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浅谈工业制造可视化解决技术

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摘要:面对越来越个性化的客户需求,制造业从大批量生产逐步走向客户个性化定制的小批量生产,如何满足客户需求、优化资源配置成为企业考虑的问题。本文针对以上问题基于工业4.0结合可视化技术,提出了一套完整的工业制造可视化解决方案。其可以使企业经营者快速简单地了解企业运营情况,同时可以实现远程监控,打破地域限制,优化企业决策。

关键词:工业4.0;可视化技术;工业物联网;工业制造

一、工业制造的背景

随着市场需求和消费观念的不断变化,以及国际竞争的加剧,制造企业的生存压力越来越大。制造业的生产模式由按库存生产变为按订单生产,即由大批量生产转换为个性化定制的小批量生产,生产成本也随之增加。在此种情况下,如何满足客户需求、提高质量和服务的同时降低成本、优化资源配置成为企业考虑的重大问题。最近几年,随着智能制造概念的提出,德国、美国和中国也相应提出具有本国特色的新型制造方式,分别为工业4.0、工业互联网和中国制造,这些概念都清晰明确地诠释了智能制造。这种工业制造方式着重于制造和信息的结合,强调企业数据互通和信息交流以及资源的高效配置,可以有效实现制造企业满足消费者需求的同时减少成本,优化企业资源配置,使制造更加智能高效。本文针对以上问题采用工业4.0结合可视化技术,提出了一套完整的工业制造可视化解决方案。

二、方案介绍

(一)技术框架工业制造可视化是一个集各种先进传感技术、计算机技术、信息技术、结构分析以及结构状态评估理论于一体的解决方案。该解决方案主要包括:自动化传感测试、自动化数据采集与传输、数据处理与控制、数据输出可视化。本方案整体框架如图1所示。在自动化传感测试部分即传感器部分,其基本功能是检测信号和信号转换。传感器处于系统的最前端,用于获取监测信号,其性能将直接影响整个系统,对测量准确度起着决定性的作用;在数据采集与传输部分,主要功能是对各传感器信号进行采集和传输,供数据处理及评估系统使用;数据处理与控制部分,包括监控中心计算机设备和相应的数据处理和分析软件以及数据库管理和接口软件,为监测中心的“数据信息心脏”,它是企业生产信息化、数据化管理的核心,并为数据输出可视化提供数据支持。主要功能是由计算机系统完成信号数据的预处理、后处理、归档显示和存储等数据管理,并通过网络设置和控制数据采集和传感测试设备工作,管理和存储静态资料和动态数据。静态资料信息包括设备位置地理信息数据、参数、图片,以及维护数据文件信息等;动态数据包括日常巡检、定期检测、特殊检测、动态监测数据。在数据输出可视化部分,主要是对数据处理与控制部分产生的数据进行可视化展现,方便企业对数据的利用。

(二)技术原理数采平台系统需从设备和MES系统上抓取或推送生产相关数据。数采平台软件需免费提供在不同局域网下使用同一服务器无限制数量的使用接口(根据数采服务器处理能力,单个服务器用户许可证数量低于200)。系统为多语言环境,具有中文界面,简洁易用。1.采集方式采集方案:现场26台工业设备。通过,EDS-NH模块实现设备能耗采集,通过线边17个触屏工控机,实现10个传感器数据采集和现场物流数据的二维码信息采集。2.采集途径采集途径通过现场调研设计一套基于现编触屏工控机机床侧传感器能耗采集模块的硬件设备实施方案实现有塞住灶的实时数据,采集系统。3.数据联网流程服务器区、仓库管理区、作业区通过多核安全网关(核心交换器和生汇聚交换器)进行连接。4.数据采集点根据工艺路线、物流和信息流的传播节点设置采集点。5.分析诊断实施采集生产加工车间各种工业设备的生产耗能数据设备运行状态数据加工质量数据实施现场数据收集和监控一体化数据采集平台,为MES系统运行提供,现场实时数据数据来源,通过安装,网络通讯接口模块实现工厂局域网内现场工业设备联网开发数据转换程序高速采集和,传输设备加工情况存放在,数据存储器中定时推送的MES系统中进行分析诊断。

三、方案功能

本方案功能主要有设备智能化、可视化管理、各系统互连、数据可视化。

(一)设备智能化本项目采用工业物联网的相关技术,将工厂智能设备直接接入企业网络,利用各类传感器、RFID以及无线传感网络等技术采集各类设备的数据,实现设备的物联化、智能化。

(二)可视化管理(1)现场可视化:利用电子屏幕和数据分析工具将生产进度、异常情况、产线情况等信息可视化展现,实现对车间的远程监控,便于厂长、车间主任以及企业管理者实时掌握车间情况;同时在每条产线的尽头设置一个用于展现该产线目前的产能、人员编制、质量情况、订单情况等信息的电子屏,便于各班组长进行产线管理。(2)生产可视化:利用电子看板将各产线机器的目标产量和实际产量以及达成率、工时情况等信息可视化展现,实现对生产进度的实时监控,同时在产能不足时可及时反馈并进行调整。(3)物料可视化:利用电子看板将物料的需求量、当前供应量、剩余供应量等情况可视化展现,便于物料发放和生产领料,另外通过计算出物料使用剩余时间可以设定预警线,避免产线因缺料影响生产进度以及线上物料堆积导致损坏等情况的发生。(4)设备可视化:利用电子屏监控各机器运行状态、工单号、产品类型、工单数量等,有利于调整设备运行计划以及对设备进行维护。

(三)各系统互连本项目通过对制造执行系统(MES)、产品生命周期管理(PLM)、企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)以及供应链管理(SCM)等企业不可或缺的信息系统进行全面互联互通,实现各部门数据的无阻流通以及信息共享,达到资源的高效利用。

(四)数据可视化高层会议通过利用电子大屏进行页面切换,直接能查看并分析各系统的数据从而掌握不同部门的工作情况。同时电子屏幕展示的都是实际业务系统运营的实时数据,一般在企业的管理制度下无法作假或者美化,且不会出现对指标和报表进行增删改操作来突出经营政绩,隐藏业务等情况,实现以数据为量化考核标准,相互监督,提高企业内部运作效率。

四、总结

本方案利用物联网、传感器等技术,对工业大数据进行采集、运算、数据可视化,使制造业可以更方便、更直观的感受到生产制造过程,便于对企业的管理。其私密的数据存储、可视化的数据展现、实时的数据报告、准确的预测分析,旨在帮助企业更高效的利用资源、更好的监控生产、更精准的做出决策,从而加速制造企业的智能化进程。 

【参考文献】

[3]赵福全,刘宗巍.工业4.0浪潮下中国制造业转型策略研究[J].中国科技论坛,2016(1):58-62.

[4]吴程.基于工业4.0:传统制造业转型升级的新思维与新模式探索[J].黑龙江科技信息,2016(30):155-156.

作者:胡昌龙 李田田 单位:湖北工业大学经济与管理学院

浅谈工业制造可视化解决技术责任编辑:张雨    阅读:人次
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