工廠數(shù)字化與智能化的四個(gè)階段
- 近幾年，伴隨著信息技術(shù)向工業(yè)滲透，工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等一批新的智能制造方案開始成為熱門詞匯。不過我國制造業(yè)門類齊全，各行各業(yè)都有，而且數(shù)字化和智能化程度各不相同，不同企業(yè)適合不同的方案。為方便對(duì)制造企業(yè)的數(shù)字化和智能化進(jìn)行分，以下我們就將企業(yè)數(shù)字化和智能化劃分成四大階段進(jìn)行討論。
1、自動(dòng)化產(chǎn)線與生產(chǎn)裝備
不論是離散制造企業(yè)，還是流程加工企業(yè)，使用自動(dòng)化裝備進(jìn)行生產(chǎn)，也就是實(shí)現(xiàn)工廠的裝備自動(dòng)化，都是智能制造的基本方式。自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展了很多年，很多行業(yè)都有專門的自動(dòng)化解決方案商，近兩年機(jī)器人也被越來越多的企業(yè)所采用。使用自動(dòng)化裝備實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人，直觀地提升生產(chǎn)效率，只要投資回收期在可接受范圍內(nèi)，是企業(yè)最了解，也意愿最強(qiáng)的升級(jí)改造方案。
2、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集
智能化生產(chǎn)以信息化為基礎(chǔ)，而將工廠里各式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，則是信息化的基礎(chǔ)。針對(duì)不同工業(yè)設(shè)備，數(shù)據(jù)采集有不同的方式：
有數(shù)據(jù)接口的設(shè)備，如機(jī)器人，機(jī)床，PLC控制器，智能化儀器儀表等，將設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。
沒有現(xiàn)成數(shù)據(jù)的設(shè)備，通過安裝傳感器或進(jìn)行智能化改造，增加通訊能力，基于有線或無線方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)后，網(wǎng)關(guān)基于邊緣計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)就地分析和存儲(chǔ)，或?qū)?shù)據(jù)、分析結(jié)果匯總，通過有線或無線的方式，傳輸?shù)焦谢蛩接性品?wù)器進(jìn)行顯示和后續(xù)分析。
設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)接入需要達(dá)成三個(gè)層次：互聯(lián)(硬件接口的連接)、互通(軟件層面的數(shù)據(jù)格式與規(guī)范)、語義互操作(語義的定義與規(guī)范)，其中前兩個(gè)層次相對(duì)簡單，第三個(gè)層次由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)起來較難，不過也有OPC UA等協(xié)議正逐步成為推薦的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
3、數(shù)據(jù)打通與直接應(yīng)用
新型MES/ERP軟件
除了設(shè)備處采集的數(shù)據(jù)，工廠生產(chǎn)管理軟件中，也存在很多數(shù)據(jù)。過去這些數(shù)據(jù)以離散的數(shù)據(jù)孤島存在，彼此信息隔離，各級(jí)管理數(shù)據(jù)不能很好的綜合分析。如今一些企業(yè)開始通過新型管理軟件，對(duì)工廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合打通，并在此基礎(chǔ)上提供更高效的信息傳遞、生產(chǎn)管理和協(xié)同。新形態(tài)管理軟件名稱以MES/ERP等呈現(xiàn)，但功能基本是實(shí)現(xiàn)過去MES、ERP、CRM甚至OA等功能的綜合集成。很多企業(yè)提供給工廠的通常不只是一套軟件，而是整套工廠改造的解決方案。
遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)
基于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，一些企業(yè)為自家產(chǎn)品或裝備制造企業(yè)提供裝備遠(yuǎn)程運(yùn)維解決方案。通過在裝備中加裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，使裝備廠商可以遠(yuǎn)程隨時(shí)隨地對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、升級(jí)和維護(hù)等操作，更好的了解產(chǎn)品的使用狀況，完成產(chǎn)品全生命周期的信息收集，指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和售后服務(wù)?；贗oT可以遠(yuǎn)程監(jiān)控的指標(biāo)如：設(shè)備分布，狀態(tài)，用戶活躍度監(jiān)測(cè)；行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)用量統(tǒng)計(jì)分析；遠(yuǎn)程異常報(bào)警，故障分析，授權(quán)開關(guān)機(jī)設(shè)備監(jiān)測(cè)等。
在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，還可以開展諸如設(shè)備租賃、設(shè)備保險(xiǎn)、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈等創(chuàng)新業(yè)務(wù)。
AR輔助作業(yè)
AR眼鏡可以在不影響工人雙手操作的情況下進(jìn)行信息顯示，在工人進(jìn)行生產(chǎn)操作、操作培訓(xùn)、設(shè)備巡檢、設(shè)備維修等場(chǎng)景時(shí)，AR眼鏡額外提供設(shè)備的圖紙、運(yùn)行數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)原理、操作步驟等信息引導(dǎo)或輔助操作人員執(zhí)行操作。還可以基于AR眼鏡，將現(xiàn)場(chǎng)圖像傳給遠(yuǎn)程專家，方便遠(yuǎn)程專家實(shí)時(shí)指導(dǎo)。
4、數(shù)據(jù)智能分析與應(yīng)用
工業(yè)大數(shù)據(jù)
大數(shù)據(jù)技術(shù)興起后，誕生了一批以工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用為核心應(yīng)用方向的企業(yè)，開展在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要應(yīng)用方向有：預(yù)防性維修、智能生產(chǎn)優(yōu)化、智慧供應(yīng)鏈、智能營銷等，其中側(cè)重生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要是預(yù)防性維修和生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化。
預(yù)防性維修主要面向設(shè)備的運(yùn)用環(huán)節(jié)，基于AI進(jìn)行灰度建模，提前對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，減少設(shè)備停機(jī)，提高設(shè)備利用率，避免停機(jī)損失，將設(shè)備維修從事后維修轉(zhuǎn)向預(yù)防性維修。生產(chǎn)過程優(yōu)化是在制造過程數(shù)字化監(jiān)控的基礎(chǔ)上，用大數(shù)據(jù)、人工智能算法建立模型，研究不同參數(shù)變化對(duì)設(shè)備狀態(tài)與整體生產(chǎn)過程的影響，并根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)工況動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)，提供智能設(shè)備故障預(yù)警、工藝參數(shù)最優(yōu)推薦、降低能耗、提升良品率等一項(xiàng)或多項(xiàng)功能。
數(shù)字化雙胞胎
在工廠全面數(shù)字化的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品研發(fā)類企業(yè)通過數(shù)字化雙胞胎，從而實(shí)現(xiàn)更高階段智能化邁進(jìn)。數(shù)字化雙胞胎以數(shù)字化方式為真實(shí)產(chǎn)品、設(shè)備、工廠等物理對(duì)象創(chuàng)建虛擬模型，模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為特征，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的仿真數(shù)字化模型，完整真實(shí)在數(shù)字世界中再現(xiàn)整個(gè)企業(yè)，使企業(yè)在實(shí)際投入生產(chǎn)之前即能在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測(cè)試，在生產(chǎn)過程中也可同步優(yōu)化整個(gè)企業(yè)流程。數(shù)字化雙胞胎具體包括“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”、“生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎”和“設(shè)備數(shù)字化雙胞胎”三個(gè)領(lǐng)域。
