智能制造實例 全程可視化生產
發表于：2017/7/11 15:09:55??閱讀量：?[關閉]
作為大眾集團重要的海外市場之一，中國正在見證大眾公司不斷投產的新工廠和新車型，而更重要的是：全新的智能工廠的理念。一汽大眾佛山工廠是大眾在全球的標桿工廠，也是智能工廠的新示范，通過對自動化和信息化的無縫連接，實現了傳統上IT和OT(運營技術)的融合。該工廠不僅在自動化程度、產能水平、設備狀況方面確保在全球大眾工廠中達到了頂級水平，更重要的是，通過對物聯網技術、大數據的分析與應用，使得整個工廠的管理水平成為了透明工廠的典范。在這樣高標準的要求之下，宜科公司的“物聯網+信息化+自動化”融合的戰略，就成為佛山工廠的一個重要推手。
大眾、奧迪，混線生產中!
作為工業4.0的一個重要特征，大規模定制成為越來越迫切的剛性需求，這與傳統的車間有著非常大的不同。而佛山這條生產線很大的亮點就是多車型的混線生產：其焊裝車間可以實現大眾和奧迪的產品在焊裝領域混線生產。
作為德國大眾在國內的第一款基于MQB(橫置發動機模塊平臺)的車身焊裝線，焊裝線的機器人(300024)數量超過800臺，自動化率超過70%，6條主焊線自動化率達到100%。采用3個康采恩框架，能夠實現兩大車型系列，5種車型的柔性生產。整線設計能力為每小時60臺，具備焊接強度高、變形小、焊縫美觀無需掩蓋等硬性生產能力。
圖1 基于MQB的車身焊裝線
從一開始，這就是一個巨大的挑戰。
這個設計目標，一方面要求車間生產線表現出極大的柔性，可以兼容多種車型在同一生產線上進行制造，通過系統進行車型的區分，并對其進行準確的自動化生產和加工。另一方面，對于生產線來說，生產是連續化的生產，當某個工序發生生產停滯時，能夠通過緩存區和管理系統，自動減少對停滯前后工序的影響。
一汽大眾佛山工廠是大眾在全球先進的標桿工廠，這里自然也執行著全球最高和最新的大眾標準。在這個工廠內，每一種生產工藝都體現了大眾造車水平的高超和精湛。
圖2 一汽大眾佛山工廠特色
雖然一汽大眾的許多工廠已經形成高時效生產模式，但是當設備、人員、物料出現問題時，還是會影響生產的進行。如何減少停線，提前對停線原因進行分析，從而保證既定的生產效率和設備利用率，是一汽大眾佛山工廠非常明確的智能制造的目標。
而基于數據流動和實時分析與決策的透明化工廠，正是實現目標的關鍵。宜科公司對此進行了整體的規劃和實施，提供了自系統層、控制層、網絡層到執行層自上而下的全系列服務，產品及解決方案涵蓋MES制造執行系統、網絡連接、無線通訊、物流倉儲、機器人及智能設備組成的復雜自動化與電氣控制系統，從而使得這樣的透明工廠最終得以實現落地。
圖3 宜科工業4.0智慧工廠解決方案
智造物聯，開啟新模式
為了實現高時效生產和可持續發展，一汽大眾佛山工廠大量采用了目前世界上很先進的技術和設備，供應商大多為德國企業，例如杜爾、GESAT等。這些公司主要對車間的數據進行整合和歸檔，然后通過數據接口的方式提供給目視化系統使用。其主要產品涉及安東模塊、設備監控模塊、數據采集模塊等，已完成的系統基本都是各個獨立的數據單元，相對于其他車間和系統來說，基本屬于信息孤島。
只有打破孤島，才能真正解決透明工廠問題。透明工廠的含義包括兩方面，一方面是數據的自由流動性;另一方面則是整個進程的可視化和決策同步化。
在汽車工程領域有著豐富的系統集成實施經驗的宜科，憑借多年積累的自動化和信息化解決方案，提供了可靠的“透明化”的思路。宜科的系統主要是與ERP系統對接，獲取生產計劃、生產加工參數等數據，并傳遞生產停線時間、生產產量和效率等數值;對下層管理，主要是對自動化控制層，特別是面對車間內的自動化控制系統和第三方設備，這些數據的對接都是通過專用的數據接口來完成的。
這些接口的數據交互主要有三種方式：數據庫方式，通過數據庫的接口與各車間的管理模塊進行數據傳遞;報文方式，與ERP系統的數據傳輸是通過大眾集團特定的報文通訊方式、根據預定的格式進行數據交互的;專用接口方式，如OPC接口，這樣的接口是全球統一的數字化接口，能夠很方便地與各國各廠家的設備進行數據交互。
得益于宜科對數據整合、模塊功能、工藝要求的深刻了解，大眾佛山工廠所面臨的傳統工廠無法避免的信息孤島問題，能夠得到有效的解決。宜科將這些相互獨立的信息孤島通過信息化的手段進行互聯互通，同時將各車間、各功能模塊的數據和工藝路線通過智能互聯的技術進行匯總和整合。例如，大眾佛山工廠焊裝車間的集中控制系統是將自動化輸送系統、車身識別系統、生產管理系統、看板展示系統進行了整合互通，實現了系統自動化輸送系統的高效運轉，提高了自動化輸送系統的連續無故障率，有效提高了生產效率。
物聯網成為很大的粘結劑。宜科依托于其傳感器感知的強大底層基礎，通過不依賴于傳統PLC等控制器的處理和采集能力以及無線數據傳輸能力，無需現場連接布線、安裝快捷等優點，真正滿足了透明化工廠的需求。
當然，目前依然存在一些無法整合的數據。例如，機械化輸送的上位監控系統采用的是西門子公司的WinCC系統。這套系統主要管理了輸送系統中的EMS、滾床輸送以及緩存區等部分，但它并沒有與系統中的焊接工藝設備聯網，因為地面工藝設備全部由德國企業提供，相對國內企業提供的輸送設備，其接口基本屬于封閉狀態，這樣就很難實現數據的提取和監控。這些遺憾，只能通過全球設備供應商的共同努力才能得以彌補。
四大車間，步步連通
智能制造的本質是新一代信息技術和先進制造技術的深度融合，它推動了企業數據的自由流動，包括自上而下和自下而上的，也實現了跨越企業邊界的價值鏈的整合。
而大眾佛山工廠的數字化車間的建立，則大幅提高了生產透明度。通過對生產過程的監控和管理，將生產信息通過數字化的方式在系統中進行展示，為生產管理者提供透明化的生產狀況。
這是一個數字工廠需要的頂層視角。基于透明化的數據傳遞和實時反饋，將一線生產者和決策者很大限度地連接在一起，并將生產中發生的問題最大化，加快問題處理速度。
這當中最為重要的是業務流程的連通化。將以往的各個信息孤島互聯互通起來，對生產全流程進行管理，讓生產過程中的設備和人員進行有機結合。整車廠一般有四個工序，分別是沖壓、焊裝、涂裝和總裝。四大工藝根據各自需求，都會建立各自的數字化系統。在具體實施過程中，需要先將各個工藝流程透明化，同時考慮到整體的接口連接，最終實現整個混線生產的可視化目標。
具體而言，庫房管理系統是沖壓車間智能化的重點。沖壓車間的設備數量少，但是物料管理較為重要。在沖壓車間的數字化建設中，除了必要的設備監控系統外，更重要的是WMS系統，即庫房管理系統。其主要功能是對原材料的入庫、使用、返庫等流程進行管理，同時對原材料的生產進行跟蹤和追溯，并進行產品的追蹤、管理等。
而中央可視化生產監控系統則是焊裝車間智能化的重點。把整個焊裝車間涉及到自動化的工位都納入監控范圍，實現遠程網頁的查看方式，管理者便可在辦公室對生產狀況進行實時的了解。該系統通過報警分析功能來提高企業的技術產能，并向維修部門提供報警和關鍵績效指數等信息，通過可視化提高生產和維修的透明度。
涂裝車間智能化的重點目標是設備管理和車身跟蹤系統。涂裝車間對工藝水平的要求相對較高，因此對設備的管理要求也較高。涂裝車間擁有非常完善的設備管理系統，能夠對生產工藝的數據、報警、遠程控制等進行管理。該系統對實時生產數據進行采集、存儲和分析，通過數據反映生產的薄弱點，并進行有針對性的改進和提高，從而提高企業的生產水平。這些繁雜多樣的設備連接，正是宜科物聯網技術大展身手的地方。
總裝車間是人員最多、零部件安裝數量最多的車間，其重要的智能化系統是安東系統。通過宜科的自動化、信息化和物聯網的無縫連接，能夠將一線人員的問題和請求集中起來，同時確保車間實現全方面的物流拉動系統，對生產所需的物料提供系統層的支持和保障。
在整車制造過程中，每一個生產環節都有其特點和薄弱點，這就造成了各生產環節的生產效率、質量都存在一定差異，也就是整車制造中的黑箱。
宜科的全廠級目視化系統，正是意圖去打破黑箱，形成透明工廠。每一家汽車生產廠商都可以通過這樣的系統，找出生產過程中的薄弱點，以便有針對性地提高生產效率，從而使得管理者從宏觀的角度，了解到各個生產環節的設備、工藝等情況，而在傳統的車間級生產管理系統，則無法滿足這樣的要求。在智能制造的大背景下，包括汽車生產廠商在內的制造型企業對宏觀的工廠級生產管理和運行狀態管理有著越來越強烈的需求。宜科公司為一汽大眾佛山工廠打造的全廠級目視化系統是我國國內首個基礎全廠級生產管理綜合系統，這樣的系統在大眾集團也是首次實施。該系統不僅延續了大眾先進的生產和管理理念，同時也大幅提升了大眾集團在整車制造領域的地位。
智能工廠的價值體現
對一汽大眾佛山工廠而言，這是大眾在中國國內的第一個全廠級的透明工廠，具有很重要的應用意義和示范價值。它解決了數據透明化、生產流程貫通化管理的目標，也因此形成了數據雙向快速流動的工廠管理機制，而這正是工業4.0為重要的驅動力。
與大眾需求方一起，宜科梳理了整個工廠的生產流程，并將這些業務流程，結合IT和OT的數據特征，進行了自上而下和自下而上的貫通和整合。通過將生產狀況利用信息化手段進行展示和分析，使生產的實時狀況透明化，為各部門了解生產情況提供了一個平臺。
整個透明化系統的主要使用者是生產、工藝、物流、設備維護等部門的管理者。它給企業帶來了管理的優化以及生產效率的提升。一方面，管理者可以在辦公室內對設備狀況、故障原因、生產進程等進行實時的了解。這些數據曾經是需要通過人工郵件的形式提供的，不僅數據滯后，而且數據的準確性也無法得到保證。另一方面，系統利用數據的可管理性，將生產效率下降、設備故障、人員請求、物料配送等生產相關數據進行相互關聯，以便找出生產的薄弱點并加以改進，從而進一步提升生產效率。
一汽大眾佛山工廠的全廠級透明化生產管理系統，對宜科的“物聯網+信息化+自動化”的融合理念具有很好的示范和驗證效應。系統中大量使用了自動化系統提供的信號數據，通過物聯網進行卓有成效的數據傳輸，并最終通過信息化的手段進行整合，最終在決策者面前實現生產全過程的“透明化”。
大眾佛山工廠全廠透明的成功運行表明，作為一種提供“泛連接、云平臺、輕應用、大數據”的智造物聯發展模式，特別是綜合“平臺+應用+大數據”的整體解決方案，正在積極推動智能制造快速走向成熟。（來源：e-work）
本文鏈接:智能制造實例 全程可視化生產