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實體層互聯互通 讓智能制造不再“卡脖子”

2018-08-23 10:28 [PDM/PLM] 來源于:中國工業新聞網
導讀:一般智能制造分:管理層、執行層、控制層及實體層(設備層),有的企業在管理層之前加一個決策層,在實體層之后加一個傳感層,這是一個虛實結合的系統工程,亦即CPS系統。
按業務流程分,一般智能制造分:管理層、執行層、控制層及實體層(設備層),有的企業在管理層之前加一個決策層,在實體層之后加一個傳感層,這是一個虛實結合的系統工程,亦即CPS系統。
實體層是生產過程產生增值的過程,亦即是一個企業活動的出發點與歸宿,是社會物質生產產品的單位,它又是一個龐大的系統,如機械制造包括毛坯(鑄、鍛、焊等專業)、加工(切削、成形、熱處理等工序)、裝配調試、涂裝、檢測、包裝等制造過程。傳感層就是把這些生產過程中各種信息實時采集,所謂各種數據形式的來源,抽象出來就是人、機、料、法、環、測及水、電、風、汽和信息傳輸(有線或無線)存儲網絡,它們之間的互聯互通不解決,數字化、網絡化最后發展為智能化制造根本不可能。
目前中國制造業,特別是裝備制造業有發展不平衡、不充分的特點,其企業結構與水平具有工業1.0、2.0、3.0的實體層比比皆是。據筆者近幾年來考察近百個裝備制造企業來看,實施所謂智能制造的瓶頸在實體層設備的互聯互通及數據采集上。當然有一批先進的大中型企業,精益生產及準時化管理做的較好,具有合理的業務與工藝流程,且有著較先進的生產設備,數控化率較高,因此這些企業是數字化、網絡化及以后的智能化制造的先行者,但還需要大量的探索及積累數據與實踐經驗的過程,然后才能達到柔性化、定制化、可視化的階段。
其中關鍵環節是因各種控制系統中傳遞數據信息的通信協議有不同的版本,如機床數控系統常用的國外有FANAC、三菱、西門子、Heidenheim等,國內有華中數控、廣州數控、光洋、高精、凱恩帝、維宏、精雕等系統;驅動又分伺服電機系統、步進電機系統等;現場總線(Fiel dbus)也有不同版本,PROFIBUS、MODBUS、CAN、EtherCAT等,如何把傳遞數據的不同版本的協議,能互相兼容,上傳下達?很多單位是采用軟件包或獨立模塊,如日本馬扎克稱之為Smart-Box、光洋稱之為MCU、沈機i5及ISESOL系統稱之為i-Box、儀綜所稱之為智能網關。因此,每個企業就能形成自己獨特的信息管理系統及統一的接口與協議,這是智能制造信息架構的重要組成部分。
數字化、網絡化及智能化(以下簡稱“三化”)制造,就是在制造過程中對生產全要素的描述與使其優化組合,使裝備制造達到“質量第一,效率優先”的目的,使企業增加市場競爭力與可持續發展能力。筆者在調查研究中發現幾個難點:
首先,有兩種現象普遍存在。一個是畏縮不前,認為實施“三化”過程,需要一大筆資金改造實體層各生產環節。另一個是為“三化”。而“三化”似乎有點像“面子工程”一樣,如不搞“三化”,受不到上級及同行的重視。筆者認為要用“投入產出”經濟理論來研究與落實“三化”,如只有投入,沒有產出或產出很少,這是不合理,不經濟的。
其次,是先搞好科學化的生產管理。即精益生產(LP)及準時化管理(JIS),與搞不搞“三化”沒有多大關系,這是提高企業生產率與競爭力不可或缺的;反過來說,LP及JIS搞好了,“水到渠成”搞“三化”就容易多了。所謂“三化”中的管理層(PLM、ERP)、執行層(MES等)、控制層可形成一個所謂虛擬工廠(或車間)優化生產要素的組合及業務流程,后由優化得出的數據控制實體層的各種裝備,這就是虛擬與實體生產過程互相“映射”,經過多次的PDCA相互映射就可以得出比較優化的業務流程。在這個過程中數據的真實性與全面性就十分重要。
第三,關鍵在于數據的采集、傳輸、篩選及建模。數據的種類很多,包括生產、管理、質量、資金、設備等生產全要素的數據,并且還要收集與企業及產品用戶需求等數據,形成所謂條數據與塊數據(二維的),這才能利用實時的數據進行優化與預測,沒有數據就沒有“三化”。因此建立多種數據的數據庫是第一位的。

(編輯:admin)

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