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从一个真实案例看 IIoT 在智能制造的角色!

来源:控制工程网2022.10.14阅读 1688


图片来源:Sumitomochem

  第四次工业革命正在使制造业重新成为经济发动机,并改变了制造企业的经营方式。它也被称为工业4.0、数字化转型智能制造,这是一个制造业的新黄金时代。在这个时代,企业正在积极进行业务战略和流程的数字化转型,以便更好地为客户服务,提升在全球环境中的竞争力。
  在实施智能制造战略时,企业可以重新思考、设计和重建其业务、制造和数字流程,以前所未有的方式对其进行精简。此外,或许最重要的是,智能制造使企业能够更好地赋能团队,尤其是制造团队,将他们从低成本、低技能的工人转变为高技能、训练有素的知识工人。
  支持这一转变的是各种智能制造技术,如人工智能、增强现实、虚拟现实、数字孪生、数字线程、大数据、预测分析、协作机器人(COBOT)、制造执行系统(MES)和新识别系统等。这些技术有助于定义智能制造的内涵,并利用智能技术可以做得更好、更快和成本更低。
  所有这些智能技术的背后,都有一个坚实的基础——工业物联网IIoT)。如果IIoT不发挥主要作用,几乎不可能在智能制造中做任何有意义的事情,因此,在某种程度上来说,IIoT 几乎已成为智能制造的代名词。
  让我们看一个真实的案例,以更好地了解IIoT 的作用,以及它如何将这些技术连接在一起以支持工业4.0。这个例子是对一个化学配料工艺的概括,通常可能在任何制药或特种化学品或其他工艺制造操作中看到。

  数字化执行 
  数字化执行始于从企业资源规划(ERP)系统获取有关订单、运营、物料清单和配料的关键信息。一旦获得该信息,并且该订单准备就绪,就必须将该信息分发给将执行运营活动的人员和设备。
  IIoT 是分发这些信息的骨干。在配料工艺的应用案例中,这意味着IIoT 将订单、运营、物料和配料,发送到自动原料处理系统、手动称重系统、单独批次配料系统、称重和包装系统以及质量保证系统。
  IIoT 首先检查各设备的状态,以确保它们已经为下一个运营活动做好准备。它在正确的时间,为每台设备和每个运行人员提供正确的信息,以完成其工作。并且,在整个工艺过程中,IIoT持续检查设备状态,以确保运营按照规定进行。
  数字化作业指导 
  数字化作业指导书是为员工提供合适的材料,以支持他们必须执行的各种操作。这些材料可以是文件、图纸、工艺说明、操作程序、程序手册等,也可以是各个步骤的工艺和说明。
  在大多数配料操作中,分步流程非常重要,可以确保并记录每个步骤的正确执行。这种工作指导的集合体往往来自各种不同的来源。IIoT将从这些不同的来源检索工作指令,并在需要时提供给操作员,因此每个操作员在需要时都有正确的工作指导来完成他们的工作。
  在整个过程中,IIoT会持续检查这些分步流程,以确保每个步骤都能正确、完整地执行。在执行完每个步骤后,IIoT会向记录系统报告步骤的状态、完成时间等。
  数字可追溯性 
  数字可追溯性与跟踪和追溯有关,例如进入每批产品的配料和包装材料。IIoT 通过将不同的信息连接在一起形成一个复杂的整体来执行多方面的工作。IIoT 必须将订单和操作与物料清单(BOM) 中要求的特定物料相匹配,然后添加物料的批次号。任何缺失或不正确的数据,都可能意味着该批次必须报废。获取信息并确保其正确完整,对于IIoT 至关重要。
  数字可追溯性超越了订单、材料、批次。这还意味着将批次与所使用的设备、运行设备的运营人员、该批次的质量检查、批次之前执行的清洁以及批次之前可能执行的任何维护工作进行匹配。IIoT 将所有这些匹配起来,以提供与批次相关的所有事物和人的完整可追溯性。
  数字化质量管理 
  数字化质量管理从对该批次进行必要的质量检查开始,以确保该批次符合规定的质量要求。质量检查通常在多个位置进行,包括在线、近线、本地实验室和远程实验室。IIoT 获取有关质量特征的信息,以及订单、操作、材料、批次信息。
  在很多情况下,这些质量检查包括对产品的完整分析,以验证成分和质量特征是否正确。如果有任何不符合规格书要求的东西,即使是一点点,也必须对批次进行调整。IIoT 会调整物料清单和配料成分,并将其分配给需要的人员和设备。
  调整完成后,必须根据IIoT 收集的结果再次进行分析。当批次符合规范要求时,才可以放行。IIoT 将放行通知分发给适当的人员和流程,然后将批次放行给下游。
  在整个过程中,IIoT 从各种系统、设备中采集数据。IIoT 正在从自动原料处理系统、手动称重系统、多个单独的秤和秤系统、单独批次配料系统、多个称重和包装系统以及各种质量保证系统收集数据。IIoT 构成了收集这些信息并将其分发到使用它的各种记录系统、数据库等系统的主干。

  智能技术支持 
  在典型的配料工艺制造解决方案中,IIoT 支持许多其它智能制造技术。例如,IIoT 为分析解决方案提供了描述性、诊断性、预测性和规范性分析所需的大量数据。
  IIoT 也是支持广泛数据收集的骨干,以支持数字孪生和数字线程。它还支持增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和专家捕获系统。对于大数据,任何人工智能应用(如机器学习)都需要大量数据,IIoT可以为制造商提供这些数据。
  很容易看出,为何IIoT 是智能制造的基础,如果没有IIoT,几乎不可能在智能制造中做任何事情。凭借强大的IIoT基础,这场智能工业革命正在帮助制造企业改变他们经营业务的方式,使其变得更好。(作者 | John Clemon)
  关键概念: 
  ■ 工业4.0 为制造商提供了更快做出明智决策的工具。
  ■ IIoT 带来的好处包括提高质量、可追溯性和数字化执行等。
  思考一下: 
  IIoT 如何改变您所在的工厂?