智能制造模式体现在哪几个方面_通过MES智能制造实现智能车间

2020-12-21 21:02:53

前面几篇文章我们讨论了智能工厂的建设,而打造智能工厂的一大要点则是要在制造模式上使用智能化布局,那么具体从哪几个方面来做才能称得上是智能化呢,MES系统又是怎么来实现智能车间的呢,下面新核云来试着分析一下。

1.智能服务

基于传感器和物联网,可以感知产品的状态,从而进行预防性维护,帮助客户及时更换备件,甚至通过了解产品的运行状态来帮助客户带来商机。它还可以收集产品运营,的大数据,协助企业做出营销决策。另外,开发面向客户的APP也是一种智能服务的手段,可以为企业购买的产品提供有针对性的服务,从而锁定用户,进行服务营销。作为全球领先的PLM制造商之一,PTC公司在物联网和服务生命周期管理领域投入巨资,已成为智能服务领域的领先企业之一。

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2.智能设备

制造设备经历了机械设备到数控设备,正在逐步向智能设备发展。智能设备具有检测功能,可以实现在机检测,从而补偿加工误差,提高加工精度,补偿热变形。过去,一些精密设备对环境的要求很高,但现在有了闭环检测和补偿,对环境的要求可以降低。智能设备最基本的要求之一就是提供一个开放的数据接口来支持设备组网,国外称之为M2M(机对机互联)。三维打印机本质上是一种数控设备,而不是智能设备。

日本MAZAK的智能机床具有加工热位移、切削振动、机床干涉、主轴监控、维修、工作台动平衡、语音导航等智能功能。它可以自行监控机床的运行状态,并给出独立的反馈,从而大大提高了机床的运行效率和安全性。典型的智能制造设备还集成了自动装卸设备,一些设备制造企业还提供专门的CAM软件,比如HOMAG集团的木工加工中心。DM gmori(德玛吉森京机械)引进的最新复合加工中心LaserTec65,集添加制造和切削加工(减法制造)于一体,可通过激光堆焊的添加制造工艺快速制造毛坯。通快(通快集团)的激光切割中心可以实现3D切割,多个激光加工中心可以共享激光源。这些都是智能设备。对于工业机器人来说,如果只是按照固定的指令进行喷涂、搬运,焊接等工艺,就不能称之为智能设备。但如果具有机器视觉的功能,能够准确识别工件,或者独立装配,自动避开工人,甚至实现人机协作,则属于智能设备。比如ABB推出的双臂机器人米语,就是智能工业机器人的典范。随着复合材料的广泛应用,智能复合材料加工设备将有广阔的市场需求。

中国中科工业大学李德群院士在成型模拟的基础上,将工艺参数自动设定、自适应注射等智能技术应用于注塑机,提出了通过在线反演、过程曲线两级闭环控制等方法平滑优化注射速度,并成功开发了智能注塑机。其智能注塑机能耗低于中国和欧洲最高能耗标准,响应时间、位置精度等关键指标达到国际先进水平,显著提高了重复精度、良品率和注塑产品生产自动化程度。李德群院士介绍,这种智能注塑机具有内置的人工智能算法和机器学习能力。通过三次测试,可以准确找到最合适的注射参数,保证产品质量。这个设备不仅智能,而且具有智能。

3.智能生产线

很多行业的企业高度依赖自动化生产线,如钢铁、化工、制药、餐饮、烟草、芯片制造、电子组装、汽车及零部件制造等。实现自动化加工、装配和测试。一些机械标准件生产也采用自动化生产线,比如轴承。但是,目前装备制造企业主要以离散制造为主。许多企业技术改造的重点是建立自动化生产线、装配线和检验线。美国波音公司飞机装配厂建立了u型脉动装配线。自动化生产线可以分为刚性自动化生产线和柔性自动化生产线,柔性自动化生产线一般建立缓冲区。为了提高生产效率,工业机器人和悬挂系统被广泛应用于自动化生产线。

目前,许多汽车制造商已经实现了混流生产,可以在一条装配线上同时组装多种型号。食品饮料行业的自动化生产线可以根据工艺配方调整DCS或PLC系统,改变工艺路线,从而生产出多种产品。安灯系统正在汽车行业实施,以实现生产线故障报警。汽车工业的装配线往往是由多条装配线组成的,例如车身和底盘的装配线组装在一起,组装成最终产品。在装配过程中,混流生产是通过顺序排列实现的。目前,汽车、家电、轨道交通等行业的企业对生产流水线的自动化和智能化改造有着强烈的需求。许多企业正在逐步将重点站和高污染站改造成机器人进行加工、组装或装卸。

目前,智能生产线在我国制造企业的应用还处于起步阶段,但一定是发展方向。智能生产线的特点是:在生产装配过程中,可以通过传感器或RFID自动采集数据,通过电子看板实时显示生产状态;它可以通过机器视觉和各种传感器进行质量检测,自动剔除不合格产品,并对采集的质量数据进行SPC分析,找出质量问题的原因;可以支持多种类似产品的混批生产和装配,灵活调整工艺,适应小批量、多品种的生产模式;灵活,如果生产线上出现设备故障,可以调整到其他设备进行生产;可对手动操作的车站进行智能提示。事实上,我认为西门子成都电子厂的总装线已经达到了智能生产线的水平。

4.智能车间

一个车间通常有多条生产线,要么生产相似的零件或产品,要么有上下游装配关系。为了实现车间的智能化,需要对生产状态、设备状态、能耗、生产质量、材料消耗等信息进行收集和分析。实时,并进行高效的生产调度和合理的调度。因此,无论是什么制造业,制造执行系统(MES)都成为企业的必然选择。

目前中国的MES市场非常火爆。国际大牌自动化厂商西门子, 罗克韦尔, GE、施耐德电气都有MES软件平台,管理软件巨头SAP、ORACLE、EPICOR提供MES软件,德国MPDV、PSI,国内厂商如浙大中控、利时, 易往、明基, 艾普工华, 元工International、兰光Innovation、广州速威等也很活跃。此外,先进生产调度(APS)系统也进入了制造企业选择的视野,开始了基于实际产能约束实现生产调度的初步实践。主流厂商是日本的ASPROVA和德国的Job Dispo APS(兰光创新分销)。国内永凯, 安达发, 易普优,等。元工国际也提供APS解决方案。APS软件对基本数据的精度要求很高

对于医药、食品等行业,国家有强制性追溯要求,需要通过GMP等行业认证,因此推广MES更为迫切。前面提到的数字化制造(DM)技术也是智能车间的支撑工具,可以帮助企业在新建车间时,根据设计的生产能力科学地安排设备,提高物流效率,提高工人的工作舒适度。

MES是车间级集成管理系统,可以帮助企业显著提高设备利用率,提高产品质量,实现生产过程的可追溯性,防止投料错误,提高生产效率。需要强调的是,MES系统也可以应用于纯离散制造企业,但MES系统的应用与企业的生产方式密切相关。如果一个纯离散的制造企业实施了MES,然后将其改造成自动化或智能化的生产线,那么MES系统可能会被推回。因此,企业在应用MES时需要谨慎。智能车间必须建立有线或无线的工厂网络,可以自动发出生产订单,自动收集设备和生产线信息。对于机械制造企业,设备状态信息和加工代码可以通过DNC技术上传发布。目前已有成熟的产品,如兰光创新、盖洛普、印迪致远等。此外,实现无纸化车间也是智能车间的重要标志。企业可以应用3D轻量级技术将设计和工艺文档转移到工作站。上海明匠智能公司开发了一种智能网关,可以将基于不同厂家通信协议的生产现场数据转换成OPC标准,从而解决车间信息通信问题。元工国际公司与亚控, 航星, 中科川端康成和研华,联合推出了设备联网解决方案。一个平台可以将PLC、CNC、机器人、仪器/传感器、工业控制/IT系统联网,统一配置监控和三维现实,实现模拟生产。

有一种新技术可以将MES系统采集的数据实时显示在一个虚拟的三维车间模型中,既能提供车间的VR (Virtual Reality)环境,又能显示设备的实际状态,实现虚拟与现实的融合。西门子和PTC把这项技术看作是数字双生的典型应用。德国PSI和武汉创景也有这类产品,天河软件帮助海尔胶州厂实现了相关应用。此外,智能车间还有一个典型的应用,即视频监控系统不仅可以记录视频,还可以对车间环境和人员行为进行监控、识别和报警。比如工人不戴头盔,进入不允许进入的区域,或者摔倒在地,可以自动报警。在这方面,三星已经有了成功的做法。此外,智能车间应在温度、湿度、洁净度控制和工业安全(包括工业自动化系统的安全、生产环境和人员安全)方面达到智能化水平。


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