AloT助力下,智能工廠是否能達到TA的“終極形態”?

?
智能制造轉型是必然的趨勢,同時也是制造業未來發展的重要方向。不管是人口結構的變化,導致持續人力成本上升,還是市場需求的快速更新,對工廠提出柔性化的需求。未來的生產線必須是高效、節能、和敏捷響應性的,以應對不確定性的外部環境變化。目前全球各國都開始意識到先進技術對制造業的重要作用,德國提出了工業4.0戰略,希望利用信息物理系統提升制造業水平,美國推出了工業互聯網,欲通過聯網機器的監測分析洞察新機遇。與此同時,日本制定智能社會5.0發展路線圖,試圖超越德國工業4.0.而中國也在大力推動智能制造轉型升級,大規模的機器換人,向物聯網+制造的全新模式邁進。
互聯網實現了“人人互聯”和“人物互聯”,而物聯網則是在“互聯網”概念的基礎上,將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間,進行信息交換和通信的一種網絡概念。通過信息傳遞設備把物與物、物與人、人與人相聯,使得信息在三者之間交換并被處理、并被運用。工業物聯網技術可以幫助工廠建立一個萬物互聯的交叉型網絡體系,可以影響工廠中所有工業生產設備,從而實現人與設備、設備與設備之間、設備與產品、乃至產品與客戶、管理、物流等進行自發性連接與溝通,并自動向最優解決方案調整,從而構建一個高度靈活性、個性化、利用最少資源進行最高效生產的工業生產體系。
智能工廠的設計理念是“四維合一”,即工業化、信息化、可視化、智能化。實現四者深度融合的關鍵技術是信息化技術,信息化技術必須是以采集到工廠各個環節的數據為基礎的,智能工廠就是以數據為基礎的信息管理平臺,也可以說是一個以工廠設備基礎數據為核心的數據倉庫,為工廠的日常運營、維護、擴建和檢維修項目提供了完整、準確和可信的基礎數據。那么這種基礎數據從何而來?毫無疑問,正是基于工業物聯網技術的應用。
在當前智能制造的熱潮之下眾多制造企業都開展了智能工廠的建設實踐
●???西門子安貝格電子工廠實現了多品種工控機的混線生產●???施耐德電氣實現了電氣開關制造和包裝過程的全自動化●???三菱電機名古屋制作所采用人機結合的新型機器人裝配產? 線,實現從自動化到智能化的轉變,顯著提高了單位生產面積的產量●? ?FANUC公司實現了機器人和伺服電機生產過程的高度自動化和智能化,并利用自動化立體倉庫在車間內的各個智能制造單元之間傳遞物料,實現了最高720小時無人值守●???美國哈雷戴維森公司廣泛利用以加工中心和機器人構成的智能制造單元,實現大批量定制●? ?全球重卡巨頭MAN公司搭建了完備的廠內物流體系,利用AGV裝載進行裝配的部件和整車,便于靈活調整裝配線,并建立了物料超市,取得明顯成效。

 

那么,智能工廠的規劃建設需要考慮哪些方面呢?
一、數據與算法數據與算法
要實現智能工廠的有效運作,制造企業應當采用適當的方式持續創建和收集數據流,管理和儲存產生的大量信息,并通過多種較為復雜的方式分析數據,且基于數據采取相應行動。智能工廠內部數據可以多種形式存在,且用途廣泛,例如與環境狀況相關的離散信息,包括濕度、溫度或污染物。要建立更加成熟的智能工廠,所收集的數據集可能會隨著時間的推移涉及越來越多的流程。例如,如果要對某一次實踐結果加以利用,就需要收集和分析一組數據集。而如果要對更多的實踐結果加以利用或從某一次實踐操作上升至整個行業,就需要收集和分析更多不同的數據集和數據類型(結構化相對非結構化),還需考慮數據分析和存儲,以及數據管理能力。數據也代表數字孿生,這是高度成熟的智能工廠結構具備的特征。數字孿生通過數字化形式,?以較高的水平呈現某對象或流程過去及當前的行為。數字孿生需針對生產、環境和產品情況持續開展實際的數據測量。基于強大的處理能力,數字孿生可從產品或系統情況中獲取重要信息,反映現實世界中設計與流程的變化。
二、技術
智能工廠的有效運作有賴于各類資產的相互關聯和中央控制系統的集中控制。工廠資產即工廠設備,如原料處理系統、工具、泵、閥門等。制造執行系統或數字化供應網絡堆棧均屬中央控制系統。數字化供應網絡堆棧是一個多層次集成樞紐,是全面獲取智能工廠和廣泛的數字化供應網絡數據的唯一入口。該系統通過收集和綜合信息,為決策制定提供支持。但各企業也需考慮其他技術,包括交易和企業資源規劃系統、物聯網以及分析平臺,同時也應當考慮邊緣加工和云存儲等需求。這就需要企業運用工業4.0時代所特有的各類數字化和物理技術——包括分析技術、增材制造、機器人技術、高性能計算、人工智能、認知技術、高級材料以及增強現實——將不同資產和設備關聯起來,對數據加以處理,實現經營活動的數字化。

三、流程與管理

智能工廠最重要的特征之一是其自優化、自適應以及生產過程自動化的能力。該特征能夠從根本上改變傳統流程和管理模式。自主系統能夠在沒有人工參與的情況下制定并實施許多決策,并在諸多情況下將制定決策的責任從人工轉移到了機器,或者說僅由少數人制定決策。

 

此外,智能工廠的互聯范圍也將有可能擴展到工廠以外,工廠與供應商、客戶以及其他工廠的關聯度將進一步增強。該等類型的協作也可能會引發新的流程和管理模式問題。隨著對工廠更加深入和全面的了解,以及生產和供應網絡的擴大,制造企業也可能面臨各種不同的新問題。企業可能需要考慮和重新設計決策制定流程,以適應新的轉變。

四、人員

智能工廠并不一定都會成為“黑燈工廠”,人員仍將是工廠運營的關鍵。但智能工廠可能會在運營以及信息技術/運營技術組織架構方面發生重大變化,導致人員職位出現變動,從而適應新的流程和功能。一些職位由于可能被機器人(物理和邏輯)、流程自動化以及人工智能取代,因此已沒有存在的必要。而其他一些職位的功能可能會因虛擬/增強現實以及數據可視化等新技術的加持而得以增強。

人員和流程管理變革離不開靈活、適當的變革管理方案。組織變革管理將對采用智能工廠解決方案發揮重要作用。員工能夠保持積極的工作狀態,相信自己能夠通過所在職位創造更大價值;工廠能夠采取創新的招聘方式,并且重視跨部門職位,這都是打造成功智能工廠的必備條件。

五、綜合因素

要做好智能工廠的建設,需要從各個視角綜合考慮,從投資預算、技術先進性、投資回收期、系統復雜性、生產的柔性等多方面進行綜合權衡、統一規劃;它是一個十分復雜的系統工程,需要企業的生產、工藝、IT、自動化、設備和精益等部門通力協作;同時,也需要引入專業的工業設計和智能制造咨詢服務機構深入合作。

或許你覺得智能工廠離你有些遠,其實不然,日常生活中各類消費品的消費趨勢都將向個性化定制轉變,很多產品都來自于智能工廠,就連你腳上穿的鞋子,也和智能工廠有著異曲同工之妙。
黑金剛科技是一家集設備、軟件研發、生產制造、產品銷售于一體的高科技上市企業。公司擁有以“智能工業、智能機器人”為核心的兩大板塊,是一家專注于鞋業智能制造整體解決方案的運營商。黑金剛自主研發了柔性化,智能化,自動化,綠色化的智能制鞋生產線,將鞋業制造模式,由大規模集中式生產,升級為小量、多樣、個性化的生產。從定制、下單、生產、配送,它就是一座微型的智能工廠。

黑金剛智能工廠案例視頻

一、個性化定制
隨著時代發展,”定制”一詞的意義逐漸豐富起來。提起”定制”,普遍大眾最常與”DIY”一詞混合在一起。畢竟”定制”的詞義含有”為自己量身定做”的意思,與”DIY”(我自己的東西自己動手做)的意思源出一撤,兩者主體意思都是為”自己服務”。”DIY定制”的另外一個解釋方法為:Design It Yourself ,譯為自己設計。一雙好的鞋子,輔以個性化的款式設計,除了舒適性,更體現了穿著者的個性,彰顯獨一無二的品味。消費者通過網絡客戶端,打開DIY定制操作界面,然后在鞋材庫中隨意挑選搭配、哪怕是楦型、款式、工藝、材料、顏色、細節處理等其中的微小環節,都可以親自作出決定,甚至也可以使用手機相冊中的圖片進行圖案設計,設計完成之后,點擊保存、下單,一雙屬于自己的個性鞋子就完成了,智能工廠收到訂單則會自行生產,而你只要坐等收貨就可以啦。
二、AR可視化
從產品下訂單、生產規劃再到物料準備、生產線調整,整個制造全過程在虛擬的信息空間中重構,消費者、工廠的管理人員和工程師都能作為監控方。管理人員和工程師可以通過AR智能眼鏡連接信息化管理平臺,對整個生產過程進行實時巡檢和調控。AR在工業制造領域有巨大的潛力,我們希望AR不僅僅是可視化的工具,而是通過可視化、跨平臺、低成本的特性,讓工廠走出傳統的束縛,敢于突破創新,以最快的速度占據制高點。

三、萬物互聯
智能工廠在接收到客戶訂單的生產指令后,通過智能終端與ERP/MES的無縫連接,讓整個工廠內部的生產運營信息快速、及時、自動的傳輸到工廠內部現場的任何工作站點或機器設備,使訂單、工序、設備、人員進行關聯,并及時采集產量、質量、能耗、加工精度和設備狀態等數據信息,將信息及時反饋到數據中心,實現工廠內部信息的及時溝通及生產過程的全程追溯。
四、智能生產
每個配件、材料都有唯一的識別碼,使用AVG輸送車運輸至生產線,通過鞋類生產全套自動化設備完成自動生產。黑金剛科技擁有高智能化,完整的柔性智能制鞋生產線,該生產線涵蓋了包括鞋底照射生產線在內的鞋類生產全套工序,整線將每小時200雙制鞋產能從原來148人降至38人,節省人工110人。
五、分揀配送
生產完成后,通過智能倉儲系統、智能物流,按照訂單的先后順序,完成配送。
智能物流倉儲系統是以立體倉庫和配送分揀中心為產品的表現形式,由立體貨架、有軌巷道堆垛機、出入庫托盤輸送機系統、檢測閱讀系統、通訊系統、自動控制系統、計算機監控管理等組成,綜合了自動化控制、自動輸送、場前自動分揀及場內自動輸送,通過貨物自動錄入、管理和查驗貨物信息的軟件平臺,實現倉庫內貨物的物理運動及信息管理的自動化及智能化。隨著新一代RFID、傳感器、GPS、云計算等信息技術廣泛應用于物流運輸、倉儲、包裝、裝卸搬運、流通加工、配送、信息服務等各個環節,物流系統將更加智能化、網絡化、自動化、可視化、系統化。
在工業物聯網的驅動下,同樣的能耗和時長,機器可以完成的工作會更加豐富,效率也會得到極大的提升。而智能工廠還遠未達到“終極形態”,而是一個不斷演變的解決方案——一個不斷挖掘靈活性、互聯性和透明度等眾多特性的解決方案。黑金剛科技對制鞋行業的未來規劃將分階段實現,從數字工廠到智能工廠,最后實現云數據平臺服務。
?

 

倉儲系列

AGV:連接智能工廠與智能物流的重要紐帶

面臨著全球范圍內智能風潮的席卷,處于轉型風口的制造業正在加速其轉型的步伐。目前,用智能化、自動化包裝制造已經成為實現智能生產的必要條件。因此,作為智能運輸設備的AGV可謂是連接智能生產、智能工廠、智能物流的重要紐帶。

AGV是英文中Automated Guided Vehicle的縮寫,即自動導引運輸車。AGV利用網絡進行控制信號的傳輸,通過導航裝置獲知周邊情況從而自主進行規劃、調整行進路徑,從而更好地裝卸和搬運物料。而無需鋪設軌道燈固定裝置的特性將AGV設備的靈活性發揮,高效化、自動化、智能化、柔性化的設備特質使之廣泛應用于各個行業領域。

倉儲行業
較早將AGV應用于生產的場所便是倉儲行業。首臺AGV于1954年應用于美國南卡羅來納州的一個公司,用于貨物的自動搬運。利用AGV在倉庫等場所進行大物件物品的搬運,利用其自動性提高搬運過程中的安全系數,提高搬運效率,節省企業生產成本。

制造業
在制造業中,生產線上物料的搬運是AGV的主要任務。搬運路線可根據生產流程的變化而自動、及時地進行調整,使生產線上的制造更加方便、快捷。而高效、靈活的物料搬運更大大加強了生產全過程的柔性化和放大效能。

車行業
作為較大型的車輛貨物,搬運以及停泊都是相當繁瑣的一件事情。利用AGV小車對車輛進行搬運、停泊,不僅節省人力使用,還能更好地利用時間、空間,對車輛的擺放進行更好的安排,減少碰撞與磨損。

快遞行業
快遞行業的迅速發展促使其需要對生產流程進行一定的改進,提高其工作效率。而利用AGV小車進行快遞的分揀,精準、高效、快速地進行流程,大大節省各個環節的使用時間,推動快遞的自動化發展。

碼頭、郵局等場所
在這些貨物量不定,搬運路程和流程經常變動的場所,具有自動調整功能的AGV能夠發揮其智能化、柔性化、自動化的搬運特性,高效地完成搬運任務。減少人力的使用,將搬運效率提升至新的高度。

隨著社會物流體系的迅速發展與逐步完善,AGV的應用范圍也會越來越廣泛。以此同時,AGV技術也將越來越先進。圖像識別技術、激光導引技術、導航技術等等的技術結合將推動AGV的發展,從而推動柔性生產線、自動化工廠、智能物流的快速前進與發展。

黑金剛(福建)自動化科技股份公司所生產的AGV單向潛伏系列智能搬運機器人,車身低矮、承載量大、可潛入料車底部利用電動升降棒掛住物料車進行拖運,也可利用后牽引掛鉤牽引多臺物料車,適用于物料供應量大的生產體系及形成柔性生產線,替代員工完成滿料的配送及空車回收。黑金剛科技與您一起創造更加便利、智能、高效的未來。