設中,企業往往會忽視管理與技術標準的建立,容易造成缺少數據標準,一物多碼;作業標準執行不到位;缺失設備管理標準,不同的設備采用不同的通訊協議,造成設備集成難度大;管理流程復雜,職權利不匹配;質檢標準執行不到位,導致批次質量問題多等問題。因此,需要建立明確的智能工廠標準。

③ 重視智能加工單元建設。智能加工單元可以利用智能技術將CNC、工業機器人、加工中心以及自動化程度較低的設備集成起來,使其具有更高的柔性,提高生產效率。

④ 強調人機協作而不是機器換人。智能工廠的終極目標并不是要建設成無人工廠,而應追求在合理成本的前提下,滿足市場個性化定制的需求。因此,人機協作將成為智能工廠未來發展的主要趨勢。人機協作的最大特點是可以充分利用人的靈活性完成復雜多變的工作任務,在關鍵崗位上,更需要人的判斷能力和決策能力顯得更為重要,而機器人則擅長重復勞動。

⑤ 積極應用新興技術。未來,AR(Augmented Reality,增強現實)技術將被大量應用到工廠的設備維護和人員培訓中。工人帶上AR眼鏡,就可以“看到”需要操作的工作位置。此外,數字工廠仿真技術可以基于離散事件建模、3D幾何建模、可視化仿真與優化等技術實現對工廠靜態布局、動態物流過程等綜合仿真和分析,從而能夠先建立數字化的生產系統甚至全部工廠,依據既定工藝進行運行仿真。

 

 

制造業專家陳曦:

 

首先要按照行業趨勢,客戶需求,以及企業的核心競爭力制定智能工廠的整體規劃,并從最高優先級的業務開始進行嘗試是很多企業驗證過的行之有效的方法。

整體的規劃中可以包括敏捷研發,柔性制造,互聯供應鏈,業務伙伴協同等一系列的內容。建議與有智能工廠解決方案的合作伙伴先從最能解決企業關鍵業務挑戰的部分著手,逐漸優化改善整個工廠的智能化體系。

 

 

 

建設智能工廠如何選擇合作伙伴?


黃培博士:

 

目前活躍于智能制造產業的服務提供商主要有:自動化領域公司、工業信息化領域公司、工業互聯及物聯網公司、大型制造企業等等,各具優勢:首先是自動化領域公司,從制造企業效益的角度,設備的自動化改造、控制系統集成應用,往往是最容易想到的切入點,對于智能制造水平的提升見效快,效益顯性度高;從應用層面上說,設備是智能制造的基礎,對于智能制造的推進有很大的影響力;

工業軟件公司的優勢:工業軟件貫穿從設計、工藝、生產、銷售等核心業務環節,深入企業業務,具有天然的需求優勢,作為從CAD、ERP等基礎軟件開始接觸信息化的中國制造企業而言,對工業軟件的認知上就是先入為主的。另外,制造企業關注新技術、關注新設備,但最為關注的問題還是企業運營,因此優化企業管理運營,提升科學決策能力的工具更容易受到青睞;工業互聯及物聯網公司在大數據、物聯網、云計算等技術上的優勢絕對是其在智能制造產業中盈利的保證;大型制造企業的優勢很明顯,對于行業的市場、業務特性、生產特點、管理需求的了解讓其很容易從痛點著手搶占市場的先機。其次,這些大型的制造企業本身在其行業內甚至是整個制造行業都有這很大的影響力和標桿性作用,因此更容易被制造企業所信任。

從總體的市場來看,工業軟件領域的廠商的綜合優勢更強,例如SAP等。就企業而言則還是需要根據需求選擇合作者,但原則是選擇具有智能制造支撐能力,智能工廠構建實力的公司。

畢竟,智能制造和智能工廠涵蓋領域很多,涉及智能產品、智能設計、智能裝備、智能工廠、智能供應鏈、智能服務等環節,涵蓋了諸多計算機軟件、硬件和工業自動化技術,系統極其復雜,沒有一家公司可以獨大,但是軟硬件實力、行業影響力一定是重點考慮的加分項,例如:在先進技術的研發創新能力、在全球企業應用領域的影響力、應對復雜性挑戰的應變力等等。

 

 

制造業專家陳曦:

 

建設智能工廠,是一個持續的過程。無論是選擇軟件,硬件,設備,都需要相應的合作伙伴有長期支持的能力。除了考察合作伙伴產品的功能,還應盡可能考察合作伙伴的產品路線圖是否具有前瞻性,合作伙伴的公司是否有持續創新的能力,合作伙伴是否有成功的工業4.0或智能制造的客戶,以及客戶群的穩定性等。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

▲SAP智能制造系統框架

為什么要討論智能工廠?這樣我們更能清醒的認識到我們理解的不深刻。“大躍進”固然可以構建一個“智能樓閣”,但始終缺乏穩定性,一口吃出來的智能工廠,顯然不現實,最后落個“人財兩空”。

 

 

聽了大咖們對于智能工廠的“忠告”,你是不是對智能制造又多了一份期待?帶著這份期待,勇敢面對智能制造建設中的各種問題吧。

 

 


本文來源于SAP智造社區,由精智工廠推薦閱讀,版權歸原作者所有

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