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浅谈塑料机械工业4.0的现状和金纬公司关于智能制造的投入进展
2018-1-12    来源:上海金纬

 

1金纬是如何看待工业4.0

许:我认为“工业4.0”,是工业电气化、自动化、数字化、智能化的结合体,缺一不可。我国早在十二五计划就提出工业化和信息化的两化融合,并在十三五计划中重点强调了智能制造,与德国提出的工业4.0概念基本趋于一致。

所以我认为智能制造的核心是利用现代物联网、大数据、云计算为手段,基于海量数据的建模分析,形成智能决策与动态优化,同时整合分布于全球的设计、生产、供应链、销售等各种资源协同制造和创新,不仅满足全球用户的标准化需求,也能通过灵活的生产制造设计,满足全球用户个性化定制需求。同时智能工厂对产品的全生命周期进行跟踪维护,深度挖掘数据,推动产品的快速再创新与再发展。

我以塑料机械公司的智能制造为例,给大家简单描述一下:

订单生成后,根据MES系统的分工规划,将订单协议下传到相关的技术部,技术部设计好图纸,通过建模仿真调试,确认无误后,生成BOM表和数控加工程序,BOM表中采购件与外协件自动传到采购部。

自制件图纸生成加工程序直接下传到数控机床服务器计算中心,由服务器根据机床的在线情况和OEE数据分析,来分配给加工机床的流水线,机床与机床之间的搬运和工件的码垛都由机器人来完成。

需要电镀、热处理的零件通过AGV小车运到外协加工出口区域,完工的零件放在装配出口区域等待AGV小车运到由生产厂长指定的装配区域。

采购部的服务器与外协厂家、供应商厂家是互联互通的,因为每年与这些供应商都签订了供货协议。BOM表中的零部件自动分配到各个厂家的数据服务器中,按照MES系统中的计划时间,通过各种智能物流输送到工厂的装配区域,公司仓库做到零库存。只需在售后服务部有备品备件的仓库,且这个仓库的数据共享给全球用户的。

通过一系列装配工序,完美的机器来到了地球上,最后到整机带载调试,这时机器进入了公司的PLM(全生命周期管理)系统,系统将对机器进行终生在线维护,并且将设备的运行和维护数据保存到历史数据库,供设计部深度分析这些数据,从而不断改进创新,提升产品的品质。

员工的工时将通过车间每个工序的终端机上确认后,员工每天、每月、每年的工时都可以在车间的电子看板系统查询,生产厂长可以通过总订单生产负荷的查询,可以及时发现哪道工序比较堵塞,哪些工序比较宽松,并对各个工序进行动态调配。

公司的EMS(能源管理系统)系统将每天消耗的水、电、气与上面提到电子看板系统中工人的工时数据和采购数据实时上传到ERP系统供财务部使用。

公司的销售部的技术配置服务器存储了许多模块化的配置方案,销售员只要将配置组合一下,并与ERP互通,就可计算出设备的制造成本和对外的销售价格。销售员可用各种电子终端通过公司云平台就可获取这些数据,同时也能查看到在产订单的进度情况和开展多方视频会议,也可把用户的需求通过电子终端上传到公司的设计开发部,然后将可行性方案及时反馈给用户。

公司的非一线生产员工,比如售后服务工程师、销售员等等,实行任务式管理---即只要完成公司在规定的时间内指派的任务和销售目标。他们手机中只需安装工作APP,在工作时间打开就可以了,公司通过GIS管理系统就知道他们在全球的每一个地方。不需要朝九倾巢而出,晚五倾巢而归。现在高峰期无法解决的拥堵问题,到那时或许就解决了。

公司的一线工人的上班通过人脸识别或者带有RFID传感的工卡识别,并将数据连接到ERP中。届时,时间成本将成为产品的重要成本,交货时间将纳入企业的征信系统,银行成为第三方的服务平台来保障买卖双方的金融风险。

最终所有的智能工厂都融入到物联网中。

设备上诸如电机、驱动器等关键零部件成为设备物联网中的一个元素,每台设备又成为企业物联网中的一个元素,每个企业成为行业物联网中的一个元素,每个行业成为国家物联网中的一个元素,每个国家将来成为全球物联网中的一个元素。各个元素之间又可互联互通,整个物联网络呈现一个扁平化的架构模式。

2国内与国外同行在挤出机方面有哪些不足?金纬是如何应对的?

许:我们与国外发达国家的挤出设备,比如德国巴顿菲儿、克劳斯玛菲、奥地利辛辛那提、意大利Bausano等等相比,国外设备比较耐用一些,第一主要是他们的基础材料工业比较发达。

第二,他们的控制系统比较复杂一点,除了符合严格的CEUL标准以外,采用的HMI(人机界面)与控制软件基本都有SCADA的功能,比如倍加莱的阿波罗监控软件,西门子wincc监控等。SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统,它具有实时数据库、关系数据库。具备有SCADA后,上层的MESERP系统才能与它对接访问数据。

    我们国内设备比如金纬公司、仕城公司、恒瑞公司等国内所有的机械设备厂,大部分电气控制系统基于成本考虑,都没有配置SCADA监控软件。但也不是说不能够采集控制数据,现在市场上为了解决这个问题,许多电气公司推出了各种各样的串口网关来采集数据,但我认为只是为了解决目前存量设备的数据采集,串口协议速度较慢,不符合未来工业4.0的大数据采集接口标准,也只是权宜之计。

   目前,不管是国内设备厂家,还是国外设备厂家都没有做到设备的数据开放,这对推进数字化工厂的进程是比较困难的。后面会谈到我们机械加工厂实施数字化工厂所遇到的瓶颈。

   怎么说呢?就是你的设备接口不是标准的,你的每个数据变量的含义不告诉用户,用户怎么能够将你的设备融合到他的智能工厂里去呢?

所以,我希望大家今后一定要引导和提升客户的需求:

1)在设备的电气控制系统上要么配上SCADA系统,要么选择带有以太网口的PLCHMI,加上带有TCP/IPOPC接口的智能网关;(2)生产线的控制要实现全集成自动化,不能是由多个设备厂家拼凑起来的离散控制,在资料档案中一定要说明程序控制其中每个变量的地址与含义。

只有具备以上两个基本条件,设备的运行信息才有可能够方便用户快速而实时的上传到MES系统当中,做到自动化与信息化的融合。

我深耕塑机制造行业16年,很清楚生产制造效率有很大的提升空间,我们制造的每个工序都是靠人去统筹安排的,我们的高管只看到不是很精准的ERP数据,看不到准确的生产流程数据,每个工序基本靠人去喊,如果人再把七情六欲、喜怒哀乐等各种关系和情绪带到工作中去,可想而知,生产的效率,产品的质量怎么能精准控制,所以未来智能制造一定会成为现代企业的迫切需求。

智能工厂既要成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。这是什么意思呢?就以我们金纬公司来讲,公司是生产塑料挤出机械的,公司本身的生产制造要向智能化方向发展。另外我们生产的各种设备要能够融入到全球用户的智能工厂体系中去。

这两项工作我们是如何推进的呢?第一项,2017年我们在苏州公司试点了MES(可制造执行系统)系统。刚才前面讲了,设备数据不开放,没有办法做到两化融合。我们苏州金纬公司自成立以来陆陆续续采购了数百台的数控机床,来自可能数十个厂家,这些机床有的没有标准的采集接口,有的只是串行接口,需要上游软件公司开发通讯协议,有的通讯协议完全不开放。

所有的机床厂家没有提供变量表(因为多年前用户没有要求,厂家也未意识到)。这样,数百台机床的数据连接到MES系统变得非常困难。我想这是个瓶颈,这是所有机械制造企业的共同难题,也将大大阻碍机械制造企业实现智能制造数字化工厂的前进步伐。

我们现在只好暂且将机加工作为产品的一个工序来对待,然后将生产计划排表,计划装配工序工时,实时生产状态的查询与统计,电子看板系统,手机APP的查询终端,并与公司的ERP(企业资源管理)进行数据对接。

 

第二项工作其实早在2015年,公司就建立了设备PLM(全生命周期管理)的物联网云平台。通过对设备的运行实时检测,进行远程维护、故障预测与排查、设备档案管理、视频查看,引入了设备与调试人员的GPS技术,也可以将数据上传到用户的智能制造系统中去。

这些年,我们的用户在设备的数据和运行的安全上有很大的顾虑,为了打消顾虑,我们不仅在软件上走VPN安全通道,经过工业防火墙,同时在智能盒子上还设计了一个安全门电路,只有用户打开门,金纬物联网云平台才能读取数据。

 

2018年起,公司为了响应国家2025智能制造的战略目标,在新设备上计划淘汰所有不带大数据接口的程序控制器,全部换成带有TCP/IP接口的程序控制器,人机界面(图f)。根据用户的需求,加装万能通讯协议盒子(图g)。

 

未来几年,除了上面开发的生产监控、生产管理、设备管理、订单管理、人员管理、看板系统等模块外,我们还要开发能源管理、成本管理、效率管理等模块,并且与公司的ERP系统对接,然后再与合作企业仓库数据,物流信息的数据进行对接。(来源:上海金纬公司副总工程师、2017年中国好塑才----科技英才奖得主  许勇先生

 
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