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在中國制造2025及工業(yè)4.0信息物理融合系統(tǒng)CPS的支持下,離散制造業(yè)需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)文檔無紙化、生產(chǎn)過程透明化、生產(chǎn)現(xiàn)場無人化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用,做到縱向、橫向和端到端的集成,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn),從而建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)”的智能工廠。

生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)車間“物聯(lián)網(wǎng)”

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的提出給“中國制造2025”、工業(yè)4.0提供了一個新的突破口。物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備,實(shí)時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息,其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人,所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接,方便識別、管理和控制。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M(Machineto Machine)的通信模式,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備間的通信,而物聯(lián)網(wǎng)通過Things to Things的通信方式實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備和系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無縫連接。

在離散制造企業(yè)車間,將所有的設(shè)備及工位統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理,使設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與計算機(jī)之間能夠聯(lián)網(wǎng)通訊,設(shè)備與工位人員緊密關(guān)聯(lián)。如:數(shù)控編程人員可以在自己的計算機(jī)上進(jìn)行編程,將加工程序上傳至DNC服務(wù)器,設(shè)備操作人員可以在生產(chǎn)現(xiàn)場通過設(shè)備控制器下載所需要的程序,待加工任務(wù)完成后,再通過DNC網(wǎng)絡(luò)將數(shù)控程序回傳至服務(wù)器中,由程序管理員或工藝人員進(jìn)行比較或歸檔,整個生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、追溯化管理。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化,利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行生產(chǎn)決策

目前,信息技術(shù)滲透到了某些先進(jìn)離散制造企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié),條形碼、二維碼、RFID、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動控制系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、MES、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術(shù)在離散制造企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,尤其是互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,離散制造企業(yè)也進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的新的發(fā)展階段,所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富,隨著柔性化智能生產(chǎn)的需求,對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求也更高。

在離散制造企業(yè)車間,每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù),利用這些數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)很多形式的分析,包括設(shè)備開機(jī)率、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率、主軸負(fù)載率、運(yùn)行率、故障率、生產(chǎn)率、設(shè)備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質(zhì)量百分比等。在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面,在生產(chǎn)過程中使用這些大數(shù)據(jù),就能分析整個生產(chǎn)流程,了解每個環(huán)節(jié)是如何執(zhí)行的。一旦有某個流程偏離了標(biāo)準(zhǔn)工藝,就會產(chǎn)生一個報警信號,能更快速地發(fā)現(xiàn)錯誤或者瓶頸所在,也就能更容易解決問題。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù),還可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)過程建立虛擬模型,仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程,當(dāng)所有流程和績效數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中重建時,這種透明度將有助于制造企業(yè)改進(jìn)其生產(chǎn)流程。再如,在能耗分析方面,在設(shè)備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程,能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異?；蚍逯登樾?由此便可在生產(chǎn)過程中優(yōu)化能源的消耗,對所有流程進(jìn)行分析將會大大降低能耗。

生產(chǎn)文檔文紙化,實(shí)現(xiàn)高效、綠色制造

構(gòu)建綠色制造體系,建設(shè)綠色工廠,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化是中國制造2025實(shí)現(xiàn)“制造大國”走向“制造強(qiáng)國”的重要戰(zhàn)略之一。目前,在離散制造企業(yè)中產(chǎn)生繁多的紙質(zhì)文件,如工藝過程卡片、零件藍(lán)圖、三維數(shù)模、刀具清單、質(zhì)量文件、數(shù)控程序等等,這些紙質(zhì)文件大多分散管理,不便于快速查找、集中共享和實(shí)時追蹤,而且易產(chǎn)生大量的紙張浪費(fèi)、易丟失等。

生產(chǎn)文檔進(jìn)行無紙化管理后,工作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場即可快速查詢、瀏覽、下載所需要的生產(chǎn)信息,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的資料能夠即時進(jìn)行歸檔保存,大幅降低基于紙質(zhì)文檔的人工傳遞及流轉(zhuǎn),從而杜絕了文件、數(shù)據(jù)丟失,進(jìn)一步提高了生產(chǎn)準(zhǔn)備效率和生產(chǎn)作業(yè)效率,實(shí)現(xiàn)綠色、無紙化生產(chǎn)。

生產(chǎn)過程透明化,智能工廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)

通過建設(shè)智能工廠,促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時監(jiān)測和自適應(yīng)控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個過程的智能管控。在機(jī)械、汽車、電子信息等離散制造行業(yè),企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價值空間,側(cè)重從單臺設(shè)備自動化和產(chǎn)品智能化入手,基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價值增長。因此,其智能工廠建設(shè)模式為推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備(生產(chǎn)線)智能化,通過引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備,建立基于制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的車間級智能生產(chǎn)單元,提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造、透明制造的能力。

MES在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、智能化、數(shù)字化等方面發(fā)揮著巨大作用。首先,MES借助信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理,減少企業(yè)內(nèi)部無附加值活動,有效地指導(dǎo)工廠生產(chǎn)運(yùn)作過程,提高企業(yè)及時交貨能力。其次,MES在企業(yè)和供應(yīng)鏈間以雙向交互的形式提供生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)信息,使計劃、生產(chǎn)、資源三者密切配合,從而確保決策者和各級管理者可以在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化,做出準(zhǔn)確的判斷并制定快速的應(yīng)對措施,保證生產(chǎn)計劃得到合理而快速的修正、生產(chǎn)流程暢通、資源充分有效地得到利用,進(jìn)而最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率。