智能工厂该怎么建?
来源:www.xdabr.com         发布时间:2020-06-11
一、智能厂房设计
智能工厂的厂房设计需要引入BIM(建筑信息模型),通过三维设计软件进行建筑设计,尤其是水、电、汽、网络、通信等管线的设计。
同时,智能厂房要规划智能视频监控系统、智能采光与照明系统、通风与空调系统、智能安防报警系统、智能门禁一卡通系统、智能火灾报警系统等。
采用智能视频监控系统,通过人脸识别技术以及其他图像处理技术,可以过滤掉视频画面中无用的或干扰信息、自动识别不同物体和人员,分析抽取视频源中关键有用信息,判断监控画面中的异常情况,并以快和佳的方式发出警报或触发其它动作。
整个厂房的的工作分区(加工、装配、检验、进货、出货、仓储等)应根据工业工程的原理进行分析,可以使用数字化制造仿真软件对设备布局、产线布置、车间物流进行仿真。
在厂房设计时,还应当思考如何降低噪音,如何能够便于设备灵活调整布局,多层厂房如何进行物流输送等问题。
智能产线是智能工厂规划的核心环节,企业需要根据生产线要生产的产品族、产能和生产节拍,采用价值流图等方法来合理规划智能产线。
智能产线的特点是:
1)在生产和装配的过程中,能够通过传感器、数控系统或RFID自动进行生产、质量、能耗、设备绩效(OEE)等数据采集,并通过电子看板显示实时的生产状态,能够防呆防错;
2)通过安灯系统实现工序之间的协作;
3)生产线能够实现快速换模,实现柔性自动化;
4)能够支持多种相似产品的混线生产和装配,灵活调整工艺,适应小批量、多品种的生产模式;
5)具有一定冗余,如果生产线上有设备出现故障,能够调整到其他设备生产;
6)针对人工操作的工位,能够给予智能的提示,并充分利用人机协作。
设计智能产线需要考虑如何节约空间,如何减少人员的移动,如何进行自动检测,从而提高生产效率和生产质量。
企业建立新工厂非常强调少人化,因此要分析哪些工位应用自动化设备及机器人,哪些工位采用人工。对于重复性强、变化少的工位尽可能采用自动化设备,反之则采用人工工位。
精益生产的核心思想是消除一切浪费,确保工人以方式进行协作。很多制造企业采取按订单生产或按订单设计,满足小批量、多品种的生产模式。
智能工厂需要实现零部件和原材料的准时配送,成品和半成品按照订单的交货期进行及时生产,建立生产现场的电子看板,通过拉动方式组织生产,采用安东系统及时发现和解决生产过程中出现的异常问题。
同时,推进目视化、快速换模。很多企业采用了U型的生产线和组装线,建立了智能制造单元。推进精益生产是一个持续改善的长期过程,要与信息化和自动化的推进紧密结合。
MES(制造执行系统)是智能工厂规划落地的着力点,MES是面向车间执行层的生产信息化管理系统,上接ERP系统,下接现场的PLC程控器、数据采集器、条形码、检测仪器等设备。MES旨在加强MRP计划的执行功能,贯彻落实生产策划,执行生产调度,实时反馈生产进展。
1)面向生产一线工人:指令做什么、怎么做、满足什么标准,什么时候开工,什么时候完工,使用什么工具等等;记录“人、机、料、法、环、测”等生产数据,建立可用于产品追溯的数据链;反馈进展、反馈问题、申请支援、拉动配合等;
2)面向班组:发挥基层班组长的管理效能,班组任务管理和派工;
3)面向一线生产保障人员:确保生产现场的各项需求,如料、工装刀量具的配送,工件的周转等等。
为提高产品准时交付率、提升设备效能、减少等待时间,MES系统需导入生产作业排程功能,为生产计划安排和生产调度提供辅助工具,提升计划的准.确性。
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。根据每个客户订单集中配货,并通过RGV配送到装配线,消除了线边仓。
离散制造企业在两道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。
提高质量是工厂管理永恒的主题,在智能工厂规划时,生产质量管理更是核心的业务流程。
质.量.保.证体系和质量控制活动必须在生产管理信息系统建设时统一规划、同步实施,贯彻质量是设计、生产出来,而非检验出来的理念。
质量控制在信息系统中需嵌入生产主流程,如检验、试验在生产订单中作为工序或工步来处理;质量审理以检验表单为依据启动流程开展活动;质量控制的流程、表单、数据与生产订单相互关联、穿透。
按结构化数据存储质量记录,为产品单机档案提供基本的质量数据,为质量追溯提供依据,构建质量管理的基本工作路线:质量控制设置-检测-记录-评判-分析-持续改进。
质量控制点需根据生产工艺特点科学设置,质量控制点太多影响效率,太少使质量风险放大。检验作为质量控制的活动之一,可分为自检、互检、专检,也可分为过程检验和终检。
质量管理还应关注质量损失,以便从成本的角度促进质量的持续改进。对于采集的质量数据,可以利用SPC系统进行分析。制造企业应当提升对QIS(质量管理信息系统)的重视程度。
七、生产无纸化
生产过程中工件配有图纸、工艺卡、生产过程记录卡、更改单等纸质文件作为生产依据。随着信息化技术的提高和智能终端成本的降低,在智能工厂规划可以普及信息化终端到每个工位。
结合轻量化三维模型和MES系统,操作工人在工位上刷RFID卡将可在HMI(人机交互界面)接受工作指令,接受图纸、工艺、更单等生产数据,可以灵活第适应生产计划变更、图纸变更和工艺变更。
设备是生产要素,发挥设备的效能(OEE—设备综合效率)是智能工厂生产管理的基本要求,OEE的提升标志产能的提高和成本的降低。
生产管理信息系统需设置设备管理模块,使设备释放出最高的产能,通过生产的合理安排,使设备尤其是关键、瓶颈设备减少等待时间。
在设备管理模块中,要建立各类设备数据库,设置编码,及时对设备进行维保;通过实时采集设备状态数据,为生产排产提供设备的能力数据;企业应建立设备的健康管理档案,根据积累的设备运行数据建立故障预测模型,进行预测性维护,大限度地减少设备的非计划性停机;要进行设备的备品备件管理。
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。
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,以及监控和数据采集系统的应用。
为了降低智能工厂的综合能耗,提高劳动生产率,特别是对于高能耗的用电单元,进行能源管理是非常有必要的。
采集能耗监测点(烘箱、变配电、照明、空调、电梯和重点设备)的能耗和运行信息,形成能耗的分类、分项、分区域统计分析,可以对能源进行统一调度、优化能源介质平衡,达到优化使用能源的目的。
同时,通过采集重点设备的实时能耗,还可以准.确知道设备的运行状态(关机、开机还是在加工),从而自动计算OEE。通过感知设备能耗的突发波动,还可以预测刀具和设备故障。此外,企业也可以考虑在工厂的屋顶部署光伏系统,提供部分能源。
科兴电器对烘箱、浇注设备、空调系统等耗能设备进行重点监控,对于非生产时间的能耗进行追溯,对生产线每个工位的能耗进行检测,将节能的责任分配到班组,从而节约能源。
十一、工业生产
企业在进行新工厂规划时,需要充分考虑各种安全隐患,包括机电设备的安全,员工的安全防护,设立安全报警装置等安防设施和消防设备。
同时,随着企业应用越来越多的智能装备和控制系统,并实现设备联网,建立整个工厂的智能工厂系统,随之而来的安全隐患和风险也会迅速提高,现在已出现了专门攻击工业自动化系统的病毒。
因此,企业在做智能工厂规划时,也必须将工业安全作为一个专门的领域进行规划。
十二、数字分析与应用
通过大数据中心可以查看生产线上各个设备和仪表的状态,但绝大多数离散制造企业还没有建立生产监控与指挥系统。
实际上,离散制造企业也非常需要建设集中的生产监控与指挥系统,在系统中呈现关键的设备状态、生产状态、质量数据,以及各种实时的分析图表。
数据是智能工厂建设的血液,在各应用系统之间流动。在智能工厂运转的过程中,会产生设计、工艺、制造、仓储、物流、质量、人员等业务数据,这些数据可能分别来自ERP、MES、APS、WMS、QIS等应用系统。
因此,在智能工厂的建设过程中,需要一套统一的标准体系来规范数据管理的全过程,建立数据命名、数据编码和数据安全等一系列数据管理规范,保证数据的一致性和准.确性。
总之,要做好智能工厂的规划,要从各个视角综合考虑。从投资预算、技术先.进性、投资回收期、系统复杂性、生产的柔性等多个方面进行综合权衡、统一规划,从一开始就避免产生新的信息孤岛和自动化孤岛,才能确保做出真.正可落地,既具有前瞻性,具有实效性的智能工厂规划方案。同时,还可以基于这些维度来建立智能工厂的评估体系。
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