工廠數字化與智能化的四個階段

2019-10-10 14:46:39 達美盛 40

近幾年,伴隨著信息技術向工業滲透,工業大數據、工業物聯網、數字化工廠、工業互聯網平臺等一批新的智能制造方案開始成為熱門詞匯。不過我國制造業門類齊全,各行各業都有,而且數字化和智能化程度各不相同,不同企業適合不同的方案。為方便對制造企業的數字化和智能化進行分析,可以將企業數字化和智能化劃分成四大階段進行討論。

一、自動化產線與生產裝備

不論是離散制造企業,還是流程加工企業,使用自動化裝備進行生產,也就是實現工廠的裝備自動化,都是智能制造的基本方式。自動化行業發展了很多年,很多行業都有專門的自動化解決方案商,近兩年機器人也被越來越多的企業所采用。使用自動化裝備實現機器換人,直觀地提升生產效率,只要投資回收期在可接受范圍內,是企業最了解,也意愿最強的升級改造方案。

二、設備聯網與數據采集

智能化生產以信息化為基礎,而將工廠里各式設備接入網絡,采集設備的數據,則是信息化的基礎。針對不同工業設備,數據采集有不同的方式:

有數據接口的設備,如機器人,機床,PLC控制器,智能化儀器儀表等,將設備數據傳輸到網關。

沒有現成數據的設備,通過安裝傳感器或進行智能化改造,增加通訊能力,基于有線或無線方式,將數據傳輸到網關。

數據傳輸到網關后,網關基于邊緣計算進行數據就地分析和存儲,或將數據、分析結果匯總,通過有線或無線的方式,傳輸到公有或私有云服務器進行顯示和后續分析。  

設備的聯網接入需要達成三個層次:互聯(硬件接口的連接)、互通(軟件層面的數據格式與規范)、語義互操作(語義的定義與規范),其中前兩個層次相對簡單,第三個層次由于標準不統一,實現起來較難,不過也有OPC UA等協議正逐步成為推薦的規范標準。

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三、數據打通與直接應用

1、新型MES/ERP軟件

除了設備處采集的數據,工廠生產管理軟件中,也存在很多數據。過去這些數據以離散的數據孤島存在,彼此信息隔離,各級管理數據不能很好的綜合分析。如今一些企業開始通過新型管理軟件,對工廠的數據進行整合打通,并在此基礎上提供更高效的信息傳遞、生產管理和協同。新形態管理軟件名稱以MES/ERP等呈現,但功能基本是實現過去MES、ERP、CRM甚至OA等功能的綜合集成。很多企業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。

2、遠程運維系統

基于設備聯網,一些企業為自家產品或裝備制造企業提供裝備遠程運維解決方案。通過在裝備中加裝物聯網設備,使裝備廠商可以遠程隨時隨地對設備進行監控、升級和維護等操作,更好的了解產品的使用狀況,完成產品全生命周期的信息收集,指導產品設計和售后服務。基于IoT可以遠程監控的指標如:設備分布,狀態,用戶活躍度監測;行業、地區、企業用量統計分析;遠程異常報警,故障分析,授權開關機設備監測等。 

在設備聯網的基礎上,還可以開展諸如設備租賃、設備保險、精準供應鏈等創新業務。 

3、AR輔助作業

AR眼鏡可以在不影響工人雙手操作的情況下進行信息顯示,在工人進行生產操作、操作培訓、設備巡檢、設備維修等場景時,AR眼鏡額外提供設備的圖紙、運行數據、結構原理、操作步驟等信息引導或輔助操作人員執行操作。還可以基于AR眼鏡,將現場圖像傳給遠程專家,方便遠程專家實時指導。

四、數據智能分析及應用

1、工業大數據

大數據技術興起后,誕生了一批以工業大數據應用為核心應用方向的企業,開展在工業的各個領域的應用,主要應用方向有:預防性維修、智能生產優化、智慧供應鏈、智能營銷等,其中側重生產環節的主要是預防性維修和生產環節優化。

預防性維修主要面向設備的運用環節,基于AI進行灰度建模,提前對故障進行預測,減少設備停機,提高設備利用率,避免停機損失,將設備維修從事后維修轉向預防性維修。生產過程優化是在制造過程數字化監控的基礎上,用大數據、人工智能算法建立模型,研究不同參數變化對設備狀態與整體生產過程的影響,并根據實時數據與現場工況動態調優,提供智能設備故障預警、工藝參數最優推薦、降低能耗、提升良品率等一項或多項功能。 

2、數字化雙胞胎

在工廠全面數字化的基礎上,產品研發類企業通過數字化雙胞胎,從而實現更高階段智能化邁進。數字化雙胞胎以數字化方式為真實產品、設備、工廠等物理對象創建虛擬模型,模擬其在現實環境中的行為特征,創建對應的仿真數字化模型,完整真實在數字世界中再現整個企業,使企業在實際投入生產之前即能在虛擬環境中優化、仿真和測試,在生產過程中也可同步優化整個企業流程。數字化雙胞胎具體包括“產品數字化雙胞胎”、“生產工藝流程數字化雙胞胎”和“設備數字化雙胞胎”三個領域。

以上四個階段并不是嚴格按順序進行的,各階段不是孤立的,邊界比較模糊,很多具體應用方案可能跨越其中多個階段。工廠的改造也不一定都是從自動化裝備開始。多數情況下客戶工廠需要的方案跨越了數字化改造的多個階段,但不同供應商的業務側重點和覆蓋范圍各不相同,不少供應商或工廠實施的是跨越多階段的方案,但自身技術和能力會側重其中某個階段的工作。也有一些企業聲稱提供智能工廠整體解決方案。

關于達美盛:

北京達美盛軟件股份有限公司(以下簡稱“達美盛”,股票代碼:430311)是一家跨平臺資產全壽期數據管理(ALIM) 平臺提供商,致力于通過自主可視化、輕量化核心技術, 基于工程和運維一體化數據,為客戶構建“數字孿生(Digital Twin)”,打造全壽期資產管理與價值提升解決方案。

達美盛通過十多年技術打磨和經驗累積,創立“三位一體”產品和服務:

“1”個引擎:跨平臺可視化引擎eZWalker;

“2”個平臺:工廠可視化大數據管理平臺PIMCenter/建筑可視化大數據云平臺BIMCenter Cloud;

“3”個應用:項目管理系統 PU/云協同及移交系統 PIMCenter HO/資產管理系統 PIMCenter APM。

達美盛為國家高新技術企業、中關村高新技術企業、《工程建設標準化》理事會理事單位, ISO15926國內首家發起成員,CFIHOS組織成員單位,并通過了ISO9001、ISO14001、OHSAS18001等質量體系認證;榮獲2016年度最佳數字化工廠服務商、2016年度“基礎設 施可視化資產管理最佳應用獎”;其全資子公司四川達美盛工程設計有限公司具備石油天然氣設計資質。


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