今天制作智能工厂

第二部分：今天制作智能工厂

你现在可以使用哪些工具和技术来开始从工业物联网(IOT)中获益?

随着工业物联网（IIoT）的不断热议，人们很容易将其斥为炒作。事实上，工厂智能化可以简化运营，提高整体设备效率（OEE），并提高盈利能力。通过将从设备获取的性能数据转换为易于消费的信息，并将其交给食物链上下的员工手中，工厂智能使制造商能够更快、更便宜地生产出更好的产品。

考虑一个烘焙的假日蛋糕中间的面包店为盒装零售商。这是一个巨大的工作，延迟交付有很大的惩罚。该线路繁忙于24/7，在一组伺服电机的驱动器上展示了一个复杂的装饰时，将十几种蛋糕发出了一分钟，该伺服电机开始于其其中一个电机上注册更高的电流绘制。蛋糕没有以适当的间隔旋转，结霜不正确，并且线末端的废物增加。

驱动器警报维护存在问题，但也会向地板管理器和工厂管理器发送通知，以便他们意识到输出的减少。工程团队被派遣以解决原因是一个失败的轴承。即使在线停止修理，管理层上的管理层也在邻国的植物中检查容量，以确保公司可以充当备份，如果该线路比预期更长时间。在另一个面包店，经理访问库存信息，以确保它能够生产必要的蛋糕并正确包装它们。面包店有一个解决方案和备份计划，以确保客户获得蛋糕。灾难避免了。

工厂智能化的现状
具有机器级连接的智能组件并不是什么新鲜事。在今天的市场上，收集数据并将其导出到ERP系统进行离线批量分析是很常见的。它可以用于业务分析、操作评估，甚至长期性能和诊断评估(考虑为预防性维护建模)。新兴的工业物联网方法——实时捕获详细数据，进行分析，并将其交到上下级食物链的工作人员手中，这些人员可以根据这些数据采取行动。

实际应用包括监控过程中的工作或进行批量和批跟踪，使最终用户能够更好地管理质量控制和召回分析。在食品饮料行业，技术制造商应用该技术提高生产能力，更有效地监控生产过程中的所有物料，了解资产的利用情况。如上面的示例所示，当订单来自生产调度环境时，可见性使工作人员能够立即识别可用的能力，以便他们能够将生产转移到这些资产以实现目标，无论他们是在国家的另一端还是在世界的另一端。

另一个简单的节约方法是通过能源管理。能源是制造业最大的成本之一。这不仅仅是一个总体消费的问题，而是消费的本质——价格随着一天的时间而变化，并根据前一项的高峰使用量按月或按季度调整。能够实时监控能源消耗，最终用户可以在非高峰时段安排能源密集型任务。它们还可以分散高能量活动，以减少峰值能耗。

工厂的连通性使得有效监控资产状况成为可能。不止一家生产不足的公司开始投资新机器，结果却发现他们生产的产品不够多，是因为他们目前的设备不再符合规格。可追溯性使操作人员、维护人员，管理者可以轻松地监控输出，使所有资产的运行尽可能接近设计水平。

它还有助于消除意外停机。认为预测而不是预防性维护——如果蛋糕的烤箱的温度在上一个示例中开始漂移,也许正因为失败的热电偶,控制器也可以调整输送带速度和警报控制团队和维护,这样他们可以做出回应之前,烤箱开始燃烧的产品。从预防性维护制度转变为预测性维护制度，不仅减少了停机成本，还优化了资本投资。组织不再仅仅因为日历和统计分析而替换完美的组件。

有一个计划
这只是从工厂智能中获得好处的一个例子。挑战在于如何实现这项技术。构成智能工厂主干的智能组件可能已经安装在您的设备中。如何将它们可靠、安全地连接起来？你如何将数据从车间传递给食物链上下的用户，最重要的是，你如何将数据从比特和字节转换成可操作的见解？

对于初学者来说，有一个计划。心理学研究表明，阐明他们的目标的人更有可能实现它。知道在你开始你想做的事情之前，并确保它可以实现。开始小而成功，向外建立。仅收集数据，因为您可以是令人沮丧的最可靠的途径和失败。数据不是免费的。收购需要硬件和软件和时间，以及分析。这些日子可能会廉价，但在卷中，它会增加和消耗电力和空间。与此同时，试图立即完成太多事情可能意味着你根本没有完成。

更好的方法是识别特定问题 - 痛点，您希望防范的业务风险。确定使用智能和连接来解决该问题的策略。投资将更小，问题范围更容易 - 而且更快 - 解决问题。一旦您成功，您可以查找新目标，您可能会发现您有更容易的时间为额外的硬件和软件提供成本参数，以支持更雄心勃勃的目标。

收集数据
一旦您理解了您试图实现的目标，您就可以对监控和数据采集做出正确的选择。许多现代plc(如果不是大多数的话)都有一些数据记录功能。对于数据捕获需求有限的机器或过程，具有数据记录功能的智能HMI可能会很好地完成这项工作。对于需要在整个生产和包装过程中对每个产品进行绝对可追溯的药物应用，可能需要一个专用的数据记录器来处理大量的数据，使其可以立即使用，并存储它以便于访问。就像工程中的所有事情一样，应用的细微之处决定了最佳解决方案。

建立联系
因此，您已经定义了问题并安装了正确的硬件来监视感兴趣的参数。下一步任务是将这些数据转移到需要的地方，无论是用于企业级分析和调度的企业资源计划(ERP)系统，监控控制和数据采集(SCADA)软件，还是用于评估和优化生产的制造执行系统(MES)。这三个层之间的功能级别变化如此之大，任何一个组织的需求都是如此，一个有效的工厂可见性解决方案可能包含一个、两个或所有三个。无论如何，用于将数据从机器层传递到各种监控和分析系统的连接层应该提供安全、快速、有弹性的双向通信。

历史上，这项任务是由一台网关PC来执行的，它非常适合于复杂的数据密集型应用程序。在缺点方面，这些接口传统上为IT部门和车间操作之间的冲突设置了舞台。IT车间不愿意放弃有关企业网络的信息来配置设备，而工厂层不想让IT车间访问他们的机器控制。另一个问题随着时间的推移而显现。IT平台定期更换和升级。如果接口涉及自定义代码，则可能需要定期重复工作。

或者，也可以使用专用的接口设备，将信息直接从PLC传递到为MES/ERP系统提供信息的数据库。这些被称为边缘设备的接口设备可以在车间的IT车间之间架起一座桥梁。IT部门可以配置设备的一侧，而车间工作人员可以配置其一侧。对于正确的应用程序，它可以比网关方法更快、更简单、更经济高效。

你在连接什么层？
在某些情况下，监视驱动器或能耗就足够了。对于像医疗和制药这样的应用程序，或者对于致力于获得竞争优势的制造企业来说，下一步就是使用产品生命周期管理套件。这些案例的目标是产品从设计阶段到批量生产的全可见性。它可以将CAD、CAM和机电一体化解决方案之间的数据与我们讨论过的制造业和企业级软件联系起来并进行交换。这是一个比目前讨论的要雄心勃勃得多的目标，但作为一个正在进行的战略的一部分，它不必是困难的。它还可以简化对高可靠性设备（如医疗、汽车、航空航天等）的批准和生产的监管要求。

鉴于上述所有，它仍然可以令人恐惧开始实施这些技术中的一些。好消息是这里讨论的产品可在市场上提供。即使是更好的消息是，大多数人都是为了易于集成和最短的时间而设计。自动化供应商处于一个有趣的位置，因为他们使用其设备来制造其设备。他们认识到，早期需要工厂知名度，并开始开发自己的内部解决方案。现在，有几个正在为客户提供这些解决方案。

致谢
以下人员的投入和见解是完成本项目的必不可少的：
迈克尔克罗姆麦克，罗克韦尔自动化；丹尼尔马丁内斯，西门子工业; 科里·莫顿，B&R工业自动化; 贝丝·帕金森，罗克韦尔自动化；和斯隆朱潘三菱电动自动化。

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