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智造講堂:智能工廠
作者:凯发k8娱乐官网入口  来源:凯发k8娱乐官网入口  时间:2022-06-01 03:42  点击:

  智能工厂(smart factory)是智能制造重要的实践领域,已引起了制造企业的广泛关注和各级政府的高度重视。近年来,全球各主要经济体!都在大力推进制造业!的复“兴。在工业4.0、工业互联“网、物联网、云计、算等热潮?下,全球众多;优秀制造企业都开展了”智能“工厂建设实践。总体而言,智能工厂具有以下6个显著特征:

  制造企業在進!行智能工廠規劃、時,不可盲:目追求!無人工廠、黑燈工廠、機器換人,一定要結合自身的産品特點和生!産模式,合理規“劃智能裝備和産線:的應用,實現人機;融合。

  在新工廠建設時,首先“需要根?據企業在:産業鏈。的定位,擬生;産的主;要産;品、生産,類型(單件、小批量多品種、大批量少品種等)、生産模?式(離散、流程及混合制。造,)、核心工藝(例如機械制造行業的熱加工、冷加工、熱處理”等),以及生,産綱領,對加工、裝配、包裝、檢測“等工藝?進行、剖析與“優!化。企業需要充分考。慮智能裝備、智能産線、新资料和新工藝的應用對制造工藝帶,來的優化。同時,企業也應當。基于綠色制造和循環經濟的理念,通過工藝、改進節“能降耗、減少:汙染排;放;還可以應用工:藝仿真、軟件,來對制造工藝進行剖析與優化。

  生産過程中需要及時收罗産量、質量、能耗、加工”精度和設。備狀、態等數據,並與訂單、工序、人員進行“關?聯,以實現生!産過程的。全程追溯。出現問題可以及時報警,並追溯到。生産的批次、零部件;和原?资料的供應商。别的,還可以計算出産品生産過程産生的實際本钱。有些行業還需要收罗環境數據,如溫度、濕度、空氣潔淨!度等數據。企業需要根據收罗的頻率要求來確定收罗方法,對于需要高頻率收罗的數據,應當。從設備控制系統中自動收罗。企業在進行智能工廠規劃時,要預先考慮好數據收罗的接口規範,以及SCADA系統的應用。不少廠商開發了數據收罗終端,可以“外接在機床上,解決老設備數據收罗的問題,企業可以進行選型應用。

  實現智能工廠乃至工業4.0,推進工業互聯網建設,實現MES(制造執行系統)應?用,最重要的基:礎就是要實:現M2M,也就是設備與設備之間的互聯,建立工廠網絡並建立?統一的標准。在此、基礎上,企業可以實現對設備:的遠程監“控。設備聯網和數據收罗是企業建設工業互聯網,的:基礎。

  推进智能“工:厂建设,生产现场!的智能物流十分重要,尤其是关于离散制造企,业。智能:工厂规划时,要尽量减少“无效的物料搬运。很多优秀的制造企业在装配车间建立了集中拣?货区,根据每个“客户、订单集中配货,并通过DPS(di;gital picking system)方法进行快速拣货,配送到装配线,消除了”线边仓。离散制造企业在两道机:械:工序之间可以采用带有:导轨的工业机器人、桁架式机械手等方法来通报物料,还可以采用“AGV、RGV(有轨穿梭车)或者悬挂式输送链等方法通报物料。在车间现场还需要根据,前后道工序之间产能的差别,设立生产缓冲区。立体货仓和辊道系统的应用,也是企业在规划智“能;工厂时,需要进行系统剖析的问题。

  在智能!工廠規劃、時,生産?質量管理是核心:的業務流、程。質量保證體系和質量控制活動必須在生産管理信息系統建設時統一:規劃、同步實施,貫徹質量是設。計、生産出來,而非,檢驗出來“的理念。質量控制在信息系統中需。嵌入?生産主流程,如檢驗、試驗在!生産訂單中作爲工序或。工步來處理;質量審!理以檢驗表單爲依據啓動:流程!開展活動;質量控制的流程、表單、數據與生産訂單相互關聯、穿透;按結構化數據存儲質量記錄,爲産品單機檔案提供基本的質量數據,爲質量追溯提供依據;構建質量管理的基。本工作路線:質量控制設置-檢測-記錄-評判-剖析-持續改進;質量控;制點需根據生産工藝特點科學設置,質量控制點太多影響效率,太少使質量風險放”大;檢驗”作爲質量控制的活動之一,可分爲”自檢、互檢、專檢,也可分、爲過程檢驗和:終檢;質量管理還應關注質量損失,以便從本钱的角度促進質量的持續改進。對于收罗的、質量“數據,可以利用SPC系統進行剖析。制造企。業應當提升對QIS(質量管理信息系統)的重視水平。

  設備是生産要素,發揮設備綜合效率(OEE”)是智能工廠生:産管理的基本要求,OEE的提升。標志産能?的提高:和成。本的降低。生産;管理信息系統需設置設備管理模塊,使設備釋放出最高的産能,通過生産的合理安排,使設備尤其是關鍵、瓶頸設備減少”期待”時間;在設備管理模塊中,要建立各類設備數據庫,設置編碼,及時對設備進行、維保;通過!實時收罗設備狀態:數據,爲生産排産提?供設備的能力數據;企業應建立設備的健康管理檔案,根據積累的設備運行數據建立“故障!預測模型,進行預,測性維護,最大限、度地減少設備的!非計劃性停機;要進行設備的備品備件管理。

  智能工廠的廠房設計需要引入建築信息模型(BIM),通過三維設計軟件進?行建築設計,尤其是水、電、氣、網絡、通信;等管線:的設計。同時,智能廠房要規劃智“能視頻監;控系統、智能采光與照明系統、通風與空調系統、智能安防報警系統、智能門禁一卡通系統、智能火災報警系統等。采用智能視頻監控系統,通過人臉識別技術以及其。他圖像處理技術,可以過濾掉視頻畫面中無用的或幹擾信息、自動識別差别物體和人員,剖析抽,取視頻源中關鍵有用信息,判斷監控畫面中?的異常情!況,並以;最快和最“佳的方法發出警報或,觸,發其它動作。整個廠房的的工作分區(加工、裝配、檢驗、進貨、出貨、倉儲”等)應。根據工業工程的“原理:進行剖析,可以?使用數字;化制,造仿真軟”件對;設備布:局、産線安排、車間物;流進行仿真。在廠、房設計時,還應當思考如何降低噪“音,如何能夠便于設備靈活調整结构,多層廠房如何進行物流”輸送等問題。

  制造企“業在規“劃智能工。廠時,必須!高度關注智能裝備的最新發展。機床設備正在從數控化走向智能化,實現邊測量、邊加工,對熱變形、刀具磨損産生的誤差“進行補償,企業也開始應用車銑複合加:工中心,很多企業;在設備上!下料時采用了工業機器:人。未來的工廠中,金屬增材制造設備將與切削加工(減材)、成形加工(等材)等設備組合起來,極大地提高资料、利用率。除了六“軸的;工業機器人之外,還應該考慮“SCARA機器人和並聯機器人的應用,而協作機;器人則將會出現在生産線上,配合。工人,提高作業效率。

  智能産線是智能工廠規劃!的核心環節,企業需要根“據生、産線要生?産的”産品族、産能和生,産節拍,采用價值;流圖等办法來合理規”劃智能産!線。智能産線的特點是:在生産和裝:配的過程中,能夠通過傳:感器、數控系統或無線射頻識別技術(RFID)自動進行生産、質量、能耗、設備綜合”效率等,數據收罗,並通過?電子看?板顯示實。時的生。産狀態,能夠防、呆防錯;通過安燈系統實現。工序之間的協作;生産線能夠實現快速換模,實現柔性自動化;能夠支持多、種相似産品的混線生産和裝配,靈活調整工藝,適應小批量、多品種的生?産模式;具有?一定冗,余,如果生産:線上;有!設備出現故障,能夠調:整到其他設備生産;針對人工操作的工位,能夠給予智能的提示,並充分”利用人機協作。設計:智能産線需要考慮如!何節約!空間,如何減少人員的“移動,如何進行。自動檢測,從而提高生産效率和“生,産質量。企業建立,新工廠十分強調少人化,因此要剖析哪些工位應用、自動化!設備及機器人,哪些工位采用人”工。對于重複性”強、變化少的工位盡可能采用、自動。化設備,反之則采用、人工工位。

  MES;是智能?工廠規?劃落!地的”著力點,ME;S是。面向車“間執行:層的生産信息化管理系統,上接ERP”系統,下接現場的PLC程控,器、數據!收罗器、條形碼、檢測儀器、等設備。MES旨在加強MRP計劃的“執行功能,貫徹落實生産策劃,執行生産調、度,實時反“饋生産進展;面向生産一線工人:指令做什麽、怎麽做、滿足,什麽標准,什麽時:候開工,什麽時候,完工,使用什麽,工具”等;記錄“人、機、料、法、環、測”等生産數:據,建立可用”于産品”追溯的數“據鏈;反饋進展、反饋問題、申請支援、拉動配?合等;面向班組:發揮、基層班組?長:的管理效:能,班組。任務管理;和派!工;面向”一線生産?包管人員:確保生産現場“的各項”需求,如料、工裝;刀量具的配送,工件的周轉等等。爲提高産品准時交?付率、提升設備效!能、減少期待時間,MES系統需導入生産作業排程功能,爲生産計劃安排和生:産調度提。供輔助工;具,提升計劃。的准確性。在獲取産品、制造的實際,工時、制造BOM信息的基礎上,企業可以應用APS軟件進行排産,提高,設備資源的利“用率和生産排程的效率。

  爲了降低智能工廠的綜合能耗,提高勞動生産率,特別是對于高能耗的工廠,進行能源管理是十分有须要的。收罗能耗監測點(變配電、照明、空調、電梯、給排水、熱水機組和重:點設備、)的能耗和運行信息,形成能:耗的分類、分項、分區域統”計剖析,可以對能?源進行統一調度、優化能源介質平衡,達到優化使用能源的目的。同時,通過收罗:重點:設備的實?時能耗,還可以准、確知道設!備的運行狀態(關!機、開機還是在加工),從而自動計算OEE。通過感知。設備能耗的,突發波動,還可以預測刀具?和!設備故障。别的,企業也可,以考慮在工廠的屋頂安排光伏系統,提供局部能源。

  生産過程中工;件配有圖?紙、工藝卡、生産!過程記錄卡、更改單等紙質文件作、爲生産依據。隨著信息化技術的提高和智能終端本钱的降低,在智能工廠規劃可以普及信息化終端到每個工位,結合輕量化三維模型和MES系統,操作工人將可!在終端接受工作指令,接受圖紙、工藝、更單”等生産。數據,可以靈,活第適應生産計。劃變更、圖紙變更和工藝?變更。有很多廠商提供工業平板顯”示器,甚至可以利用智能手機作爲終端,完成生産信息?查詢和報工等工作。

  企業在進行新工廠規劃時,需要充分考慮各種平安隱患,包括機電設備的平安,員工的平安防護,設立平安報警裝置等!安防設施和消防設備。同時,隨著,企業應用越:來越多的智“能裝備和控制系統,並實現設備聯網,建立整個工廠的智能工廠系統,隨之而來的平安隱患和風險也會迅速提!高,現在已出現了專門攻擊:工業自動化系統,的病毒。因此,企業在做智;能工廠規劃時,也必須將工業平安作爲一個專門的領域進行規劃。

  精益生“産的核心思想是消除一切浪費,確保工;人以最高效”的方法!進行協作。很多制。造企業采。取按”訂單生産或按訂單設計,滿足小,批量、多品種的生産模式。智能工廠需要實現零部件和原资料的准時配送,制品和半制品依照訂單的交貨期進行及時生産,建立生産現場的電子看板,通過拉動方法組織生産,采用安東系統及時發現和解決!生産過程中出現的異常問題;同時,推進?目視化、快速換模。很多;企業采用、了U型?的生産線和組裝線,建立了智能制造單元。推進精益生;産是一個持續改善的長期過程,要與信息化和自動化的”推”進緊“密結合。

  人工智能技術正在被不斷地被應用到圖像識別、語音識別、智能機器人、故障診斷與預測性維護、質量監控;等各個!領域,覆蓋“從研發”創新、生産管理、質量控制、故障診,斷等多。個方面。在智能工。廠建?設過程中,應當。充分應用“人工智?能技術。例如,可以利?用機器學習;技術,挖掘産品缺陷與曆史數據之間”的關系,形成控制規則,並通過增強學習技術和實時反饋,控制生産過程減少産品缺陷。同時集成專家經驗,不斷改進學習結果。利用機器視覺替代人眼,提高生産柔性和自動化水平,提升産品質檢效率和可靠性。

  流程行业企业的生产线配置了DCS系、统或PLC控制系统,通过组态。软件:可以查!看生产线上各个”设备和仪表的状态,但绝大大都离散制造企业还没有建立生;产监控与指挥系统。实际上,离散制造企业也十分需要建设集中的生产监控与指挥系统,在系统;中呈现关键的设备状态、生产状态、质量数据,以及各种实时的剖析图表。在一些国际厂商的MES软件系统中,设置了MII(manufacturing integration and intelligence)模“块,其核心功能就是呈”现出:工“厂的关键KPI数据,和图表,辅助决策。

  數據是智能工廠建!設的血液,在各應用系統之間”流動。在智能工廠運轉的。過程中,會産生設?計、工藝、制造、倉儲、物流、質量、人員:等業。務數據,這些數”據可能,分別來自;ER;P、MES、APS、WMS、QIS等、應用,系統。因此,在智能”工廠的建,設過程中,需要一:套統,一?的標准體系來規範數據管理的全過程,建立數據命名、數據編碼和數據平安等一系列數據管理規範,保證數據的一致性和准確性。另外,须要時,還應當。建立、專門的數據管理部門,明確。數據管理的原則和“構建办法,確立數據管理流程與制度,協調:執行中保存的問題,並按期檢查落實優化數據管理的技術標准、流程和。執行情況。企業需要規?劃邊緣計算、霧計算、雲計算的、平台,確定哪些數?據在設備!端進行處理,哪些數據需要在工廠範圍內處理,哪些數據要上傳到企業的雲平台進行處理。

  在智能工厂规划中,还应当重视整体人员绩效的提升。设备管理有OEE,人员管理同样有OLE(:overall labor effectiveness,整体劳,动力效能;)。通过对整体劳动效能指,标的剖析,可以清楚。了解劳。动力绩效,找出人员绩效改进的偏向和办法,而剖析劳动力绩效的基础是及时、完整、真实的数据。通过、考勤机、排班,管理软件、MES系统等实时收”集的考勤、工时和车,间生产的基础数据,用数据分?析的手段,可以衡”量人工:与资,源(如库存或机器)在可用性、绩效和质量“方面的“相互关系。让决策层对,工厂的劳动生产”率和人工安排具备实时的可视性,通过及时准确地考勤数据剖析评估出劳动力本钱和效劳水平,从而实现整个工厂真正的人力资本最优化和整体劳动效能的提高。

  總之,要做好智能。工廠的規:劃,需要從各個視角綜合考慮,從投資,預算、技術;先進性、投資回”收期、系統,複雜性、生産的柔?性等多個方面進”行綜合權衡、統一規劃,從一開始就避免産生新的信息孤島和;自動化孤島,才干確保做出真正可落地,既具有;前瞻性,又具有實效性的智能工廠規劃计划。同時,還可以基于這些維?度來建立智能工廠的評”估體系。智能工廠的規劃是一個十分複雜的系統工程,需要企業的生産、工藝、IT、自動化、設備和精。益等部門通,力協作;也需要引入專業的”工廠設計,和智能制造咨詢服務機?構深入合作。

  在智能制造的熱潮下,企業不宜盲目跟“風。建設智能工廠,應圍繞企業的中長期發展戰略,根據自身産品、工藝、設備和訂單的特點,合理規劃智能?工廠的建設藍圖。在推進規範化、標准?化的基,礎上,從最緊迫需要解決的問題入手,務實推進智能工廠的建設。

  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、生産、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:生産工藝要!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水平。

  智能工廠的推進需要企業的IT部門、自動化部門、精益推進部門和業務部門的通力合作。制造企業應當做好智能工廠相關技術的培訓,選擇有實戰經驗的智能制造咨詢服務機構,共同規劃推進智能工廠建設;的藍圖。在規劃時應注。意行業!差異性,因爲差别行,業的産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。

  在、智能工廠的建設;中,企業往,往會忽視管理與技術標准的建立,容易造成缺少數據標准,一物多碼;作業標准。執行不、到位;缺失設備、管理標、准,差别的設!備采用差别的通,訊、協議,造成“設備集成難度大;管理流程複雜,職權。利不匹配;質檢標准!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“准,例如,業務?流程。管理規範、設備點,檢維護!標准、智能;工廠評估標准!等;管理、規:範,以及智能裝備標准、智能工廠系統集成標?准、工業互聯網標准以及主數據管理標准等技術標准。

  智能加工單元在我國制造企業的應:用還處于起步階段,但必定是發、展的偏向。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,及自動化水平較低!的!設備集成起來,使其具有更高的柔性,提高生産效率。

  智能工廠的終極”目標並不是要建設成無人工廠,而應追求在合理本钱的前提下,滿足市場個性化、定制的需求。因此,人機協作將成爲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!用人的靈活性完成複雜多變的工作任務,在關鍵崗位;上,更需要人的判斷”能力;和決策能?力顯得更爲重要,而機。器人則、擅長重複勞;動。

  未來,增強現實技術將被大宗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。例如,需要擰”緊螺栓的地;方,當擰,到位時,會有相應提!示,從而提高作業人員的工作效率;維修?人員可以:通過實物掃碼,使虛擬模型與實物模型重合疊加,同時在虛擬模型中顯示出設備型號、工作參數“等信息,並根據增強現實中的提示進行維修操作;增強現實技術還可以幫助設備維修人員將實物,運;行參數與數字模型進行對比,盡快定位問題,並給予。可能“的故障原因剖析。别的,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,現對工廠靜態结构、動態“物流過程等綜合仿真和剖析,從而能夠先建立數字化的生産系統甚至全部工廠,依據既。定工藝:進行;運行仿真。

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