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智能工厂规划的“十八般武艺”

2018/4/9    来源:e-works    作者:姚克荣  黄培  孙亚婷      
关键字:智能工厂  智能工厂规划  
在当前智能制造的热潮之下,很多企业都在规划建设智能工厂。那么,智能工厂的规划要考虑哪些核心要素?关注哪些维度?

1 制造工艺的分析与优化

    在新工厂建设时,首先需要根据企业在产业链的定位,拟生产的主要产品、生产类型(单件、小批量多品种、大批量少品种等)、生产模式(离散、流程及混合制造)、核心工艺(例如机械制造行业的热加工、冷加工、热处理等),以及生产纲领,对加工、装配、包装、检测等工艺进行分析与优化。企业需要充分考虑智能装备、智能产线、新材料和新工艺的应用对制造工艺带来的优化。同时,企业也应当基于绿色制造和循环经济的理念,通过工艺改进节能降耗、减少污染排放;还可以应用工艺仿真软件,来对制造工艺进行分析与优化。

光伏产业链

图1 光伏产业链

2 数据采集

    生产过程中需要及时采集产量、质量、能耗、加工精度和设备状态等数据,并与订单、工序、人员进行关联,以实现生产过程的全程追溯。出现问题可以及时报警,并追溯到生产的批次、零部件和原材料的供应商。此外,还可以计算出产品生产过程产生的实际成本。有些行业还需要采集环境数据,如温度、湿度、空气洁净度等数据。

    企业需要根据采集的频率要求来确定采集方式,对于需要高频率采集的数据,应当从设备控制系统中自动采集。企业在进行智能工厂规划时,要预先考虑好数据采集的接口规范,以及SCADA(监控和数据采集)系统的应用。不少厂商开发了数据采集终端,可以外接在机床上,解决老设备数据采集的问题,企业可以进行选型应用。

通过数据采集准确了解设备状态

图2 通过数据采集准确了解设备状态

3 设备联网

    实现智能工厂乃至工业4.0,推进工业互联网建设,实现MES应用,最重要的基础就是要实现M2M,也就是设备与设备之间的互联,建立工厂网络。那么,设备与设备之间如何互联?采用怎样的通信方式(有线、无线)、通信协议和接口方式?采集的数据如何处理?这些问题企业应当建立统一的标准。

设备联网示意图

图3 设备联网示意图

    在此基础上,企业可以实现对设备的远程监控,机床联网之后,可以实现DNC(分布式数控)应用。设备联网和数据采集是企业建设工业互联网的基础。

4 工厂智能物流

    推进智能工厂建设,生产现场的智能物流十分重要,尤其是对于离散制造企业。智能工厂规划时,要尽量减少无效的物料搬运。很多优秀的制造企业在装配车间建立了集中拣货区(Kitting Area),根据每个客户订单集中配货,并通过DPS(Digital Picking System)方式进行快速拣货,配送到装配线,消除了线边仓。

标致雪铁龙工厂装配车间的集中拣货和RGV应用

图4 标致雪铁龙工厂装配车间的集中拣货和RGV应用

    离散制造企业在两道机械工序之间可以采用带有导轨的工业机器人、桁架式机械手等方式来传递物料,还可以采用AGV、RGV(有轨穿梭车)或者悬挂式输送链等方式传递物料。在车间现场还需要根据前后道工序之间产能的差异,设立生产缓冲区。立体仓库和辊道系统的应用,也是企业在规划智能工厂时,需要进行系统分析的问题。

责任编辑:程玥
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