数字化和联网可使制造工业产生极大的变化,例如,因为生产线变得智能化和更易于操作,传统机器操作人员将不会存在,相反,工人将具有更多监控工作。
生产线:透明、直观
布鲁克纳(Brückner)研发的智能生产线管理系统(ILM),是为加强生产线可靠性的一个全新集成解决方案。改进体现在生产线的新操作方式上,与常见机器视图不同,把重点放在过程视图上。
这种新操作概念由不断增多的辅助系统提供支持。管理系统采用模块化设计,可结合其他辅助系统如“快速产品更换”或“能量监控”,提高效率、生产率和灵活性。
通过ILM,布鲁克纳简化了生产线操作,令需要调节的工艺参数减少,用户导航直观,并令生产数据变得透明和可追踪。
此外,公司更开发了一种新工具和辅助系统,用于在线测量,并直接影响重要薄膜参数,如温度、雾度、分子取向角度以及密度和孔隙度。
Packaging 4.0是温德默乐与霍尔舍公司(Windm?ller & H?lscher,W&H)针对工业4.0提出的概念。公司用于流延聚丙烯(CPP)和阻隔应用场合的新一代流延膜生产线FILMEX II,利用新开发的Film Performance Monitor(FPM)模块,可实现较高的生产率和较好的薄膜质量,并使其成为一种Packaging 4.0所定义的智能机器。
W&H流延膜分部经理Torsten Schmitz博士说:“我们的客户期望较高的产量与可靠的运行,以提高自身竞争力。但仅此是不够的。在最终应用场合,对实现一流性能的更好、更稳定薄膜质量的需求在不断增长。”
通过新型FPM功能,在生产过程中连续记录数据,每一个膜卷都有一个数据矩阵或二维码,具有独特的标识,其中包括FPM质量数据。公司解释,采用这种标识,结合与实验室或下游设备适当的连接,生产过程就会更加高效。将所有工艺步骤连接成网络,整个生产链就变透明,从而可在整个价值链上有针对性地进行优化。
Schmitz博士强调说:“配置有FPM的FILMEX II可使薄膜生产工艺具有较高的透明度,并可使我们客户进行100%控制。这种技术实现了我们Packaging 4.0的愿景——集成过程和直观操作的智能机器。”
灵活:未来生产关键词
在去年K展的一个论坛上,亚琛工业大学IKV塑料加工研究所领导Christian Hopmann教授说:“以前,相同的部件总是以相同的质量成型,而且总是相同的数量。但是现在的趋势是向更大的可变性方向发展。工业4.0可满足这种发展趋势所需的灵活性。”
在挤出线上如何实现高灵活性?通过集成的自动化装置和智能操作,可提高对机器的控制水平。W&H的解决方案是下一代智能机器:配备有TURBOCLEAN的VAREX II,仅在12分钟内就可完成自动产品更换过程。
W&H董事长Jürgen Vutz博士说:“相比之下,由操作人员手动更换需要40分钟。这样每次更换产品就可以节省28分钟,还不包括节省的材料和能源。像这种有益的创新技术是不断实现智能生产愿景的途径。”
大数据:切勿“入宝山空手回”
早在2012年《纽约时报》一篇文章就指出,“大数据时代已来临,在商业、经济及其他领域中,决策将日益基于数据和分析而作出,而并非基于经验和直觉。”如海量般的数据应该怎样应用?如无实质方向,即使拥有海量数据也是“如入宝山空手回”。
莱芬豪舍(Reifenh?user)为此建立了其数字业务平台,聘用了数字化领域的专家,正在培育在数据分析等领域的新技术力量。从这些数据得到正确结论,这样就可以在许多地方显著优化生产工艺。
作为一种实现创新工业4.0生产环境的方法,莱芬豪舍继续开发面向未来的接口,有利控制员操作生产线。直观、上下内容相关的设计可以简化生产线的操作,提高用户友好性可加快操作过程,减少错误,提高生产率。
同时,名为Reifenh?user Performance Cockpit的性能操控室,将无数个数值和数据转化成有关生产线工序的宝贵信息。从面向生产主管的相关关键性能指标到为管理层清楚显示生产线性能。
未来,足不出户就可以进行实时分析,因为评估工作可在办公室、家里或出差途中随时随地进行。
与现代算法相结合,生产线传感器技术具有更多功能:例如,诊断中心可以通知预定不久要更换的部件。从而不再会出现因为更换磨损部件太晚而停产的情况。以这种方式还可以尽快发现系统故障。
追踪挤出工艺衍生出大量数据,表面检查系统亦然,当中包含一个产品的所有特征:尺寸、材料缺陷、缺陷类型和质量水平、配方组成,以及检查日期和时间。
如果合理整理,再结合其他工艺参数和正确的分析,这些信息所揭示的不只是与产品质量相关的信息。利用所采集的数据可以方便地监控工艺性能,追踪缺陷的来源。公司各级决策者可快速收到所有所需的信息及对每一个工艺步骤的客观决策,从而提高整个生产线的效率和产量。
采用具有较高水平的软件架构,单个报告可用于分析和评估整个制造工艺。ISRA Vision公司的Enterprise PROduction Management Intelligence(EPROMI)系统正是为符合这些要求而开发的解决方案。
有关产品和工艺的信息在一个中央数据仓库中进行汇总、合并和结构化。任意数量的用户可同时访问最新的测量数据。数据挖掘软件可提供透明信息,对公司内的通信与信息处理标准化来说,非常关键。可立即对重要数据进行分类、处理、分析和显示,如以图表和定制报告形式显示。
EPROMI分析从生产过程中获取的各种生产和质量数据,压缩各种工艺的信息,并用于提供有关缺陷类型、缺陷原因和工艺缺点的宝贵信息。报告显示在控制舱中。
除了标准化模板外,还可按客户需求和要求采用定制解决方案,甚至可由用户定制。集成在EPROMI中的软件和检查硬件产生宝贵的工艺知识。也可以集成其他来源的数据,如产品温度或片材厚度变化。
数据库解决方案可根据要求提供具有适当详细程度的相关信息。统计缺陷率和缺陷趋势可以在线、在车间进行分析,从而可以立即发现工艺问题,并及时解决,避免由此导致高成本或大量废品。
在管理层面,在最高层,系统支持收益管理,通过提供汇总报告支持决策。持续支持管理层决策过程,产生有价值的知识,从而提高收益。
拥抱工业4.0
这些例子表明了如何通过工业4.0实现智能生产。当然,要发展到在更换产品时,生产线自动从云端下载更换工装和优化生产过程的相关数据,还有很长的路要走。最终的愿景,是只需要输入所需的的产品和所需的原材料,其他所有东西,包括所有生产参数和设置值都由生产线自己完成。
莱芬豪舍首席执行官Bernd Reifenh?user直言,工业4.0是任何人都必须正视的发展:“尤其是塑料行业,工艺和生产智能联网和数字化带来巨大的挑战,对我们亦是如此。但是同时也带来了巨大的机遇。”
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