如何有效的实施工业物联网与工业4.0

如何有效的实施工业物联网与工业4.0,第1张

一、将真实的加工制造连接到工业40

如果使用了工业40技术,一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化,同时将产量提高10%,库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。

工业40是一场工业的革命,目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。

工业物联网(IIoT)设备要想创建工业40生产制造环境需要注意以下5个方面。

在工业40中,对机器工具或一组机器的 *** 作,应该允许使用诸如智能手机或平板电脑这样的智能设备进行简单的连接。

1分布式智能

这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中,加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴,而不是从一个中央处理单元(CPU)来处理所有的动作。

2快速连接

在决定应该使用现场总线的什么功能时,应该看一下生产平台是否支持例如OPC UA(来自于OPC基金会)这样的标准。消除不同供应商系统的障碍,而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。

3开放标准和系统

开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成,并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。

4实时数据整合

可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据,支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更,以实现产品满足特定客户需求的愿景。

5自适应性

科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。

二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行

工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备(从传感器到大规模控制系统)、数据和分析之间提供更好的连接性,Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据,分析有助于做出更明智的决策。

物联网主要包括4个基本元素实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接,以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息,其结果是让人们做出精明的决策。

关于智能工厂的3个思考

在决定实施工业40之前,要对智能工厂提出的3个问题是:

1你是否想要自动完成快速的产品转换,以及对市场需求的响应更好?

2你是否想通过识别出可以进行持续改进的区域来提升你的设备综合效率(OEE)以及生产总产量?

3你是否想要根除浪费,例如能源、原材料和闲置时间?

在确定和完善真实世界里智能工厂的目标之后,采用基于PC控制的硬件和软件有助于帮助你早日成功。

三、为什么要部署工业物联网?

因为在工业世界里普遍使用了联网的传感器而比商业的物联网(IoT)更加先进,这些传感器就是物联网里面的“物”。数以亿计的联网的有线及无线压力、液位、流量、温度、震动、声波、位置、分析仪表以及其他传感器被用于工业领域,而且每年以数百万台的速度增加,为工厂提供了更多的监控、分析和优化。

IIoT通过将传感器连接到分析和其他系统中,来自动提高性能、安全性、可靠性和能源效率,具体方式为:

1从传感器上采集数据比以往经济有效得多,因为传感器很多都是电池供电和无线通讯的

2使用大数据分析和其他技术将这些数据翻译成可以理解的信息。

3将这些可 *** 作的信息在正确的时间呈献给正确的人员,要么是工厂人员,要么是远程专家。

4如果工作人员采取了正确的 *** 作,将带来性能上的提升。

四、基于平台的工具克服了IIoT的复杂性

基于平台的方式提供了一种灵活的硬件架构,可以部署在许多不同的应用场合中,消除了硬件的复杂性,并让每一个新的问题基本上都成为软件方面的挑战。系统设计师选择的平台应该基于一个对信息技术(IT)友好的 *** 作系统(OS),这样它们可以安全地进行供给和配置,进而来正确地认证和授权用户维护系统的整体性,并让系统最大程度地可用。

五、基于数据的工业物联网

如果没有数据,就没有大数据、云和分析功能,也没有区别于物联网(IoT)的工业物联网(IIoT);PI北美组织的副总监Carl Henning说,IIoT中的“物”造就了IoT中的“物”。IIoT需要开放的标准,以太网和软件标准可以为控制和制定决策所需要的信息提供数据。

其中一部分)时,大多数人认为最有用的特性是实时功能。

六、优化布线是提升工业物联网性能的基石

通过将信息、自动化、以及运行在工业物联网上的生产系统之间不断融合,物联网正在积极地影响着未来的工业自动化,Softing 有限公司市场部副总裁Mark Knebusch指出。随着以太网速度越来越快,电缆系统的集成更加重要,而电缆的认证有助于提升工业网络的性能。

物联网与工业物联网、工业40的概念既有交集也有差异。物联网强调的是将生活和生产中一切硬件设备的连接;工业物联网是指在工业环境下,生产设备和产品的连接;工业40则涵盖整个制造生态系统。

随着工业化与信息化的深度融合,企业内部及企业间生产控制系统和生产管理系统互联互通的需求渐增,通过接入网络进而达到提高产品质量和运营效率的需求更为强烈,工业物联网应运而生。

工业物联网将生产过程的每一个环节、设备变成数据终端,全方位采集底层基础数据,并进行更深层面的数据分析与挖掘,从而提高效率、优化运营。

与物联网在消费行业的应用不同,物联网在工业领域的基础已经存在了几十年。如过程控制和自动化系统、工业化以太网连接和无线局域网(WALN)等系统已经在工厂运行多年,并接连可编程逻辑控制器(PLC)、无线传感器和射频识别技术标签(RFID)。但是在传统工业自动化环境下,一切都只是发生在工厂自己的系统里,从来没有与外部世界连接。

工业物联网相较于传统工业自动化有以下四个特点:

数据收集范围:工业物联网利用RFID、传感器、二维码等手段随时获取产品从生产到销售到最终用户使用各个阶段的信息数据,而传统工业自动化的数据采集往往局限于生产质检阶段。

互联传输:工业物联网利用专用网络与互联网相结合的方式,实时准确地传递物体信息,对网络依赖性更高,更强调数据交互。

智能处理:工业物联网综合利用云计算、云存储、模糊识别、神经网络等智能计算技术,对海量数据和信息进行分析和处理,并结合大数据技术,深入挖掘数据价值。

自组织与自维护:工业物联网的每个节点为整个系统提供自己处理获得的信息或决策数据,当某个节点失效或数据发生变化时,整个系统会自动根据逻辑关系做出相应调整。

工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集或控制传感或控制器以及泛在技术、移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节,从而大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上,工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点

以智能工厂为例

在中国当前政策利好的环境下,未来15年仅在制造业,工业物联网就可创造1960亿美元的累计GDP增长。同样在新基建的推动下制造业企业有了更多值得期待的地方。

目前工厂自动化程度已经达到较高的水平,设备可以昼夜不停生产,企业人工成本下降了25%~30%。但是智能制造不等同自动化,工业互联网技术的潜力还显示在追求更高价值上,比如良率改善、数据决策等方面。

从发展趋势来看,智慧化转型已经成为社会各界共识,但并不是所有企业都像大企业那样具有较高的信息化基础和资本支撑。运营成本、技术难题、数据割裂以及资金问题成为了把企业挡在信息化浪潮之外致命壁垒,如何把企业扶上云端,成为了关键。

“企业搭建数字化平台,必须打好信息化地基,只要在信息化的基础上,才可以结合互联的平台采集数据,通过分析平台给企业带来价值。”图扑软件某负责人说道。

那么如何将SMT/PCB行业较高的自动化与优秀的信息化管理相融合,基于 Hightopo 给出可以提高制造的信息化能力的解决方案。

智慧管理运作方式

通过工业监控系统,展现SMT贴片厂机械的实时运作状态。通过2D面板与3D模型结合,展示出设备的具体数据,例如贴片机的抛料数、工作时间、吸取数和产量;SPI监测出的良品数量和直通数量以及总产量,保证对印刷工艺的验证和控制;也包括自动光学检查(AOI)中监测PCB上各种不同的错装和缺陷的产品数量。产线上每小时的良率会直接传到可视化平台,如果良率低于设定的目标水平,就会驱动管理进行改善。硬件与软件结合,将“互联网+物联网+大数据+自动化设备”相互融合形成自我驱动效应。

智慧管理可视化系统通过对每一台设备数据进行整合,分析处理。形成产量、设备使用率和抛料率的统计,并且与历史数据组成直观的数据趋势图。为管理者提供可靠的数据,及时调节生产节奏提高生产效率反思工厂运作中的瑕疵与不足。利用平台和数据的驱动,将资源有效整合在一起,避免了信息不对称造成的资源浪费,为生产提供了有力支撑。

同样,智慧管理不应只体现在一体化的生产流程上,当人力需求减少的情况下,新技术则更应该为人服务,如工厂可视化平台可以显示出智能工位、 *** 作员的轨迹等数据。动态的展现方式,也促使管理者做出高效且更人性化的管理措施。

扩展

图扑软件(Hightopo)是由厦门图扑软件科技有限公司独立自主研发,基于HTML5标准技术的Web前端2D和3D图形界面开发框架。非常适用于实时监控系统的界面呈现,广泛应用于电信网络拓扑和设备管理,以及电力、燃气等工业自动化 (HMI/SCADA) 领域。Hightopo 提供了一套独特的 WebGL 层抽象,将 Model–View–Presenter (MVP) 的设计模型延伸应用到了 3D 图形领域。使用 Hightopo 您可更关注于业务逻辑功能,不必将精力投入复杂 3D 渲染和数学等非业务核心的技术细节。

多年来数百个工业互联网可视化项目实施经验形成了一整套实践证明的高效开发流程和生态体系,可快速实现现代化的、高性能的、跨平台桌面Mouse/移动Touch/虚拟现实VR图形展示效果及交互体验。

想要抓住未来的商业趋势,就要认清商业的发展变化的规律,因为每隔10年,市场都会发生一次大的变革,能够提前觉察到趋势的人,都可以通过提前布局抢占先机。

如在PC时代流量红利期,可以靠电商平台和流量红利,颠覆实体的获客方式和销售方式,所以在15年前布局电商的都抓住了趋势。

但到了互联网下半场,流量红利消失以后,想要生存和发展,必须要提前布局,打造个人IP、通过粉丝去实现持续盈利。

从互联网的发展对商业的影响变化,可以看出、想要成功不但是靠努力、趋势也很重要。所以想要抢占未来10-30年的机会,必须要认清下一个趋势,抓住物联网时代的机遇。

1、获客入口与消费场景的变化

2、物联网时代的购物场景

3、物联网的交互场景和消费场景



不论是在传统商业模式中,还是在PC、移动互联网,以及物联网时代,主要是在抢占用户的入口,通过改变人的消费习惯,而颠覆整个商业生态。

以传统商业未来,想要获得更多的客户,主要看的是实体店的位置,想要让业绩倍增,最快的方式就是连锁。只有获取的客户多了,才能通过规模效应,降低供应链成本,提升品牌溢价能力。

当人们都沉浸在渠道为王的时代中,聪明的人已经开始布局互联网。就如在1990年—2000年期间,做电器起家的电商平台一样,在线下肯定是无法与当时的、线下家电零售大佬抗衡,但借助互联网的优势,就可以颠覆传统市场。

因为线上通过一个平台,就可以获取全国各地的流量,不需要开连锁,一样可以实现连锁效果,可以通过网络作为最大的入口。那么积累大量用户以后,不但可以通过卖货盈利,而且可以通过金融、物流赚钱。

在流量红利期不但平台可以颠覆传统的商业巨头,普通人一样可以借助红利,借助电商平台,实现逆袭,在15年前就布局电商的人,商人几乎都赚的盆满钵满。


那么当人们还沉浸在搜索信息流和平台电商的时代,新的商业形态又兴起了。就是以内容为王,带动商业的发展时代。

因为当市场上产品泛滥成灾,人们满足了物质需求以后,开始追求精神需求。那么这个时候消费者更多会停留在内容场景,看文章、视频,那么社交媒体平台就是最大的入口,算法就是新的机遇。

这个时期不论做电商的还是,做实体的,都需要借助内容信息流去获客引流,吸引粉丝,塑造IP,实现持续的变现。

就如近2年,大家都在做短视频、直播带货,都是在通过内容入口,改变购物场景和商业形态。但任何趋势和机遇,都并非一劳永逸,短视频直播带货,很快也会成为过去。



在未来最大的获客入口以及购物场景,不会局限于互联网平台,而是在物联网,未来每个可以通电、联网的机器,都将成为新的获客入口和消费场景。

那么未来的获客入口和商业形态,会出现这3种发展方向:物联网与入口,物联网与传感器,物联网与实体和后端工厂结合。

随着物联网的兴起,第一代物联网的购物场景,是通过物联网硬件为入口,通过APP作为使用平台,积累大量客户以后,可以把APP作为购物场景。

就是所有的物联网硬件电器,在使用之前都需要下载一个APP,把消费者导入APP以后除了获取用户的使用数据、以及用户反馈信息。而且可以通过APP,为消费者提供各种生活需求产品。

比如我们买了个烤箱、可以通过烤箱为入口,获取用户数据,不但可以推荐给消费者推荐其他的智能家居,而且还可以围绕消费需求,推荐和烤箱相匹配的产品。

就是通过前端引流,把产品作为入口,通过后端整合产业链,通过经营人,根据人的需求提供一系列的服务,是目前的趋势。



到了物联网购物场景的第二代,获客入口和购物场景就是智能硬件、不再需要APP,更不需要导流,智能硬件可以通过物联网和传感器、判断用户的购物需求。

在未来我们如果购买生活物资,那么最大的入口和消费场景,可能会是冰箱、冰柜而不是手机,这种购物场景会类似于现状送牛奶的一样。

就是冰箱等物体联网以后,可以通过传感器,了解到我们每个家庭或个人的消费情况,你冰箱里没有牛奶了,冰箱可以感应的到。

同时也会根据我们如此的消费和生活习惯,判断不同家庭消费数据,根据数据精准配送,匹配需求。



那么在未来物联网也会直接与实体结合,打破传统的电商购物场景,因为未来大多数厂家会直接与终端店合作,做个性化定制、个性化服务。

实体是获客入口和体验场景、物联网是数据收集的端口,工厂可实现智能化个性化生产。

比如我们想要购买一双鞋子,可以直接在同城的实体店,依托智能硬件,通过物联网和传感器,收集数据,可以把尺码和需求,通过物联网把大数据传输给智能工厂。

智能工厂可以根据人的需求,做个性的话定制,产品制造生产出来以后,会根据数据直接匹配配送给消费者,先有需求再做生产,让需求和供给精准匹配。

不会像现在的电商一样,需要在平台烧钱,打价格战,抢占有限的市场资源,而是从消费需求到智能工厂,让数据去解决销售环节中的痛点和问题。


在过去的20年,入口的竞争主要是电脑屏和手机屏,在未来30年的竞争入口将是 汽车 屏。这是因为车联网(物联网)和人工智能的兴起,未来不需要驾驶 汽车 ,那么在车上的时间人们就会去社交、去获取信息。

从移动互联网时代就可以看出这一点,人们有了智能手机以后,社交和获取信息的方式变了,直接会颠覆商业的精准格局。

因为当人们的时间都停留在手机上、消费内容、社交互动的时候、视频电商、内容电商、直播电商、社交电商就兴起了。

那么在物流网时代也是如此,如果人们的大量空闲时间不需要驾驶 汽车 ,那么 汽车 屏就是未来的社交平台、获取信息的渠道。就像现在人们坐地铁、不需要开车的时候,都会玩手机一样。

由此可见,在物联网时代,家庭消费将与智能家居入口结合、定制消费将与实体店结合,户外消费将与 汽车 屏结合。

一、对设备进行接入评估,确定设备数据是否可以被采集
一般来说,目前大多数工厂都已经实现了自动化能力,设备通过PLC、CNC等仪表仪器进行数据展示获取,因此对于这部分设备来说,想要实现联网,可以用工业网关进行接入。
以Ruff物联网智能网关为例,Ruff网关与车间设备PLC连接,并将数据进行协议转化和处理后发送到云端,其中涉及到的主要连接协议包括Modbus-RTU等传输协议,而自动化数据采集方式则包括通讯串口、以太网、RS-485等。
当网关进行顺利的连接之后,网关的一端进行设备PLC数据的采集,采集到本地之后,网关会进行初步的数据筛选和处理,将由价值的数据再从另一端口上传到云端或者客户指定的服务器上,从而实现设备数据的采集和传输。
同时,也会遇到另外一种情况,就是工厂的设备完全没有自动化的能力,纯粹属于一台物理机器,如果想要实现联网,则需要借助传感器来实现,用传感器来采集设备的各维度数据,再通过网关进行采集和传输。
二、设备数据联网,实现生产过程实时监控
当设备数据通过工业网关采集上传到云端或者服务器之后,下一步骤就是针对这批设备数据进行分析处理。
以设备宝为例,采集上来的数据可以立马获取工厂生产监控情况及设备异常告警信息,包括实时查看生产线的运行状况及产量信息,实现对工厂生产状况的实时监控。此外,工厂管理者也可以通过手机端远程查看生产状况,保证工厂的实时运行情况都被监控和管理。
除了生产信息获取,设备的异常监控也可以通过设备联网实现。联网之后,通过物联网技术手段,可以将设备的各项标准参数数据进行监控,超过标准范围的异常数据将被预警,管理者通过手机端获取异常预警通知,从而避免意外故障带来的生产损失。
目前,大多数工厂都选了IoT云平台来存储及处理设备数据,例如百度云针对物联网领域推出的天工物联网平台,就是一站式全托管的物联网云平台,实现设备数据的处理计算、存储以及可视化的展示与分析等。
而如果客户针对设备数据具有高度安全性保密性要求,也可以采取私有化部署的方式,进行数据的存储与管理。
三、终端化设备数据展示,实现工厂管理数字化
设备数据从PLC到网关,再从网关到云端,最后云端经过处理分析之后,再把数据展示到终端设备上,比如手机端、PC端、LED大屏等等。
当数据通过云平台的分析处理之后,我们通常可以获取工厂生产统计信息、生产效率信息以及工段或车间数据对比等工厂生产信息。
以生产统计为例,工厂管理者可以通过手机端的APP获取到生产效率统计信息,包括设备生产线的开机率、停机时长、停机次数等实时统计,从而判断工厂生产效率水平及影响生产效率的原因。
其次可以获取工厂产量统计信息,包括生产产量、良品率以及各个班组、产品规格等实时精确统计,保证生产计划的实时交付及工人考核的精确性。
目前,终端数据展示主要以手机端和PC端两种形式为主,在一些工厂的车间及生产线上,也会有生产看板大屏,工厂管理者既可以通过手机端进行实时查看工厂各项数据,也可以通过现场生产看板进行当前生产数据查看。


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: https://outofmemory.cn/dianzi/12998850.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-05-29
下一篇 2023-05-29

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存