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研华科技:推动智能制造跨界创新,打通集成服务关键壁垒

2015年11月30日     来源:e-works        作者:e-works  赵栋       
关键字:研华科技  智能制造  工厂智能监控  制造信息管理  
第四次工业革命与互联网+从理论提出到企业实践的长久规划,研华一直秉持融入“互联网+”、贯穿“工业4.0”的理念,跨界携手合作伙伴,藉由物联网与互联网融合下的协同制造模式为制造业转型与创新带来更大价值。
    2015年11月3日至7日,2015年中国国际工业博览会工业自动化展(IAS)在上海国家会展中心盛大举行。作为全球智能系统产业的领导厂商,研发科技以“推动智能制造跨界融合创新,打造智能工厂透明管控平台”为主轴,参加并展示了智能制造创新技术产品及整合方案。借此机会,记者采访到研华自动化智能制造行业经理谢波先生,请他介绍了研华对于智能制造的集成服务模式和创新技术产品。
研华自动化智能制造行业经理谢波
研华自动化智能制造行业经理谢波
 
    第四次工业革命与互联网+从理论提出到企业实践的长久规划,研华一直秉持融入“互联网+”、贯穿“工业4.0”的理念,跨界携手合作伙伴,藉由物联网与互联网融合下的协同制造模式为制造业转型与创新带来更大价值。
 
    在此次工博会研华带来完整的工厂智能监控与制造信息管理解决方案展示共分为五层架构:数据决策层、资源计划层、制造执行层、自动化系统层、智能装备层。展示呈现犹如企业的智能化决策指挥中心,通过制造数据分析决策、资源计划管理系统、先进MES 系统、车间生产信息与自动化设备的无缝集成,生产过程实时监控、设备维护的监诊预保养、产品品质在线管控、物流仓储智能管理、生产能耗统计分析、厂务环境设施监控等,以实现智能工厂的全面透明化管控。
 
互通融合,建立智能工厂架构
 
    在谢经理看来,实现智能工厂企业需要从多个角度进行建设,从行业制造模式痛点来看,不管离散制造的机加工、注塑车间、电子产品制程线、基于产品齐套的组装检测线,还是流程制造食药行业的配料混料车间及包装线生产过程管控,对于顶层信息的数据分析决策、资源计划管理系统、先进MES系统、智能机床网络管理、SMT 数字化制造、智能AGV 管理、药品制造PCS、厂务环境能源管理、设备远程运维等都是构建智能工厂的有效手段。例如在电子SMT的制程中,因为其工艺的连续性,设备不间断使用频率高,所以单个设备的故障和节拍控制会影响整条线的效率,而重复投入设备又会带来高金额浪费,所以基于SMT的数字化制造管理方案能对设备的效率、故障、生产进度、节拍做精细化分析管控。正是基于企业这些生产实际环节的问题,研华基于自身自动化技术优势,打造了“工厂智能监控与制造信息管理”的完整解决方案。
 
    研华智能工厂方案整体架构分为五层来呈现,由下到上依次为智能装备层、自动化系统层、制造执行层、资源计划层、数据决策层。五层架构贯穿企业内部从工厂基础设施、底层自动化设备到面向产品的制造管理、企业业务分析决策。各个子系统具备柔性生产的需求,可以根据企业的市场变化,混线生产及制造工艺过程灵活动态配置。同时数据信息交互具备准确、实时、稳定的贯穿每层系统,达到纵向集成的价值。
工厂智能监控与制造信息管理整体解决方案
工厂智能监控与制造信息管理整体解决方案
 
    谢经理认为,智能制造集成服务因行业特征、跨系统整合、业务流程梳理以及封闭性等形成层层壁垒。它不会只存在于单个企业或集成商,没有一家企业可以在从事专业ERP系统的同时又能去完成智能机器人的设计。所以与其它厂商智能工厂解决方案相比,研华要保障了每层技术方案具备可被行业用户考量专业性,在设备和自动化系统层产品,整合了可编程自动化控制器、机器人控制器、无线及远程I/O、智能交互人机、工业通讯、智能网关、工业自动化软件等研华先进的软硬系列产品技术,在制造执行和资源计划层,研华通过与鼎捷、金蝶等业界领先厂商跨界合作实现自动化与信息化的深度融合。
 
    其次从离散制造到流程制造,系统的软硬件产品在实现功能完整集成,柔性化应用同时还要具备信息的通用开放性标准,以适应中国制造转型趋势下企业的系统规划的集成需求。从订单进入到生产计划,从ERP到MES系统并下达至车间现场的自动化生产设备,而被标识为信息产品的生产线物料也可以通过CPS系统在物联网中进行交互,并反馈到MES系统和ERP系统。
 
跨界集成,打通智能制造壁垒
 
    2012年研华发起并成立了研华WebAccess+物联应用联盟,集结了设备硬件商、系统集成商、系统维运商、电信营运商等合作伙伴,旨在为企业提供从系统方案设计到产品技术支持,以及方案实施、行业专用模块的客制化、培训的全方位服务,构建物联网生态链合作平台,凝聚业界力量共同推进物联网技术在在中国的深化应用。
 
    为了构建智能云端服务,研华已与微软、中国移动以及Intel等云服务商建立了合作计划。目前研华WebAccess+物联应用联盟全球成员已经达到43家。本届工博会上,研华WebAccess+物联应用联盟展示了联盟伙伴之间成熟专业的硬件、以及软件开发、生产制造、技术支持等服务能力。
研华WebAccess+物联应用联盟伙伴
研华WebAccess+物联应用联盟伙伴
 
    2015年,研华科技与ERP厂商达成战略合作,鼎捷金蝶将其优势ERP产品T100, K3产品与研华WebACCESS+解决方案进行端到端集成,从而贯穿智能工厂、智能生产、智能互联三大环节以及整个信息系统集成价值链,提供企业全周期一体化的智能制造解决方案。双方的互补与集成,也强化研华在整个“工业4.0”智能制造顶层架构中的企业信息化管理的能力。
 
    在设备网络集成方面,针对中国企业内老旧设备、新规划设备、非标设备并存,设备品牌、控制策略各异的普遍现状,研华科技提供不同类型的解决方案。第一种是通过分布式的智能化I/O,采集不同设备的物理信号和状态,搭建设备基础数据信息的联网过程。第二种是通过设备接口协议,使设备状态信息、工艺信息、设备运行时间信息、维护信息及加工产品程序信息等基础数据能够全面完整地到达上层信息系统需求的程度。第三种是加入针对智能设备调整和控制的策略,比如在得到机床的异常加工数据后,能够从上层及时调整输出,做控制策略的改变,这是设备智能化发展的方向。
 
    同时,研华也在与主流的智能设备制造厂商的开展合作,提高底层集成程度与覆盖面。
 
深耕行业,勾勒智能制造场景
 
    扎根行业,更好的服务垂直市场一直是研华的理念,而与往届工博会上逐个展示系列产品不同,本次展会上研华整合软、硬件和集成方案,向会场观众生动的展示了各种智能制造在行业内的应用场景。
 
    基于机床与机器人联网制造的柔性系统
 
机加车间设备综合管理系统-实时监控加工中心状态监控
机加车间设备综合管理系统

系统架构
系统架构

    越来越多的汽车整车厂和配件制造企业将过程追溯及质量控制作为生产管理的重要目标,但是行业涉及数控设备种类多,离散度高,生产过程有极大管理难度,这对生产追溯和质量控制提出挑战。对此,通过机床数采、机器人数采、二维码比对和采集数据管理等方案可以追溯产品生产制造全过程,实时反馈生产异常并缩短生产异常处理时间。
 
  • 机床数采:通过WebAccess-Gateway协议网关与基于OPC、工业总线、API三种通讯方式的各种数控系统建立连接,并使用APAX5580控制器可配合数控加工系统完成机床的关键状态控制。
  • 机器人数采:通过WebAccess-Gateway将机器人总线转换成标准的TCP/IP直接传到数据采集服务器。
  • 二维码和比对系统:精加工产品的物料标识生成加工过程记录,将产品根据程序定制的编号转换成二维码标识在金属原件上,再由此比对系统通过扫码的方式进行比对,出错时发出警报。
  • WebAccess管理系统:对机床加工过程进行采集数据管理与监控,当故障发生时通过声光及短信方式实时报警,以指导现场设备故障。
 
    制药生产过程管理
 
智能制造透明工厂制药生产过程管理
制药生产过程管理

系统架构
系统架构

    医药生产行业中,生产按批次、配方模式进行,关键设备如配制容器、冻干机等需要在无尘密封条件下运行,传统人工排产、记录设备运行方式落后,对此实行生产过程的在线监测,和信息系统支撑下的阶段性生产向连续性生产转变。
 
  • 生产管理:接受ERP系统的生产工单,并印刷流程卡,按照任务列表和工艺流程要求进行操作。通过系统记录物料消耗、过程检验数据、关键设备参数等。
  • 基于电子配方称重管理:WebAccess支持向设备中导入已有配方,也可以直接创建新的配方,并形成不同版本,配方相关数据统一存储在数据库中,在审核后可以直接用于生产。对于仓库接收的原材料,按照统一格式打印条码标签进行物料标识。在称料区域,按照生产计划和配方,指导工人进行物料称重,打印小包装物料条码,系统可利通条码扫描,对物料种类进行核对防错,并通过与电子称的借口,控制称重偏差。
 
    基于设备数字化集成OEE与TPM
 
基于设备数字化集成OEE与TPM基于设备数字化集成OEE与TPM
基于设备数字化集成OEE与TPM

系统架构
系统架构
 
    生产设备作为企业重要资产,存在异常停机、维修等待时间长、不能满负荷运行、加工质量波动等问题,而庞大繁杂的生产设备及多样化的产品生产过程给故障原因查明、及时维护、精益管理提出难题。对此,全面效益管理TPM通过实时采集生产现场设备运行数据、全面监视设备运行情况,实现企业、产线、设备等多级别OEE计算,帮助企业分析设备绩效,提升生产力,优化生产秩序与工艺流程。
 
  • 自动数据采集:针对生产过程中的加工、检测、包装、物流设备,模具夹具的日常管理进行数据采集,通过分布式网络架构,多样传感、采集、通讯器件直接布局在各个机床和加工设备,各种协议的透明传输将设备的开停机、异常故障及代码、等料时间、设备维护等上传至管理系统。
  • 全面保全维护:基于自动化的数据采集,建立软件管理与看板提示系统。
  • 绩效管理目标:建立OEE系统对设备稼动率、人工绩效、物料品质做综合分析。
 
    生产设备及能源管理
 
生产设备及能源管理系统架构
系统架构

    制造企业能源主要包括水、电、气三大部分能源。水包括生产工业用水、冷冻水等;电包括工厂总用电和单台设备用电等;气包括压缩空气、天然气、蒸汽和各类工业用气等。企业的能源质量直接影响产品的优劣,能源消耗直接影响产品的成本,进而影响到企业的竞争力。此外,能源的合理使用与平衡调配,对环境保护也起着至关重要的作用。通过建设全厂级集中统一的能源管理系统可对能源数据进行在线采集、计算、分析及处理,从而实现能源物料平衡、调度与优化、能源设备运行与管理等。整个能源管理系统由能源计量设备、能源采集设备、能源网络、能源监控中心管理分析软件等组成。
 
  • 能源计量设备:针对水、电、气三大部分能源进行设备选型。水以选择电磁流量计为主,电以选择电力参数测量仪为主,气以选择涡街流量计为主。
  • 能源采集设备:由于能源计量设备以通讯方式为主,所以能源采集设备主要完成协议的转换,以便于接入工厂网络。
  • 能源网络:多样化通讯环境适应现场总线、工业以太网、无线网络及企业信息网多级通讯互联上传企业中心管理层网络。
  • 全面化管理软件:现场数据采集、实时数据监控、报警查询和事故追忆、能耗统计和分析、能源计划与预测、能源成本管理、能效考核、WEB 发布功能于一体。靠可靠冗余管理工业级容错服务器,采用存储冗余,网络冗余,以及设备冗余的多重冗余结构。能源分析管理完成能源监视、统计分析、报警和能源使用优化等功能。

    此外还有基于自动化测量设备的品质管控、自动化装配AGV物流等应用场景,覆盖企业物料、物流、设备、人机交互、能源、信息协同等各个环节。
 
后记
 
    2015年是研华科技参与中国国际工业博览会的第九年,除了为物联网及智能制造发展提供必要的硬件、软件和平台支撑,研华也一直走在领域前端,致力于积极打造工业4.0的产业示范。从理论提出到企业实践,从技术钻研到跨界合作,从绘制信息架构蓝图到打造行业应用场景,研华正见证并推动着工业4.0的逐步落地。
责任编辑:赵栋
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