拥抱工业4.0

来源:Nonwovens Industry    关键词:激光, , 激光技术,    发布时间:2019-09-09

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工业4.0,也被称为第四次工业革命,智能制造或IIoT(工业物联网),在非织造布行业中占据了一席之地。机械制造商开发的平台为制造业带来了新的互联世界,包括自动化、数字化、M2M(机器对机器)技术、机器学习,实时数据等。虽然仍然处于早期阶段,并且存在一些挑战,但全球各地的组织已经开始看到工业4.0给制造业带来的好处。
 
Osprey公司总经理ToddDietz表示,工业4.0技术的直接好处之一是通过减少机器停机时间来提高生产率。Osprey公司是为一次性用品行业提供空气过滤和回收系统的开发商。“由于机器监控功能得到增强,可以自动提醒客户解决问题,并实现早期维护干预,从而缩短了停机时间。”
 
他补充说,该技术的第二个好处是通过能源监控来降低成本。“第一步是让客户掌握他们的系统在任何给定时间的实际用电量,但真正的好处在于,能够将用电量与不同的运行条件或系统设置相关联。这些信息使客户能够做出更明智的选择,以帮助减少系统的总体能耗。”他解释道。
 
Osprey的设备包括许多类型的物联网设备,如机器传感器和电力监控设备。这些设备和技术生成的数据通过安全的VPN设备连接到云端,客户可以通过OspreyCONNECT应用程序访问这些信息。
 
“大量的物联网数据其实本身的使用有限,但是通过数据分析得到预测性维护的建议和操作警报,可以充分挖掘这些数据的价值,”Dietz说,“因此,数据分析正成为我们持续改进工作的重点领域之一。我们还在开发远程指导解决方案,使客户和技术人员能够将物联网数据可视化,并在与设备连接时与其他专家协作。”
 
机械供应商A.Celli集团的目标是机器的全球整合,从卷绕和复卷流程开始,扩展到提供用于管理和优化仓储、货运代理流程的集成解决方案。因此,该公司的愿景主要集中在数字化和集成领域。A.Celli集团投资建立了一个专门的智能制造技术公司——ExtremeAutomation。
 
ExtremeAutomation工业4.0解决方案分为两大类——现场技术和云集成平台。现场技术旨在通过“自动缺陷识别”等创新技术为实时流程提供快速解决方案,使用基于神经网络的AI算法对生产缺陷进行分类和编目。云集成平台旨在提供称为“仪表板机器监控”的分布式监控系统,是一种称为“Efficiency4.0”的工业智能平台,以及称为“iREEL”的产品护照方法,以改善生产性能和实现完全集成的框架,A.Celli的数字解决方案经理DanieleCardesi表示,这样能在工业和商业软件应用程序(如MES、PLM、ERP等)中实现机器和数据之间的对话。
 
通过ExtremeAutomation解决方案的推出,A.Celli看到了市场对空闲时间分析功能所具有的巨大潜力充满兴趣。“我们已经能绘制出机器的闲置情况,现在仍在改进数据收集并生成数字报告的工具,以总结流程中的任何闲置情况,并对于何时干预以及在何处进行流程审核提出建议。”Cardesi说。
 
非织造布系统供应商安德里茨将其开发的所有数字解决方案汇集在Metris品牌下。Metris技术旨在让机器和工厂实现数字化和联网。在MetrisUX平台的帮助下,客户只需一个界面即可访问为机械和流程提供的所有不同解决方案和应用程序。所有解决方案和元素都相互兼容,但也可以单独使用,这样每个客户都能获得个性化的工业物联网解决方案。
 
新开发的MetrisUX数字平台提供了一个人机界面,以在整个生命周期内为工厂提供全面支持。它结合了分布式控制系统(DCS)的功能、生产模拟和实时工厂模拟,以及通过集成的智能传感器进行状态监测。
 
“该平台让我们的客户能使用数据分析功能建立一个完整的分布式控制系统(MetrisX),它可以作为优化过程性能(MetrisOPP)的一种集成工具,”安德里茨高级副总裁AndreasLukas说。
 
作为安德里茨数字解决方案的一部分,Metris智能服务专注于内部和外部业务流程的优化和数字化。通过Metris备件目录,客户可以有效地订购备件和易损件,通过Metris客户服务(新的B2B门户),客户可以通过增强现实的方式获得所有Andritz数字服务的单点入口。
 
“最为重要的是,不同机器元件的联网和通信是整个生产线平稳运行的初始先决条件,”Lukas说,“AndritzNonwoven提供完整的针刺、水刺、湿法成网和转换解决方案,从纤维制备到卷绕。作为这些完整生产线的供应商,我们最了解工业物联网能给哪些可优化的领域带来真正的益处和优势。当然,Metris也可以在任何其他机器中正常运行,即使不是安德里茨的机器。”
 
目前,有几种工具可以帮助安德里茨的客户在工业4.0时代更好地管理生产。其中,neXtrend已经应用于AndritzNonwoven的压延设备,可对已安装的设备进行远程监控。“通过收集、分析和评估数据,可以对维护活动进行快速预测,或是提出更换或更新单个元件的建议,”Lukas解释说,“客户提前收到明确的建议,便可以降低意外故障和机器停机的风险。”
 
另一个安德里茨无纺布工业物联网解决方案的示例是ProDyn,这个系统用于针刺生产线可节省原材料,此外还有neXecodry热风烘干湿度传感器,以及用于节能的相关控制回路。
 
“neXecodry和ProDyn都是将客户工厂的数据循环保留在现场进行处理,不需要与Andritz服务器系统进行进一步通信。”他继续道。
 
根据Andritz介绍,Metris可以帮助客户达到生产和经营目标,提高工厂的效率和盈利能力,优化资源的使用,避免生产中断,获得最高的产品质量。“将机器、流程和相关人员进行网络化,可以在控制、监控、规划和流程加速方面带来多种可能性。”Lukas说。
 
KansanMachinery也将一系列工业4.0技术集成到他们的湿巾机械和设备中。这些解决方案包括预测性维护组件,如i/o连接传感器和PLC,可以帮助收集统计数据和监控机器,以及通过OPCUA进行通信的机器。这些机器还计算自己的OEE(整体设备有效性)数据,这使得监控设备和操作员效率成为可能。Kansan区域销售经理BuseDusunceli说:“湿巾生产商想要的是机器能够减少意外停机,以及可以识别警报信号并将必要的信息转发给用户,这就是预测性维护。这是一种更好地计算生产成本和更灵敏地计算能源和原材料消耗的方法。”
 
使用工业4.0解决方案,机器停机时间显著减少,而机器OEE和生产过程效率明显提高。“重要的是以尽可能高的速度运行机器,因此这项技术有助于增加机器的总生产时间和提高生产速度。”她补充道。
 
 
全面监控
 
TeknowebConverting是一家为湿巾行业提供完整制造解决方案的供应商,他们于2017年推出了工业4.0平台——ConnectedWipes。
 
ConnectedWipes项目采用IoT(物联网)框架,包括:让机器与制造商的架构进行通信的特定协议和网关;专门用于数据存储的元件;数据处理元件;通过商业智能和分析工具给出数据的工具;以及与ERP和MES(制造执行系统)通信的网关。TeknowebConverting首席商务官GuidoConio表示,通过ConnectedWipes,Teknoweb还提供可选的云技术,所有这些都可以融入真实和完整的MES,并成为车间和生产的支柱。
 
“客户希望能够全面监控机器性能并收集数据,以便快速、有效地推动业务决策,”他说,“我们的工业4.0让客户不断改进,提高设备综合效率,并最终获得更高收益。”
 
Teknoweb借助工业4.0帮助许多客户实现了具有挑战性的目标。在所有项目中,公司共享从机器收集的数据,并且每周与客户一起讨论如何消除引发故障的因素,这些因素可能是技术限制或是操作员的培训需求。“我们共同构建了一条路径,并每周都能显示完成的进度,这让客户体会到这个框架的潜在作用。”Conio补充道。
 
在节省成本方面,使用ConnectedWipes的客户可以监控出现废品的原因。“解决这些原因将使机器工作更为顺畅,不会过度浪费原材料和成品,”他解释道,“要知道单个湿巾设备有85%的运营成本是原材料,所以这样做可以节省大量成本。”
 
总部位于新加坡的DiaperRecyclingTechnology公司采用最先进的回收设备,将废旧尿布分离成原始的原材料、SAP、绒毛浆和塑料。其专有技术和设备仅需30平方米的占地面积,同时实现突破性的提纯水平,还不会损坏提取的SAP。
 
根据董事长兼首席技术官MartinScaife的说法,该公司的AllenBradley、西门子和三菱都标配有工业4.0接口,可以硬线接线访问所有系统IO、模拟和数字以及全系统HMI人机接口控制台。
 
“我们发现大多数公司现在都希望将工业4.0接口作为标准配置。”Scaife说。
 
DiaperRecyclingTechnology最近增加了一个摄像头监控套件,可以供客户选购。它由8到24台摄像机组成(取决于机器产能),并标配工业4.0接口。“当客户第一次看到摄影片段时,通常会留下非常深刻的印象,因为图像清晰,并具有LED照明和来自过程的实时视觉效果。”他说。
 
学习曲线
 
对于应用工业4.0技术的公司而言,获取高科技解决方案只是其中的一部分。寻找合适的新员工并进行员工培训是在第四次工业革命中取得成功的一个重要因素。
 
“许多公司认为要想搭建工业4.0框架并从中受益,唯一需要做的是购买技术,”Teknoweb的Conio说,“不幸的是,你必须意识到公司需要采用新的方法来处理机器。首先,运营商必须在必要时输入有意义的数据。所有决策都要基于数据。不仅仅是感受和体验,而是实际的数据分析。”
 
从Teknoweb的角度来看,这不仅仅是招聘员工,还需要培训。“意识到这一切后,公司必须准备好投资培训,并在实施新技术后让业务增长,”Conio补充说。
 
Osprey的Dietz也认同培训是智能制造时代成功的关键。“随着更多工作变得自动化,行业需要重新培训员工才能使用新技术,并适应数字化工作场所。因此,对数据员、程序员和工业设计师的需求将迅速增长。过去,公司通常可以招聘具备特定技能的员工。然而,随着向工业4.0的过渡,公司需要做好准备,为所有员工提供更多的持续培训,以跟上快速发展的技术趋势。”
 
根据Dietz的说法,制造商的一个优势是工业4.0技术可以实现更好的员工培训:虚拟现实使员工能够沉浸在培训环境中,物联网设备可以更好地跟踪正在发生的事情,实时数据分析能进行即时反馈。“如果公司希望在新的工业4.0领域取得成功,公司将需要专注于招聘新员工和重新培训现有员工。”他说。
 
由于引入新的智能数字服务需要采用与行业通常不同的技能,因此A.Celli的ExtremeAutomation提供三种不同的服务。用户体验和用户界面可以持续进行改进,以简化所提供技术的访问和可用性。最终用户培训服务能提供解决方案培训和工业市场的数字创新课程。最后,可以对话的平台通过采用ExtremeAutomation解决方案确保了最佳结果。“我们将ExtremeAutomation云平台集成并连接到一个特定的智能对话和天庄国际登录平台,以便在现场操作员/主管和机械供应商之间共享数据、流程和最佳实践。”Cardesi说。
 
图片版权属于A.Celli
 
其他挑战
 
毫无疑问,安全性仍然是工业4.0时代面临的主要挑战之一。
 
Andritz的Lukas表示,最大的挑战是让客户相信Andritz会对他们提供的数据进行加密,保证其绝对安全,并且没有第三方可以访问它。安德里茨看不到某些数据集,除非它们是必要的,例如,对于前面提到的过程优化。“没有客户希望他的生产流程出乎意料地出现在其他地方。由于这些数据的敏感性,Metris的编程在数据安全方面也必须是最先进的。”Lukas说。
 
同样对于Osprey来说,它在实施OspreyCONNECT时遇到的最大挑战是许多客户的信息技术(IT)部门不愿意让他们的生产机器连接到云端的外部网络。因此,这些客户无法利用应用程序的基于数据的部分,他们无法利用数据分析来提高运营效率,Dietz解释说:“Osprey正与这些客户和行业团体合作以解决安全问题。”
 
Osprey预计未来将建立起全球行业安全标准,这将使工业4.0的实施过程变得更加容易。
 
相关的挑战是Osprey仍处于开发强大数据分析功能的早期阶段,以便客户做出更明智的决策。但Dietz表示,在他们能够访问更多现场数据之前,很难确定哪种类型的数据分析能为客户带来最大的益处和价值。“我们设计了应用程序,让客户即使无法让我们的设备访问云网络,某些功能也能正常运行。如果未来安全问题持续存在,可能有必要通过边缘计算将数据存储和数据分析功能转移到本地计算机上。”
 
Teknoweb的Conio也表示,客户担心向机器制造商披露过多信息,尽管与机器制造商的数据共享来实施工业4.0框架能带来莫大的益处,但客户对云技术、数据共享、协作项目和集成协同效应持怀疑态度。
 
DiaperRecyclingTechnology公司的Scaife说,在大多数情况下,公司的防火墙需要依据正确的工业4.0界面重新设置。“我们发现一些公司希望建立VPN连接以增强安全性,虽然这是标准技术,但可能还需要三到四周才能为VPN系统提供支持。”他说。
 
预测
 
供应商预计,工业4.0将在未来几年内继续改进,最终机器将能在没有人为干预的情况下采取进一步措施。
 
Osprey认为制造业仍处于工业4.0的早期阶段。“制造商和生产商正在利用传感器技术、连接和数据分析来降低成本并提高机器的生产率。制造商更为灵活,并且由于新技术使得效率提升,可以更快地响应消费者的偏好。下一步将是创建智能工厂,其中各自独立的机器可以互相通信,并自动调整其性能而无需用户干预。在建立全球安全和通信标准以使不同的制造商遵循相同的协议之前,这一步骤可能还不能普及。”
 
从A.Celli的角度来看,工业4.0已经在加速自动化和生产效率。“我们正在从设备产能和产品品质保证,发展到数字技术,再到业务平台能力,”Cardesi说,“业务平台能力将是整个数字化整合所达到的最高目标。业务平台能力将允许行业、机械供应商、材料供应商以共同创新的方式进行合作,监控近实时过程,以非常高的频率和预测控制来改善结果。”
 
安德里茨的Lukas将其与汽车、医疗或智能家居等行业的物联网演变进行比较,毫无疑问,自动化和数字化在非织造布领域也将继续发展。他补充说:“时间和成本节约方面展示的潜力,以及可以进一步优化工艺的学习型AI非常诱人。从长远来看,可能所有生产技术和机械生产线都会与全面的数据管理进行联网。因此,全流程的自动化将继续发展。其范围从错误检测到订购,再到相应的备件交付,以及与相应的服务人员自动协调时间以更换零件。在这一方面,通过数字化的自动化,客户和供应商之间的关系越来越紧密。”
 
DiaperRecyclingTechnology公司的Scaife表示,过去五年出现了巨大的转型,他们认为创新的速度在不断提高。该公司在三个月前推出新的离线机器操作技术,使公司能够在正常运行机器的同时,减少现场员工,降低成本。“从效率来看,我们发现直接来自机器内部的视频流使得离线操作员能够更好地了解该过程,而不是站在机器旁边,”他解释道,“我们相信,随着更高的计算能力和人工智能的到来,五到十年后的视频流将可以集中处理,计算机系统会自动查看流程的所有细节,并自动采取措施来管理流程,而无需人工介入。”