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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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智能工廠規(guī)劃的關(guān)鍵要素

智能工廠規(guī)劃的關(guān)鍵要素

2024/5/20 13:59:02

當(dāng)前智能制造的熱潮之下,很多企業(yè)都在規(guī)劃建設(shè)智能工廠。智能工廠的規(guī)劃建設(shè)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在建設(shè)中需要考慮以下幾個(gè)核心要素以及需要關(guān)注的重點(diǎn)維度:

一、數(shù)據(jù)的采集和管理

數(shù)據(jù)是智能工廠建設(shè)的血液,在各應(yīng)用系統(tǒng)之間流動(dòng)。在智能工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生設(shè)計(jì)、工藝、制造、倉(cāng)儲(chǔ)、物流、質(zhì)量、人員等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可能分別來(lái)自ERP、MES、APS、WMS、QIS等應(yīng)用系統(tǒng)。生產(chǎn)過(guò)程中需要及時(shí)采集產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、加工精度和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù),并與訂單、工序、人員進(jìn)行關(guān)聯(lián),以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全程追溯。

此外,在智能工廠的建設(shè)過(guò)程中,需要建立數(shù)據(jù)管理規(guī)范,來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。還要預(yù)先考慮好數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范,以及SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)的應(yīng)用。企業(yè)需要根據(jù)采集的頻率要求來(lái)確定采集方式,對(duì)于需要高頻率采集的數(shù)據(jù),應(yīng)當(dāng)從設(shè)備控制系統(tǒng)中自動(dòng)采集。

另外,必要時(shí),還應(yīng)當(dāng)建立專門的數(shù)據(jù)管理部門,明確數(shù)據(jù)管理的原則和構(gòu)建方法,確立數(shù)據(jù)管理流程與制度,協(xié)調(diào)執(zhí)行中存在的問(wèn)題,并定期檢查落實(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、流程和執(zhí)行情況。

二、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

實(shí)現(xiàn)智能工廠乃至工業(yè)4.0,推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)MES應(yīng)用,最重要的基礎(chǔ)就是要實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的互聯(lián),建立工廠網(wǎng)絡(luò)。

企業(yè)應(yīng)該對(duì)設(shè)備與設(shè)備之間如何互聯(lián),采用怎樣的通信方式、通信協(xié)議和接口方式等問(wèn)題建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上,企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控,機(jī)床聯(lián)網(wǎng)之后,可以實(shí)現(xiàn)DNC(分布式數(shù)控)應(yīng)用。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集是企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

三、工廠智能物流

推進(jìn)智能工廠建設(shè),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能物流十分重要,尤其是對(duì)于離散制造企業(yè)。智能工廠規(guī)劃時(shí),要盡量減少無(wú)效的物料搬運(yùn)。很多制造企業(yè)在裝配車間建立了集中揀貨區(qū),根據(jù)每個(gè)客戶訂單集中配貨,并通過(guò)DPS方式進(jìn)行快速揀貨,配送到裝配線,消除了線邊倉(cāng)。

離散制造企業(yè)在兩道機(jī)械工序之間可以采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機(jī)器人、桁架式機(jī)械手等方式來(lái)傳遞物料,還可以采用AGV、RGV(有軌穿梭車)或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。立體倉(cāng)庫(kù)和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用,也是企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時(shí),需要進(jìn)行系統(tǒng)分析的問(wèn)題。

四、生產(chǎn)質(zhì)量管理和設(shè)備管理

提高質(zhì)量是企業(yè)永恒的主題,在智能工廠規(guī)劃時(shí),生產(chǎn)質(zhì)量管理和設(shè)備管理更是核心的業(yè)務(wù)流程。貫徹質(zhì)量是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出來(lái),而非檢驗(yàn)出來(lái)的理念。

質(zhì)量控制在信息系統(tǒng)中需嵌入生產(chǎn)主流程,如檢驗(yàn)、試驗(yàn)在生產(chǎn)訂單中作為工序或工步來(lái)處理;質(zhì)量控制的流程、表單、數(shù)據(jù)與生產(chǎn)訂單相互關(guān)聯(lián)、穿透;構(gòu)建質(zhì)量管理的基本工作路線:質(zhì)量控制設(shè)置→檢測(cè)→記錄→評(píng)判→分析→持續(xù)改進(jìn)。

在設(shè)備管理模塊中,要建立各類設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)置編碼,及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維保;通過(guò)實(shí)時(shí)采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),為生產(chǎn)排產(chǎn)提供設(shè)備的能力數(shù)據(jù);建立設(shè)備的健康管理檔案,根據(jù)積累的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)建立故障預(yù)測(cè)模型,進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù),最大限度地減少設(shè)備的非計(jì)劃性停機(jī);要進(jìn)行設(shè)備的備品備件管理。

五、智能廠房設(shè)計(jì)

智能廠房除了水、電、汽、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計(jì)外,還要規(guī)劃智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能采光與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、智能安防報(bào)警系統(tǒng)、智能門禁一卡通系統(tǒng)、智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等。采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng),可以判斷監(jiān)控畫面中的異常情況,并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作。

整個(gè)廠房的的工作分區(qū)(加工、裝配、檢驗(yàn)、進(jìn)貨、出貨、倉(cāng)儲(chǔ)等)應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的原理進(jìn)行分析,可以使用數(shù)字化制造仿真軟件對(duì)設(shè)備布局、產(chǎn)線布置、車間物流進(jìn)行仿真。在廠房設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)當(dāng)思考如何降低噪音,如何能夠便于設(shè)備靈活調(diào)整布局,多層廠房如何進(jìn)行物流輸送等問(wèn)題。

六、智能裝備的應(yīng)用

制造企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時(shí),必須高度關(guān)注智能裝備的最新發(fā)展。機(jī)床設(shè)備正在從數(shù)控化走向智能化,很多企業(yè)在設(shè)備上下料時(shí)采用了工業(yè)機(jī)器人。未來(lái)的工廠中,金屬增材制造設(shè)備將與切削加工(減材)、成型加工(等材)等設(shè)備組合起來(lái),極大地提高材料利用率。

七、智能產(chǎn)線規(guī)劃

智能產(chǎn)線是智能工廠規(guī)劃的核心環(huán)節(jié),企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍,采用價(jià)值流圖等方法來(lái)合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。

智能產(chǎn)線的特點(diǎn)是:

1、在生產(chǎn)和裝配的過(guò)程中,能夠通過(guò)傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績(jī)效(OEE)等數(shù)據(jù)采集,并通過(guò)電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài),能夠防呆防錯(cuò);

2、通過(guò)安燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工序之間的協(xié)作;

3、生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模,實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化;能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配,靈活調(diào)整工藝,適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式;

4、具有一定冗余,如果出現(xiàn)設(shè)備故障,能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn);

5、針對(duì)人工操作的工位,能夠給予智能的提示,并充分利用人機(jī)協(xié)作。

6、設(shè)計(jì)智能產(chǎn)線需要考慮如何節(jié)約空間,如何減少人員的移動(dòng),如何進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

八、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)

MES系統(tǒng)是智能工廠規(guī)劃落地的著力點(diǎn),上接ERP系統(tǒng),下接現(xiàn)場(chǎng)的PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測(cè)儀器等設(shè)備。MES旨在加強(qiáng)MRP計(jì)劃的執(zhí)行功能,貫徹落實(shí)生產(chǎn)策劃,執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度,實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)進(jìn)展:

1、面向生產(chǎn)一線工人:指令做什么、怎么做、滿足什么標(biāo)準(zhǔn),什么時(shí)候開工,什么時(shí)候完工,使用什么工具等;記錄“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等生產(chǎn)數(shù)據(jù),建立可用于產(chǎn)品追溯的數(shù)據(jù)鏈;反饋進(jìn)展、反饋問(wèn)題、申請(qǐng)支援、拉動(dòng)配合等;

2、面向班組:發(fā)揮基層班組長(zhǎng)的管理效能,班組任務(wù)管理和派工;

3、面向一線生產(chǎn)保障人員:確保生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)需求,如料、工裝刀量具的配送,工件的周轉(zhuǎn)等等。

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為提高產(chǎn)品準(zhǔn)時(shí)交付率、提升設(shè)備效能、減少等待時(shí)間,MES系統(tǒng)需導(dǎo)入生產(chǎn)作業(yè)排程功能,為生產(chǎn)計(jì)劃安排和生產(chǎn)調(diào)度提供輔助工具,提升計(jì)劃的準(zhǔn)確性。

九、生產(chǎn)無(wú)紙化

隨著信息化技術(shù)的提高和智能終端成本的降低,在智能工廠規(guī)劃可以普及信息化終端到每個(gè)工位。操作工人將可在終端接受工作指令,接受圖紙、工藝、更單等生產(chǎn)數(shù)據(jù),可以靈活第適應(yīng)生產(chǎn)計(jì)劃變更、圖紙變更和工藝變更。

十、生產(chǎn)監(jiān)控及指揮系統(tǒng)

流程行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)線配置了DCS系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng),通過(guò)組態(tài)軟件可以查看生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備和儀表的狀態(tài),但絕大多數(shù)離散制造企業(yè)還沒(méi)有建立生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)。

實(shí)際上,離散制造企業(yè)也非常需要建設(shè)集中的生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng),在系統(tǒng)中呈現(xiàn)關(guān)鍵的設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)、質(zhì)量數(shù)據(jù),以及各種實(shí)時(shí)的分析圖表。通過(guò)看板直觀展示。提供多種類型的內(nèi)容呈現(xiàn),輔助決策。

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審核編輯(
王靜
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