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智慧制造从此开始
[作者 洛克威爾自動化提供]   2021年10月20日 星期三 浏览人次: [969]

唯有智慧解决方案才能提供现代化市场所需的弹性、机动性和效能水准。您是否有跟上?


由於技术持续发展,促成开放式连线与现代化的自动化解决方案相结合,让智慧制造从抽象的概念变成技术现实。


因为消费者的需求不断快速改变,所以智慧制造可利用新兴的技术机会来协助解决这些持续发展的需求。


智慧制造藉由改善安全性、提高品质和优化工厂效能,提供可衡量的结果。智慧制造有各种要素,包括人员、制程和技术,以及最重要的是如何将这些所有要素结合,支援以更全面的方法构成智慧解决方案。


资料的真正价值

直接从机器或作业取得即时资料,是智慧制造的主要优势。不过,如果没有正确应用这些资料,或是没有采取行动,便没有优势可言。


您有多少次走进制造区域,发现作业员正在推测如何解决某项问题?若要为员工提供他们所需的可操作见解,那麽机器必须提供脉络化且可据以行动的见解,便可透过该见解改善决策制定。从业务模式着手,了解会影响整体设备效率(OEE)的挑战,以及如何将决策引导到适当程度,才能改善生产力、品质、安全性及永续性。


重点在於要知道智慧制造是一个流程,而非专案。从一部机器、一个单位、一条生产线开始,并检阅这些可以收集、分析和呈现的资料。专注於资料策略,当需要即时资料时,所采取的收集方式与使用方式可以提供行动的指标,以及从见解获得价值的方法。


变得智慧代表以有效率的方式利用记录和即时作业资料,即可透过部署智慧技术来优化OEE。在工厂中可能已经有装置可以产生并提供这项重要作业资料组合的自有部份。不过请务必注意,利用这些装置只能获得资料,而非资讯。光靠智慧装置无法让制造变得具有智慧;这些装置要和资讯的使用者合作,才有办法让制造具有智慧。


透过从组件到PLC的智慧系统,加上专为在OT和IT系统之间作业所设计的资讯闸道解决方案,所收集的资料可在整体企业内共用。分析可以提供监测趋势、找出弱点、突显训练不足之处及预测停机的功能,以免对营运产生负面影响。


智慧软体

智慧制造可以定义为一套可以产生脉络化资讯的连线装置系统,让人员可以制定正确的决策来改善所需的制造结果,并且达到预定改善目标。


任何智慧制造系统都必须包含支援下列功能的软体系统:


视觉化:这包括MES层面的完整性、机器资料视觉化,以及事业单位的协调一致。


最隹化:着重作业效率和生产力、分析应用,以及风险管理。


使用者体验:考虑任何使用者的能力、从工厂经理到作业员的扩充性,以及营运情报。


智慧制造是通往数位转型的大门。使用连线智慧装置开启更多流程可见性的新视窗,利用资料和分析制定更妥善且更快速的决策。


投身数位化

数位技术彻底改变了我们的生活、工作和娱乐方式。随着技术持续进步,我们持续变得更仰赖这些技术所带来的益处。这和制造尤其相关。


压力在於降低成本、改善客户体验,以及提高获利能力。投身数位化的企业组织正以全新的价值主张颠覆商业模式。


数位工程并非极端的策略。不需要更换员工目前熟悉和喜欢的工具。反之,能够用数位化扩充这些工具,以改善设计人员、生产经理、技术人员和其他人员的工作方式。从检视企业开始,确认哪些地方可使用数位方法让工作更智慧化、更迅速地完成或做得更好。


数位工程有五大关键领域有助於改善业务:


1.设计与原型制作


虚拟设计和原型制作可以协助您以数位化的方式建立、测试及评估机器设计。这可以为您提供改变业务可能性的能力。如此可让您缩短机器的上市时程、降低设计风险,并创造更优质、客制化程度更高的机器。


透过模拟软体,您可以将物理应用於3D CAD模型,让模型栩栩如生。同时也能让您看到机器运作,以及和人或其他机器的互动方式。甚至可以将模型带入虚拟实境的环境中,观看机器在您面前运作,宛如您亲临工厂区域。


如果需要变更,只需点几下按键就可在数位分身设计中进行变更,不需要购买零件并花几天力气建立新的原型。而且这还不单单只是可以协助您缩短机器上市时程的数位分身。


例如,使用开放资料交换的设计软体让工程师只需设计机器一次,接着即可将该设计资料汇入工具。有助於节省专案数小时重新撰写和重新对应的作业时间。可重复使用的程式码让您以现有的成功机器为基础,而不需要从头开始重新设计。


2.启用


等您将机器运送到现场再进行控制测试,这种做法会酿成大灾难。直到客户启动机器当天,您站在他们身旁为止,您都不会知道您的机器及其控制系统是否可以配合运作。您可能会发现您的机器运作不如预期或规格不符。在最後一刻解决这些问题可能代价高昂,并导致错过交货期限。


虚拟调试可以协助您解决这些问题。为您的机器设计与控制系统的真实运作逻辑打造动态数位分身,可帮助您在设计期间提早发现问题,不用等到将机器运到客户的工厂後才发现。透过虚拟调试,您可以在投入资源前,对机器与控制器的运作进行详尽地确认与示范。


Daifuku Webb在其材料处理系统运送到现场之前,在内部使用模拟软体测试该系统的PLC编码。在一项机场专案中,这种作法节省的成本相当可观。Daifuku Webb的资深控制工程师Greg Swisher表示:「我们的人员原本通常会花数个月的时间待在现场。而现在我们能够把工程师抵达现场到客户接受的这段时间,缩短成约三个星期。」


3.训练


虚拟训练可以免除机器和作业员同时在现场的需求。数位分身可以在机器抵达之前先训练员工。员工只要戴上VR头罩或是在萤幕前训练,就可在安全的沉浸式虚拟环境中培养技能与能力。虚拟训练其中一项最大的优势,就是可以自由选择。


虚拟训练可以为需要训练的人员在需要的时间和地点提供训练,可以随时随地进行训练。此外,虚拟训练没有和真实训练相同的限制。员工可以学习如何在理想的作业情况下维持生产运作,并且可以在可能无法实际重现的模拟故障和极端条件下进行测试。如此可以让他们为回应类似生产事件做更妥善的准备,最终缩短停机时间。


员工在虚拟训练中犯错无伤大雅,不需要担心中断生产。如果作业员犯错,可以记录该行动做为日後矫正使用。除此之外,可以在他们体验现场生产之前,要求他们在训练中证明自己的能力。


随着经验丰富的员工退休,新世代接手填补职缺,虚拟训练可以协助员工以更熟悉的方法了解其工作。他们可以使用家中拥有的平板和VR头罩等装置,在虚拟环境中强化训练,以游戏的方式学习。



图1 : 虚拟训练可以免除机器和作业员同时在现场的需求,而且没有和真实训练相同的限制。(source:Rockwell Automation)
图1 : 虚拟训练可以免除机器和作业员同时在现场的需求,而且没有和真实训练相同的限制。(source:Rockwell Automation)

4.运作


数位工程的价值并不仅止於调试机器和训练作业员。开始生产後,数位分身就可模仿制程、机器和控制项,来协助工厂人员了解运作并进行变更试验。不断增加的资讯数位线程可提供如何改进生产的解析。


当所有类型的作业都可以持续促进改善生产,以及利用来自数位线程的见解即时调整时,便可达到全新的境界。利用试产线启动和生产排程及排序,以优化产品组合及产量。对机器设定进行试验,以改善品质、可靠性和产能。


除此之外,您可以使用您的数位线程侦测流程中的异常情况,在作业问题影响品质并导致报废停机之前,事先找出问题所在。您可以对全新产品或机器进行测试作业将产能优化,以及避免下游瓶颈等问题,节省宝贵的生产时间。


5.维修


@维修团队可使用数位模拟和即时、或甚至是预测性解析,以前所未有的方式解决停机问题。透过数位线程的资料流程可协助技术人员及时发现问题,以避免或尽量减少停机时间。这包括控制系统装置的运作和诊断资料,需要维修时会通知技术人员。其中也包括网路资料,例如:交换器层级的警报,这在现今状况中对正常运作时间来说同样至关重要。


在理想的情况下,维修团队永远都不需要应付停机事件,因为已经可以预测停机的发生。由於使用了预测分析,所以预测的可能性增加。这些分析使用机器学习和人工智慧来了解公司的运作情形、提早发现机器问题并向技术人员提醒这些问题。之後,技术人员可在预定停机时间内安排维修。


数位分身可用几种方式协助改善平均修复时间(MTTR)。首先,虚拟训练可让技术人员事先为停机问题做好准备,而非在第一次发生故障时才进行故障排除。当问题发生时,技术人员可使用AR技术在实体机器上覆盖诊断或工作指令,以便更快速地诊断和解决问题。


「当工业组织管理转型劳动力时,预测分析解决方案有助於确保新进人员获得和重复维护决策与流程。」- ARC Advisory Group,数位分身蓝图:从反应性到预测性维护。



图2 : 当工业组织管理转型劳动力时,预测分析解决方案有助於确保新进人员获得和重复维护决策与流程。(source:Rockwell Automation)
图2 : 当工业组织管理转型劳动力时,预测分析解决方案有助於确保新进人员获得和重复维护决策与流程。(source:Rockwell Automation)

更具智慧的供应商解决方案

无论处於数位化过程的哪个阶段,都值得向供应商要求更具智慧、更加安全、连线程度更高与安全的机器,在控制器层配备智慧元件和智慧物件。表示在连线时,所有资料都已备妥、经过整理且立即可用,进而在连线的当下获得价值。


身为终端用户,必须聘请、指定和询问OEM。请试着思考:「如果这台机器部署智慧技术,我可以获得什麽额外的价值?」接着询问您的OEM完全相同的问题。


价格不应该是做出购买决定的主要指标。重点在於考虑包括其运作和消耗在内的资产整体寿命成本,以及所产生的资料可提供的额外价值。和您的供应商密切合作,说明您对智慧的期??,接着要求供应商利用可以协助达到您智慧制造目标的技术。


试想您的营运能因为下列理由获益:


· 营运资料可以让使用者更主动和深入了解对其营运的见解


· 更快速取得投资报酬率和更长的正常运作时间


· 一个可以将系统整合、操作和维护简化的设计和操作工具架构


· 可以在通用平台上进行整合


· 透过改善机器存取、缩短停机时间和缩短重新启动时间,来强化安全性和生产力的安全功能


· 可以加快诊断和故障排除,同时将员工所面临的危险降到最低的安全远端存取


藉由智慧制造,能立即为您实现。整合工厂层和企业网路,并且将人员、制程与技术紧密连结,重新定义可能性。


重新定义可能性

现在企业比以往任何时候都希??事半功倍。除此之外,不断改变的人囗结构,为制造商和工业营运商带来劳动力挑战,加上退休、经济扩张和技术发展的影响,压垮了公司员工营运的能力。


许多现代的业务成果都是基於知识导向的营运,以及采用智慧且灵活的制造方式。为作业员、维护技术人员、工程师、经理及主管提供可据以行动的见解,将劳动力的优势和能力优化,是智慧制造的关键要素。


透过更妥善利用资料获得的全新见解,可以协助减少瓶颈、实施以需求为主的决策,以及改善维护作业。数位化的程度越高有助於缩短停机时间并提高获利能力。


能够即时在各方价值链上合作、远距验证新的产线与制程、简化资料科学并提升您的制造灵活度。将作业流程数位转型以发挥各种可能性,并在几??所有的层面上提升企业的表现。



图3 : 由企业提供可据以行动的见解,将劳动力的优势和能力优化,是智慧制造的关键要素。(source:Rockwell Automation)
图3 : 由企业提供可据以行动的见解,将劳动力的优势和能力优化,是智慧制造的关键要素。(source:Rockwell Automation)

**刊头图(source:The Atlantic)


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