智能制造實(shí)例 全程可視化生產(chǎn)

發(fā)表于：2017/7/11 15:09:55??閱讀量：?[關(guān)閉]

　　作為大眾集團重要的海外市場(chǎng)之一，中國正在見(jiàn)證大眾公司不斷投產(chǎn)的新工廠(chǎng)和新車(chē)型，而更重要的是：全新的智能工廠(chǎng)的理念。一汽大眾佛山工廠(chǎng)是大眾在全球的標桿工廠(chǎng)，也是智能工廠(chǎng)的新示范，通過(guò)對自動(dòng)化和信息化的無(wú)縫連接，實(shí)現了傳統上IT和OT(運營(yíng)技術(shù))的融合。該工廠(chǎng)不僅在自動(dòng)化程度、產(chǎn)能水平、設備狀況方面確保在全球大眾工廠(chǎng)中達到了頂級水平，更重要的是，通過(guò)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數據的分析與應用，使得整個(gè)工廠(chǎng)的管理水平成為了透明工廠(chǎng)的典范。在這樣高標準的要求之下，宜科公司的“物聯(lián)網(wǎng)+信息化+自動(dòng)化”融合的戰略，就成為佛山工廠(chǎng)的一個(gè)重要推手。

　　大眾、奧迪，混線(xiàn)生產(chǎn)中!

　　作為工業(yè)4.0的一個(gè)重要特征，大規模定制成為越來(lái)越迫切的剛性需求，這與傳統的車(chē)間有著(zhù)非常大的不同。而佛山這條生產(chǎn)線(xiàn)很大的亮點(diǎn)就是多車(chē)型的混線(xiàn)生產(chǎn)：其焊裝車(chē)間可以實(shí)現大眾和奧迪的產(chǎn)品在焊裝領(lǐng)域混線(xiàn)生產(chǎn)。

　　作為德國大眾在國內的第一款基于MQB(橫置發(fā)動(dòng)機模塊平臺)的車(chē)身焊裝線(xiàn)，焊裝線(xiàn)的機器人(300024)數量超過(guò)800臺，自動(dòng)化率超過(guò)70%，6條主焊線(xiàn)自動(dòng)化率達到100%。采用3個(gè)康采恩框架，能夠實(shí)現兩大車(chē)型系列，5種車(chē)型的柔性生產(chǎn)。整線(xiàn)設計能力為每小時(shí)60臺，具備焊接強度高、變形小、焊縫美觀(guān)無(wú)需掩蓋等硬性生產(chǎn)能力。

　　圖1 基于MQB的車(chē)身焊裝線(xiàn)

　　從一開(kāi)始，這就是一個(gè)巨大的挑戰。

　　這個(gè)設計目標，一方面要求車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)表現出極大的柔性，可以兼容多種車(chē)型在同一生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行制造，通過(guò)系統進(jìn)行車(chē)型的區分，并對其進(jìn)行準確的自動(dòng)化生產(chǎn)和加工。另一方面，對于生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)是連續化的生產(chǎn)，當某個(gè)工序發(fā)生生產(chǎn)停滯時(shí)，能夠通過(guò)緩存區和管理系統，自動(dòng)減少對停滯前后工序的影響。

　　一汽大眾佛山工廠(chǎng)是大眾在全球先進(jìn)的標桿工廠(chǎng)，這里自然也執行著(zhù)全球最高和最新的大眾標準。在這個(gè)工廠(chǎng)內，每一種生產(chǎn)工藝都體現了大眾造車(chē)水平的高超和精湛。

　　圖2 一汽大眾佛山工廠(chǎng)特色

　　雖然一汽大眾的許多工廠(chǎng)已經(jīng)形成高時(shí)效生產(chǎn)模式，但是當設備、人員、物料出現問(wèn)題時(shí)，還是會(huì )影響生產(chǎn)的進(jìn)行。如何減少停線(xiàn)，提前對停線(xiàn)原因進(jìn)行分析，從而保證既定的生產(chǎn)效率和設備利用率，是一汽大眾佛山工廠(chǎng)非常明確的智能制造的目標。

　　而基于數據流動(dòng)和實(shí)時(shí)分析與決策的透明化工廠(chǎng)，正是實(shí)現目標的關(guān)鍵。宜科公司對此進(jìn)行了整體的規劃和實(shí)施，提供了自系統層、控制層、網(wǎng)絡(luò )層到執行層自上而下的全系列服務(wù)，產(chǎn)品及解決方案涵蓋MES制造執行系統、網(wǎng)絡(luò )連接、無(wú)線(xiàn)通訊、物流倉儲、機器人及智能設備組成的復雜自動(dòng)化與電氣控制系統，從而使得這樣的透明工廠(chǎng)最終得以實(shí)現落地。

　　圖3 宜科工業(yè)4.0智慧工廠(chǎng)解決方案

　　智造物聯(lián)，開(kāi)啟新模式

　　為了實(shí)現高時(shí)效生產(chǎn)和可持續發(fā)展，一汽大眾佛山工廠(chǎng)大量采用了目前世界上很先進(jìn)的技術(shù)和設備，供應商大多為德國企業(yè)，例如杜爾、GESAT等。這些公司主要對車(chē)間的數據進(jìn)行整合和歸檔，然后通過(guò)數據接口的方式提供給目視化系統使用。其主要產(chǎn)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(gè)獨立的數據單元，相對于其他車(chē)間和系統來(lái)說(shuō)，基本屬于信息孤島。

　　只有打破孤島，才能真正解決透明工廠(chǎng)問(wèn)題。透明工廠(chǎng)的含義包括兩方面，一方面是數據的自由流動(dòng)性;另一方面則是整個(gè)進(jìn)程的可視化和決策同步化。

　　在汽車(chē)工程領(lǐng)域有著(zhù)豐富的系統集成實(shí)施經(jīng)驗的宜科，憑借多年積累的自動(dòng)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(chǎn)計劃、生產(chǎn)加工參數等數據，并傳遞生產(chǎn)停線(xiàn)時(shí)間、生產(chǎn)產(chǎn)量和效率等數值;對下層管理，主要是對自動(dòng)化控制層，特別是面對車(chē)間內的自動(dòng)化控制系統和第三方設備，這些數據的對接都是通過(guò)專(zhuān)用的數據接口來(lái)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(guò)數據庫的接口與各車(chē)間的管理模塊進(jìn)行數據傳遞;報文方式，與ERP系統的數據傳輸是通過(guò)大眾集團特定的報文通訊方式、根據預定的格式進(jìn)行數據交互的;專(zhuān)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(chǎng)家的設備進(jìn)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(chǎng)所面臨的傳統工廠(chǎng)無(wú)法避免的信息孤島問(wèn)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(guò)信息化的手段進(jìn)行互聯(lián)互通，同時(shí)將各車(chē)間、各功能模塊的數據和工藝路線(xiàn)通過(guò)智能互聯(lián)的技術(shù)進(jìn)行匯總和整合。例如，大眾佛山工廠(chǎng)焊裝車(chē)間的集中控制系統是將自動(dòng)化輸送系統、車(chē)身識別系統、生產(chǎn)管理系統、看板展示系統進(jìn)行了整合互通，實(shí)現了系統自動(dòng)化輸送系統的高效運轉，提高了自動(dòng)化輸送系統的連續無(wú)故障率，有效提高了生產(chǎn)效率。

　　物聯(lián)網(wǎng)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(guò)不依賴(lài)于傳統PLC等控制器的處理和采集能力以及無(wú)線(xiàn)數據傳輸能力，無(wú)需現場(chǎng)連接布線(xiàn)、安裝快捷等優(yōu)點(diǎn)，真正滿(mǎn)足了透明化工廠(chǎng)的需求。

　　當然，目前依然存在一些無(wú)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(mén)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(méi)有與系統中的焊接工藝設備聯(lián)網(wǎng)，因為地面工藝設備全部由德國企業(yè)提供，相對國內企業(yè)提供的輸送設備，其接口基本屬于封閉狀態(tài)，這樣就很難實(shí)現數據的提取和監控。這些遺憾，只能通過(guò)全球設備供應商的共同努力才能得以彌補。

　　四大車(chē)間，步步連通

　　智能制造的本質(zhì)是新一代信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，它推動(dòng)了企業(yè)數據的自由流動(dòng)，包括自上而下和自下而上的，也實(shí)現了跨越企業(yè)邊界的價(jià)值鏈的整合。

　　而大眾佛山工廠(chǎng)的數字化車(chē)間的建立，則大幅提高了生產(chǎn)透明度。通過(guò)對生產(chǎn)過(guò)程的監控和管理，將生產(chǎn)信息通過(guò)數字化的方式在系統中進(jìn)行展示，為生產(chǎn)管理者提供透明化的生產(chǎn)狀況。

　　這是一個(gè)數字工廠(chǎng)需要的頂層視角?；谕该骰臄祿鬟f和實(shí)時(shí)反饋，將一線(xiàn)生產(chǎn)者和決策者很大限度地連接在一起，并將生產(chǎn)中發(fā)生的問(wèn)題最大化，加快問(wèn)題處理速度。

　　這當中最為重要的是業(yè)務(wù)流程的連通化。將以往的各個(gè)信息孤島互聯(lián)互通起來(lái)，對生產(chǎn)全流程進(jìn)行管理，讓生產(chǎn)過(guò)程中的設備和人員進(jìn)行有機結合。整車(chē)廠(chǎng)一般有四個(gè)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(huì )建立各自的數字化系統。在具體實(shí)施過(guò)程中，需要先將各個(gè)工藝流程透明化，同時(shí)考慮到整體的接口連接，最終實(shí)現整個(gè)混線(xiàn)生產(chǎn)的可視化目標。

　　具體而言，庫房管理系統是沖壓車(chē)間智能化的重點(diǎn)。沖壓車(chē)間的設備數量少，但是物料管理較為重要。在沖壓車(chē)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(jìn)行管理，同時(shí)對原材料的生產(chǎn)進(jìn)行跟蹤和追溯，并進(jìn)行產(chǎn)品的追蹤、管理等。

　　而中央可視化生產(chǎn)監控系統則是焊裝車(chē)間智能化的重點(diǎn)。把整個(gè)焊裝車(chē)間涉及到自動(dòng)化的工位都納入監控范圍，實(shí)現遠程網(wǎng)頁(yè)的查看方式，管理者便可在辦公室對生產(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的了解。該系統通過(guò)報警分析功能來(lái)提高企業(yè)的技術(shù)產(chǎn)能，并向維修部門(mén)提供報警和關(guān)鍵績(jì)效指數等信息，通過(guò)可視化提高生產(chǎn)和維修的透明度。

　　涂裝車(chē)間智能化的重點(diǎn)目標是設備管理和車(chē)身跟蹤系統。涂裝車(chē)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(chē)間擁有非常完善的設備管理系統，能夠對生產(chǎn)工藝的數據、報警、遠程控制等進(jìn)行管理。該系統對實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據進(jìn)行采集、存儲和分析，通過(guò)數據反映生產(chǎn)的薄弱點(diǎn)，并進(jìn)行有針對性的改進(jìn)和提高，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)水平。這些繁雜多樣的設備連接，正是宜科物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大展身手的地方。

　　總裝車(chē)間是人員最多、零部件安裝數量最多的車(chē)間，其重要的智能化系統是安東系統。通過(guò)宜科的自動(dòng)化、信息化和物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫連接，能夠將一線(xiàn)人員的問(wèn)題和請求集中起來(lái)，同時(shí)確保車(chē)間實(shí)現全方面的物流拉動(dòng)系統，對生產(chǎn)所需的物料提供系統層的支持和保障。

　　在整車(chē)制造過(guò)程中，每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節都有其特點(diǎn)和薄弱點(diǎn)，這就造成了各生產(chǎn)環(huán)節的生產(chǎn)效率、質(zhì)量都存在一定差異，也就是整車(chē)制造中的黑箱。

　　宜科的全廠(chǎng)級目視化系統，正是意圖去打破黑箱，形成透明工廠(chǎng)。每一家汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商都可以通過(guò)這樣的系統，找出生產(chǎn)過(guò)程中的薄弱點(diǎn)，以便有針對性地提高生產(chǎn)效率，從而使得管理者從宏觀(guān)的角度，了解到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節的設備、工藝等情況，而在傳統的車(chē)間級生產(chǎn)管理系統，則無(wú)法滿(mǎn)足這樣的要求。在智能制造的大背景下，包括汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商在內的制造型企業(yè)對宏觀(guān)的工廠(chǎng)級生產(chǎn)管理和運行狀態(tài)管理有著(zhù)越來(lái)越強烈的需求。宜科公司為一汽大眾佛山工廠(chǎng)打造的全廠(chǎng)級目視化系統是我國國內首個(gè)基礎全廠(chǎng)級生產(chǎn)管理綜合系統，這樣的系統在大眾集團也是首次實(shí)施。該系統不僅延續了大眾先進(jìn)的生產(chǎn)和管理理念，同時(shí)也大幅提升了大眾集團在整車(chē)制造領(lǐng)域的地位。

　　智能工廠(chǎng)的價(jià)值體現

　　對一汽大眾佛山工廠(chǎng)而言，這是大眾在中國國內的第一個(gè)全廠(chǎng)級的透明工廠(chǎng)，具有很重要的應用意義和示范價(jià)值。它解決了數據透明化、生產(chǎn)流程貫通化管理的目標，也因此形成了數據雙向快速流動(dòng)的工廠(chǎng)管理機制，而這正是工業(yè)4.0為重要的驅動(dòng)力。

　　與大眾需求方一起，宜科梳理了整個(gè)工廠(chǎng)的生產(chǎn)流程，并將這些業(yè)務(wù)流程，結合IT和OT的數據特征，進(jìn)行了自上而下和自下而上的貫通和整合。通過(guò)將生產(chǎn)狀況利用信息化手段進(jìn)行展示和分析，使生產(chǎn)的實(shí)時(shí)狀況透明化，為各部門(mén)了解生產(chǎn)情況提供了一個(gè)平臺。

　　整個(gè)透明化系統的主要使用者是生產(chǎn)、工藝、物流、設備維護等部門(mén)的管理者。它給企業(yè)帶來(lái)了管理的優(yōu)化以及生產(chǎn)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(chǎn)進(jìn)程等進(jìn)行實(shí)時(shí)的了解。這些數據曾經(jīng)是需要通過(guò)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(wú)法得到保證。另一方面，系統利用數據的可管理性，將生產(chǎn)效率下降、設備故障、人員請求、物料配送等生產(chǎn)相關(guān)數據進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)，以便找出生產(chǎn)的薄弱點(diǎn)并加以改進(jìn)，從而進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。

　　一汽大眾佛山工廠(chǎng)的全廠(chǎng)級透明化生產(chǎn)管理系統，對宜科的“物聯(lián)網(wǎng)+信息化+自動(dòng)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(dòng)化系統提供的信號數據，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行卓有成效的數據傳輸，并最終通過(guò)信息化的手段進(jìn)行整合，最終在決策者面前實(shí)現生產(chǎn)全過(guò)程的“透明化”。

　　大眾佛山工廠(chǎng)全廠(chǎng)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(lián)發(fā)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(dòng)智能制造快速走向成熟。（來(lái)源：e-work）