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        智能工廠助企業擺脫困境

        發布時間: 2017-11-06 13:29瀏覽量:

        傳統的批量生產已經淡出舞臺,如果從前企業能夠在生產線上加工標準化的產品,那么今天的客戶和消費者則熱衷于定制解決方案和配件:3D打印機、合適的機器控制或個性化的零配件。如果客戶之后還可以訂購,那么即使產品已經開始生產,生產企業仍然能夠為其提供功能更加豐富的其他附加裝備。
         
          圖1 Pilz為包裝機械制造商SenzaniBrevetti提供囊括安全的一站式解決方案
         
          單件加工廠家則是另外一種情況,他們已經開始生產單件,是完全個性化的生產,當然他們也必須在國際競爭中立于不敗之地,所以需要不斷優化加工,關鍵是需要生產力更高、交貨時間更短以及更加守時。
         
          明顯的矛盾
         
          為了在克服時間壓力的情況下保證工作,價值生產鏈上的各個環節(如研發、采購和加工)必須更加緊密地聯網,其他潛力在于服務:如推出全新的維護服務。
         
        圖2  未來工廠只需來自中央設備的一個很小輸出,但卻需要很多本地分布式智能
         
          市場研究機構PAC的一份調查顯示:2015年德國中等規模加工企業面臨的最大挑戰是客戶的個性化需求以及效率壓力,上述兩個目標讓人進退兩難,因為它們相互矛盾。那么單件加工廠家應該如何進行高效的個性化生產?而批量生產廠商又應該如何提升其在高效生產方面的個性化和靈活性呢?數字化為此提供了工具:所謂的網絡物理系統(CPS)是把工廠和信息技術聯系在一起,使呆板的生產過程轉變為靈活的價值生產網絡,目標是實現可自行組織和自我完善的“智能工廠”。
         
        圖3 未來加工企業必須實現高效且個性化的生產
         
          這樣的工廠只需要來自中央設備的一個很小輸出,但卻需要很多本地分布式智能,例如,工件很清楚其接下來將到達哪一生產環節,它們會自己預訂輸送工具和設備,同時設備會提示很快需要維護。但是“智能工廠”只有在一種前提條件下才能充分挖掘其潛力:即工廠的所有關鍵區域和信息系統聯網。T-Systems公司汽車及制造方案咨詢部門高級銷售副總裁Florian Gruber介紹說:“不僅要求橫向聯網和集成,而且也要求縱向聯網和集成。”
         
          更多的合作
         
          價值生產鏈上的所有環節,如研發、銷售、服務以及內部物流和加工都在水平層面上合作。例如:倉庫清楚目前的生產計劃,一旦生產原料所剩無幾便會自動訂購耗材進行補給,反之如果缺少生產部件,便可根據需要自動調整預先確定的加工過程并優先選擇生產步驟。再比如:質量控制系統記錄不均勻的焊縫表面,只有將生產和質量檢測兩方面的數據結合起來分析,才可能發現誤差的根源:在這個實例中的首個缺陷出現前不久,一個新的焊接機器人接手了工作。
         
          IT系統相互交流
         
          在智能工廠中,所有IT系統都會縱向相互交流,而且是雙向的。以往系統只采用手動接口或經常出現中斷。在智能工廠,產品生命周期管理(PLM)接入系統中的設計改動會自動進入SAP或其他生產商的企業資源規劃系統(ERP)的零件清單,隨后進入生產任務中,通過制造執行系統(MES)的接口再次與機器層面(車間)相連,從那里MES也獲得了來自傳統設備和網絡物理系統的反饋,如果它們與生產過程匹配,那么這些變動對所有系統來說都是透明的。
         
          總之,徹底聯網會提高生產力并減少錯誤,這并不奇怪,畢竟德國企業在這些方面的改善空間還很大。Baker Tilly Roelfs咨詢公司的研究結果顯示,德國企業的平均整體設備效率(設備綜合效率OEE)僅為60%,這一特性數值是根據整體設備的可支配性、功率以及加工物品的質量計算而來,頂尖企業的OEE可高達85%。
         
        圖4 員工通過智能設備獲得支持,如維護機器
         
          此外,價值生產鏈和IT系統的聯網也帶來了滿足個性化需求的靈活性,不僅僅是根據客戶需求找出生產工件的個性化生產方法,智能工廠甚至能使客戶服務水平提升一個新的臺階:在加工期間還能修改訂單,T-Systems公司目前正在同慕尼黑工業大學和DE Software&Control一起測試這一理念,在此過程中,所有生產步驟在空間上都是分離的,工廠通過藍牙了解什么地方有何種產品,而客戶則借助一個APP來了解產品目前的加工進度并傳達變化,工廠再相應調整生產。這種端對端的集成提高了自主解決方案的應用和整個系統的靈活性,同時避免出錯和生產中斷導致的返工。
         
          逐步成為智能工廠
         
          然而企業究竟應該怎樣才能完成向智能工廠的轉變呢?讓智能工廠成為現實的最簡單方式是完全從無到有,當然這是在完全沒有工廠的情況下。如果讓現有工廠一夜之間搖身變成智能工廠通常并不經濟,企業應該分步落實新的應用并逐漸成為一個智能工廠,為此特別適合在單個區域使用“智能設備”,這些智能設備隨時都清楚工件、容器和叉車處于什么位置,可對機器的狀態進行中央監控,同時支持員工通過移動終端設備進行操作,從平板電腦、智能手套到數據眼鏡。
         
          不過這種循序漸進的方式也需要相應的專業技能,這樣才能讓各個模塊成為一個整體,人們不能指望現成的交鑰匙工程方案,應該采用無需根據使用情況而預先配置的打包解決方案。在通往智能工廠的道路上,決策者不僅必須完成技術系統的改造,而且還需要不斷拓展業務流程、方法和員工。“這意味著需要重大轉變。”Gruber談道,“所以建議尋找一個經驗豐富的轉型伙伴。”
         
          標準不可或缺
         
          如果采用針對智能工廠的預配置平臺解決方案和基礎設施,企業就能節約時間和成本,對于自營發展代價太高的中型企業而言,尤其值得這么做。一個平臺可用于所有必需技術的擴展和標準化:用于機器聯網的模塊和網關、網絡連接、云服務器、數據分析以及在線用戶指南。類似于商品追蹤這樣的個性化解決方案只需通過簡單的即插即用方式就可與平臺對接,從而推出新的售后服務方式:設備生產商現在可以將其設備連接到一個跨客戶的平臺上,遠程監控設備的狀態,需要時甚至可以在線更改配置。
         
          未來的數字化生產和統一的網絡互連將變得更加簡單,因為大家正在緊鑼密鼓地出臺機器之間的國際公認通信標準,例如在德國經濟、行業協會、科技和政治領域的工業4.0平臺內,就連電信公司也參與了工業4.0的標準化。
         
          并非科幻小說
         
          一切努力都是值得的:因為我們最終看到的生產方式可實現人、工具和生產物資的高效利用,可通過自主控制回路來優化生產流程,可實時監控加工質量并針對客戶的個性化和滯后需求作出靈活反應。
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