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柔性生產芻議-3：構建柔性生產制造體系的底層技術-1

柔性生產

參考上期內容，我們在柔性生產的制造體系架構中的各個層級提出了相關的功能需求。對于這些功能需求，我們可以進行如下匯總：

1、加工制造過程中的原料、半成品及成品需要相關的“身份識別碼”，用于整個生產流程中對其實現(xiàn)識別與追溯。與此同時，通過對設備運行狀態(tài)及運行環(huán)境的數(shù)據(jù)采集，將這些數(shù)據(jù)用于關聯(lián)生產過程的質量控制。

2、通過工廠的物流管理系統(tǒng)和加工品“身份識別碼”的有效結合，保證生產過程中物流與信息流的一致性。

3、生產線中各個設備相對獨立且具備可替代性，則需要采用各個設備的分布式自動化控制模式，取代傳統(tǒng)的整體生產線集中控制模式，即“去中心化”。

4、生產線中各個設備的控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口進行連接，同時設備之間需要相互自動識別，以實現(xiàn)整體產線的靈活部署。

5、針對關鍵生產設備進行預見性維護，通過采集關鍵數(shù)據(jù)并結合相關數(shù)字化模型判斷設備的故障概率，并進行計劃性維護或更換，保證整體產線的穩(wěn)定運轉。

在此我們可以得出結論：上述需求可以認為是搭建柔性生產的制造體系架構的必要條件。針對這些功能需求，現(xiàn)有的工業(yè)自動化領域的一些相關技術基本已經成熟以滿足功能的實現(xiàn)。

1.工業(yè)大數(shù)據(jù)技術

工業(yè)大數(shù)據(jù)技術主要包括智能傳感器技術和射頻識別RFID技術。通過智能傳感器采集生產過程中的關鍵數(shù)據(jù)，主要包括產品/半成品加工精度、設備運行狀態(tài)、生產環(huán)境數(shù)據(jù)。通過RFID技術為加工品設置身份識別信息，并且實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)透明性，從而可以保證打通整個制程的數(shù)據(jù)流，避免數(shù)據(jù)孤島。

與此同時，在場內物流的成品/半成品的周轉環(huán)節(jié)，通過RFID物流門技術記錄出入庫信息，實現(xiàn)生產物流與數(shù)據(jù)流的高效同步。此外，RFID技術同樣用于產線中各個設備之間相互識別，在產線針對不同加工品而進行設備增加、移除以及更換操作時，可以通過這種設備間的相互識別完成設備的自動部署以及相關生產參數(shù)的自動調整。

注：關于工業(yè)大數(shù)據(jù)技術的實際應用，可參考“助力鋰電池生產降本增效的工業(yè)自動化技術"

2.分布式自動化技術

分布式自動化技術，主要由如下部分構成：

- 邊緣控制器：分布式控制取代自上而下的管理，采用如圖爾克TBEN-PLC系列和TX系列的控制器產品，可實現(xiàn)產線中各個子系統(tǒng)的“分而治之”。這些控制器通過工業(yè)以太網相連，并利用集群智能運轉，從而實現(xiàn)整體產線“去中心化”的控制模式。憑借廣泛的接口范圍類型，邊緣控制器可以集成到不同的網絡中。此外，邊緣控制器可以完成對數(shù)據(jù)進行預處理，并將其選擇性地傳輸至更高層級的系統(tǒng)。

- 智能I/O模塊：如圖爾克搭載ARGEE功能的智能I/O模塊產品系列，使得用戶可以充分利用圖爾克標準現(xiàn)場總線模塊的全部潛能，并處理各類中小型控制任務。必要時，數(shù)據(jù)可以直接傳輸至MES系統(tǒng)，而無需經過更高層級的PLC周轉。

- 獨立運行的故障安全模塊：故障安全功能可以通過直接安裝于危險區(qū)域附近的安全模塊來實現(xiàn)，如圖爾克的TBPN/TBIP產品系列。分布式信號處理可以縮短故障安全信號處理周期，從而進一步提高故障安全響應的實時性。此外，故障安全模塊的狀態(tài)信息可以通過工業(yè)以太網傳輸至上層控制器以便于操作人員監(jiān)控安全回路的工作狀態(tài)以及進行必要的手動安全復位等操作。

預告

我們將在后續(xù)文章為您介紹用于構建柔性制造體系的其他底層技術：模塊類型包（MTP）技術和預見性維護技術，敬請期待。

本文作者

王鵬 圖爾克垂直營銷高級主管

天津大學卓越制造專業(yè)MBA

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