赋能传统工厂智慧化转型升级,productronica China为智能制造开启全新篇章

  近日,十三届全国人大二次会议的召开,传统产业的转型升级成为总理政府工作报告的重要内容之一。打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能,将打破传统工业生产以企业单兵作战为主的模式,通过提供涵盖研发、生产、管理、营销、物流、服务等全部流程及生产要素的云端制造服务,实现资源集聚与开放共享。机器之间、车间之间、工厂之间的信息壁垒被打破,生产形态进一步向网络化协同转变,并引发制造业研发创新体系、生产组织方式和经营管理模式向智慧工厂制造理念的持续变革。

  现阶段我国仍处于工业1.0与2.0并存的时代,而智慧工厂是工业4.0的实践形式,因此我国智慧工厂建设还在起步阶段。不过在国家政策的力推下,我国智慧工厂建设市场规模在接下来的几年内将稳步扩张,释出巨大潜力,成为行业最具竞争力的国家之一。

赋能传统工厂智慧化转型升级,productronica China为智能制造开启全新篇章

2011-2018年全球智慧工厂市场规模(单位:亿美元,%)
资料来源:前瞻产业研究院整理

  在此过程中,有越来越多的制造企业开始意识到——无论是“工业4.0”还是“工业互联网”,最终都要落实到产品的交期、质量,工厂的成本、效率这些实实在在的问题上面。尤其对大多数中小企业来说,机器换人、无人工厂、全自动化流水线的场景未免显得有些太过遥远,但降本增效的需求却最为迫切,为他们找到一条切实可行的转型升级路径,才是智能制造真正的价值所在。所以,许多智能制造解决方案提供商开始沉心静气,帮助企业梳理并打通原有的信息化系统,实现数据的互联互通,并探索潜藏在数据背后的价值,在即将开幕的2019年慕尼黑上海电子生产设备展上,这种趋势随处可见。

  标准化M2M通讯,实现人、机、系统的智能化、交互式无缝连接

  目前现有的传统工厂内,大量驱动器、传感器、可编程逻辑控制器 (PLC)、面板仪表和其他自动化设备可能已使用几年甚至是几十年,要实现智慧工厂,其中的第一个难点便在于如何使这些设备通过统一的专属通信协议进行设备通讯。尽管现有的串行协议比较高效,但在过去往往是为特定应用而制定的,许多应用并不包括通过TCP/IP网络进行24/7全天候监测的功能。为了将这些设备纳入智慧工厂框架,供应商们必须首先确保设备能够与工厂内的其他设备通信。而在工业4.0战略升级的大背景下,设备间的互联互通仅是基础,还需要以数据核心,从用户角度来定义设备加工数据的内容完整性、有效性与可扩展性,则是下一阶段工厂通讯连接的工作重点。

  2017年底的德国慕尼黑电子生产设备展上,来自电子生产制造行业的17家领先的设备供应商同意非专利“SMT 组装中独立于供应商的机器到机器通讯的 Hermes 标准”。此计划由ASM Assembly Systems(2019年慕尼黑上海电子生产设备展,展位号:E2.2548)和 ASYS 提出,以开发一个新的通讯界面旨在替代原有的备受欢迎的SMEMA 标准。新的Hermes标准使用 TCP/IP协议,允许 SMT 生产线所有的站点(印刷机、传送机、贴片机、AOI 系统、回流炉等)相互沟通。此外,它还采用可扩展的 XML 数据结构来传输更多生产线信息,例如电路板 ID、传送机速度和电路载体尺寸等,将可被所有 SMT 设备供应商无成本地利用,在节约时间和成本的同时,提供了更多的生产透明性。因此,业界普遍认为Hermes标准是适合 SMEMA 的下一代解决方案,可能成为SMT 智慧工厂一个主要的构件,为传统工厂进入智慧工厂世界提供了有效的迁移路径。

赋能传统工厂智慧化转型升级,productronica China为智能制造开启全新篇章

  如果Hermes标准实现了机器之间的通讯连接,那慕尼黑展览(上海)有限公司战略合作伙伴IPC的CFX(互联工厂数据交换)标准则主要针对电子产品制造或其他领域机器之间的信标准化息传递格式。Hermes不会从制造生产线上提取信息用于任何分析,因此其信息会非常简洁。而从基础层面上来讲,CFX则为智能工厂奠定一种信息传递理念——每一台独立的机器或是制造生产线的组成部分可以被分解成最小步骤,这些步骤之间可能有内部机器代码,它的目标就是使机器代码或软件能够用同一种语言进行沟通。

  即将召开的慕尼黑上海电子生产设备展上,主办方将再次与IPC合作,在现场呈现可视化流程,为上下游企业提供更具优势的解决方案,以及更加完整的终端到终端的体系结构。这不仅能够为制造商、设备、硬件及软件供应商带来工业4.0中所提及的诸多优势,还可以集中展示CFX标准如何高效实现工业大数据实时采集、连接、传输、分析与建模、泛化及应用的完整过程。

  构建智慧工厂“控制类”系统大脑

  利用统一化的先进标准与网路,将现存于工厂的各种自动化机器、设备、电力等基础架构、单独的管理系统等都串连起来,从生产线监测点收集更多更广泛的数据信息后,如何最大限度减少数据冗余与浪费是实现工厂运营效率提升的关键。通常而言,有效数据信息不只是用在生产第一线,还必须传输到以掌管生产资料的 ERP (Enterprise Resource Planning,企业资源计划 )为首的基础系统,以及经营高层用于做决策的资讯系统,再予以活用。因此,让“控制类”的电脑决策系统和“资讯类”的信息采集系统高效连线,涵盖了从工业传感器节点开始经中央处理器再到设备反馈层的整个生产线流程及其产品价值链。

  “资讯类”系统需要时刻收集产线上的实时数据,以工业传感器为代表的信息采集技术可以说是智慧工厂的支柱,是获得洞察的中枢神经系统,在中国智能制造企业所关注的相关新技术调研报告中的结果中也占据了相当大的比例。以全球顶尖的自动化技术专家、整体解决方案提供者美国邦纳工程国际有限公司(2019慕尼黑上海电子生产设备展,展位号:E1.1560)为例,助力工业物联网与工业4.0,邦纳可提供丰富的无线振动传感器、激光测距传感器、无线节点、无线网关和无线中继等工业自动化模块,承接传感器层、数据采集层、数据发送层等多项任务。

  除此之外,传感器在采集数据之余也要配合进行一部分工厂数据的处理,同样作为全球著名的传感器专业公司上海倍加福工业自动化贸易有限公司(2019慕尼黑上海电子生产设备展,展位号:E1.1556 & E5.5100)积极应对即将到来的工业4.0,在每一个传感器都加入IO-Link接口,保证数据能实时上传到上位机系统。

  而上位机 “控制类”系统,代表性产品则有可编程逻辑控制器(PLC)。作为一种小型电脑,PLC由过去在汽车制造等自动化系统中使用的“继电器装置”发展而来,内部装有微处理器,所使用的语言是把电气回路符号化而来的。由于 PLC 是一个向工厂自动化设备传达命令的系统,其精准性与快速性就格外受到重视,系统的处理时间也要求比“资讯类”快得多。操作系统上PLC使用的不同于个人电脑上,而是RTOS(Real-Time Operating System,即时操作系统),可同时处理多项任务,还能够确保在一定时间内做出回应。

  西门子在数字化基础及自动化控制元件方面是全球领先的,西门子Simatic系列可编程逻辑控制器诞生于1958年,经过60年的发展和创新,从最早的S3系列发展到如今的S7系列,已成为全球工业领域应用非常广泛的可编程控制器。据悉在娃哈哈遍布全国的饮料工厂里,80%至90%的设备已通过西门子的PLC实现了自动化,而在针对电子制造领域进一步实现数字化和智能化升级改造的过程中,西门子还可以提供工业服务器和人机界面(HMI)等在内的自动化设备、全集成自动化平台(TIA Portal)、WinCC系统等完整解决方案,以达到柔性生产的要求。在2019慕尼黑上海电子生产设备展同期举办的2019国际智能制造生态峰会上,西门子全球客户经理David Rogers将做客现场做主题分享,分享西门子在工业自动化控制领域的全新理念,敬请期待。

赋能传统工厂智慧化转型升级,productronica China为智能制造开启全新篇章

西门子全新Simatic S7-1500 冗余控制器