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從一個真實(shí)案例看 IIoT 在智能制造的角色

2022-12-1新聞

導(dǎo)讀

INTRODUCTION

得益于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的發(fā)展，制造企業(yè)正在進(jìn)行業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和流程的數(shù)字化，以更好地為客戶服務(wù)，并提升在全球環(huán)境中的競爭力?！?/span>


文章信息

本文作者：John Clemon，由「控制工程中文版」原創(chuàng)首發(fā)，數(shù)字化企業(yè)經(jīng)授權(quán)發(fā)布。





第四次工業(yè)革命正在使制造業(yè)重新成為經(jīng)濟(jì)發(fā)動機(jī)，并改變了制造企業(yè)的經(jīng)營方式。它也被稱為工業(yè)4.0、數(shù)字化轉(zhuǎn)型或智能制造，這是一個制造業(yè)的新黃金時代。在這個時代，企業(yè)正在積極進(jìn)行業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和流程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以便更好地為客戶服務(wù)，提升在全球環(huán)境中的競爭力。

在實(shí)施智能制造戰(zhàn)略時，企業(yè)可以重新思考、設(shè)計和重建其業(yè)務(wù)、制造和數(shù)字流程，以前所未有的方式對其進(jìn)行精簡。此外，或許最重要的是，智能制造使企業(yè)能夠更好地賦能團(tuán)隊，尤其是制造團(tuán)隊，將他們從低成本、低技能的工人轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒寄?、?xùn)練有素的知識工人。

支持這一轉(zhuǎn)變的是各種智能制造技術(shù)，如人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生、數(shù)字線程、大數(shù)據(jù)、預(yù)測分析、協(xié)作機(jī)器人（COBOT）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和新識別系統(tǒng)等。這些技術(shù)有助于定義智能制造的內(nèi)涵，并利用智能技術(shù)可以做得更好、更快和成本更低。

所有這些智能技術(shù)的背后，都有一個堅實(shí)的基礎(chǔ)——工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）。如果IIoT不發(fā)揮主要作用，幾乎不可能在智能制造中做任何有意義的事情，因此，在某種程度上來說，IIoT 幾乎已成為智能制造的代名詞。

讓我們看一個真實(shí)的案例，以更好地了解IIoT 的作用，以及它如何將這些技術(shù)連接在一起以支持工業(yè)4.0。這個例子是對一個化學(xué)配料工藝的概括，通?？赡茉谌魏沃扑幓蛱胤N化學(xué)品或其他工藝制造操作中看到。



數(shù)字化執(zhí)行
數(shù)字化執(zhí)行始于從企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)獲取有關(guān)訂單、運(yùn)營、物料清單和配料的關(guān)鍵信息。一旦獲得該信息，并且該訂單準(zhǔn)備就緒，就必須將該信息分發(fā)給將執(zhí)行運(yùn)營活動的人員和設(shè)備。

IIoT 是分發(fā)這些信息的骨干。在配料工藝的應(yīng)用案例中，這意味著IIoT 將訂單、運(yùn)營、物料和配料，發(fā)送到自動原料處理系統(tǒng)、手動稱重系統(tǒng)、單獨(dú)批次配料系統(tǒng)、稱重和包裝系統(tǒng)以及質(zhì)量保證系統(tǒng)。

IIoT 首先檢查各設(shè)備的狀態(tài)，以確保它們已經(jīng)為下一個運(yùn)營活動做好準(zhǔn)備。它在正確的時間，為每臺設(shè)備和每個運(yùn)行人員提供正確的信息，以完成其工作。并且，在整個工藝過程中，IIoT持續(xù)檢查設(shè)備狀態(tài)，以確保運(yùn)營按照規(guī)定進(jìn)行。


數(shù)字化作業(yè)指導(dǎo)
數(shù)字化作業(yè)指導(dǎo)書是為員工提供合適的材料，以支持他們必須執(zhí)行的各種操作。這些材料可以是文件、圖紙、工藝說明、操作程序、程序手冊等，也可以是各個步驟的工藝和說明。

在大多數(shù)配料操作中，分步流程非常重要，可以確保并記錄每個步驟的正確執(zhí)行。這種工作指導(dǎo)的集合體往往來自各種不同的來源。IIoT將從這些不同的來源檢索工作指令，并在需要時提供給操作員，因此每個操作員在需要時都有正確的工作指導(dǎo)來完成他們的工作。

在整個過程中，IIoT會持續(xù)檢查這些分步流程，以確保每個步驟都能正確、完整地執(zhí)行。在執(zhí)行完每個步驟后，IIoT會向記錄系統(tǒng)報告步驟的狀態(tài)、完成時間等。


數(shù)字可追溯性
數(shù)字可追溯性與跟蹤和追溯有關(guān)，例如進(jìn)入每批產(chǎn)品的配料和包裝材料。IIoT 通過將不同的信息連接在一起形成一個復(fù)雜的整體來執(zhí)行多方面的工作。IIoT 必須將訂單和操作與物料清單（BOM） 中要求的特定物料相匹配，然后添加物料的批次號。任何缺失或不正確的數(shù)據(jù)，都可能意味著該批次必須報廢。獲取信息并確保其正確完整，對于IIoT 至關(guān)重要。

數(shù)字可追溯性超越了訂單、材料、批次。這還意味著將批次與所使用的設(shè)備、運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)營人員、該批次的質(zhì)量檢查、批次之前執(zhí)行的清潔以及批次之前可能執(zhí)行的任何維護(hù)工作進(jìn)行匹配。IIoT 將所有這些匹配起來，以提供與批次相關(guān)的所有事物和人的完整可追溯性。


數(shù)字化質(zhì)量管理
數(shù)字化質(zhì)量管理從對該批次進(jìn)行必要的質(zhì)量檢查開始，以確保該批次符合規(guī)定的質(zhì)量要求。質(zhì)量檢查通常在多個位置進(jìn)行，包括在線、近線、本地實(shí)驗室和遠(yuǎn)程實(shí)驗室。IIoT 獲取有關(guān)質(zhì)量特征的信息，以及訂單、操作、材料、批次信息。

在很多情況下，這些質(zhì)量檢查包括對產(chǎn)品的完整分析，以驗證成分和質(zhì)量特征是否正確。如果有任何不符合規(guī)格書要求的東西，即使是一點(diǎn)點(diǎn)，也必須對批次進(jìn)行調(diào)整。IIoT 會調(diào)整物料清單和配料成分，并將其分配給需要的人員和設(shè)備。

調(diào)整完成后，必須根據(jù)IIoT 收集的結(jié)果再次進(jìn)行分析。當(dāng)批次符合規(guī)范要求時，才可以放行。IIoT 將放行通知分發(fā)給適當(dāng)?shù)娜藛T和流程，然后將批次放行給下游。

在整個過程中，IIoT 從各種系統(tǒng)、設(shè)備中采集數(shù)據(jù)。IIoT 正在從自動原料處理系統(tǒng)、手動稱重系統(tǒng)、多個單獨(dú)的秤和秤系統(tǒng)、單獨(dú)批次配料系統(tǒng)、多個稱重和包裝系統(tǒng)以及各種質(zhì)量保證系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)。IIoT 構(gòu)成了收集這些信息并將其分發(fā)到使用它的各種記錄系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)的主干。



智能技術(shù)支持
在典型的配料工藝制造解決方案中，IIoT 支持許多其它智能制造技術(shù)。例如，IIoT 為分析解決方案提供了描述性、診斷性、預(yù)測性和規(guī)范性分析所需的大量數(shù)據(jù)。

IIoT 也是支持廣泛數(shù)據(jù)收集的骨干，以支持?jǐn)?shù)字孿生和數(shù)字線程。它還支持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和專家捕獲系統(tǒng)。對于大數(shù)據(jù)，任何人工智能應(yīng)用（如機(jī)器學(xué)習(xí)）都需要大量數(shù)據(jù)，IIoT可以為制造商提供這些數(shù)據(jù)。

很容易看出，為何IIoT 是智能制造的基礎(chǔ)，如果沒有IIoT，幾乎不可能在智能制造中做任何事情。憑借強(qiáng)大的IIoT基礎(chǔ)，這場智能工業(yè)革命正在幫助制造企業(yè)改變他們經(jīng)營業(yè)務(wù)的方式，使其變得更好。
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