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趨勢(shì)∣兩片罐智能化生產(chǎn):邁向無人工廠不可錯(cuò)過的時(shí)代列車——中國制造2025戰(zhàn)略下對(duì)制罐業(yè)發(fā)展的思考

轉(zhuǎn)載 2017-10-27

當(dāng)前,兩片鋁罐生產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高速、高自動(dòng)化生產(chǎn),9個(gè)人便可以管理一條2400罐/分鐘的高速生產(chǎn)線,可以說在速度和自動(dòng)化方面的提升空間上幾乎走到了盡頭。與此同時(shí),這個(gè)看似無懈可擊的傳統(tǒng)行業(yè)卻也因工作環(huán)境艱苦而面臨專業(yè)技術(shù)人員青黃不接的問題,讓兩片罐智能化生產(chǎn)的趨勢(shì)在遠(yuǎn)方若隱若現(xiàn)。

簡而言之,人工智能的加入對(duì)兩片罐生產(chǎn)有兩大益處,一是降低對(duì)熟練操作和維修人員的數(shù)量需求,二是促進(jìn)行業(yè)對(duì)未來無人工廠發(fā)展的重新思索。 


兩片罐智能線控理論的思考(智能瓶頸分析理論的建立)

科技的進(jìn)步,以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,讓兩片罐生產(chǎn)線線控系統(tǒng)中央控制器的功能有了巨大提升,使我們可以實(shí)施很多以前無法想象的控制模式。再加上各生產(chǎn)企業(yè)為了充分消除生產(chǎn)線硬件上的瓶頸因素,已經(jīng)對(duì)設(shè)備機(jī)臺(tái)進(jìn)行了充分考慮,生產(chǎn)線瓶頸變得不固定,也讓智能瓶頸分析理論應(yīng)運(yùn)而生。

兩片罐生產(chǎn)線瓶頸可分為生產(chǎn)瓶頸、設(shè)備瓶頸、成本瓶頸。


生產(chǎn)瓶頸 系統(tǒng)自動(dòng)分析并找出生產(chǎn)線的生產(chǎn)瓶頸所在,涉及以下兩個(gè)方面。

一方面,系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整生產(chǎn)線各工序機(jī)臺(tái)的運(yùn)行速度(速度自動(dòng)匹配)。首先,設(shè)定生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行速度;其次,設(shè)定單設(shè)備最高速度;第三,設(shè)定單設(shè)備最低速度;第四,設(shè)備實(shí)際運(yùn)行速度動(dòng)態(tài)調(diào)整;第五,平衡各工序設(shè)備的速度匹配;第六,使用緩沖來平衡生產(chǎn)線的動(dòng)態(tài)節(jié)拍;第七,減少木桶效應(yīng)。

另一方面,建立簡單的模型并用Simulink來仿真生產(chǎn)線動(dòng)態(tài)瓶頸分析的方法。使用一個(gè)簡單的模型來模仿生產(chǎn)線的動(dòng)態(tài)運(yùn)行。模型非常簡單,只是使用設(shè)備A、B、C和設(shè)備之間的傳輸空間設(shè)定來考慮問題。如果需要將其擴(kuò)大到整個(gè)生產(chǎn)線的仿真,實(shí)際上就是增加不同設(shè)備和數(shù)量到模型而已,基本控制方法沒有太大改變。

通過這個(gè)簡單的模型可以實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能:一是各機(jī)臺(tái)速度的動(dòng)態(tài)調(diào)整,二是生產(chǎn)瓶頸的動(dòng)態(tài)跟蹤。


設(shè)備瓶頸 系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)分析出生產(chǎn)線各設(shè)備的設(shè)備瓶頸。根據(jù)前述模型的建立,說明這個(gè)部分一樣可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和分析加以利用,主要包括以下三點(diǎn):近期需要重點(diǎn)關(guān)注的設(shè)備;該設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定現(xiàn)象;處于生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)備(沖杯、拉伸、彩印、縮翻)。


成本瓶頸 相信各種ERP軟件比我們考慮的更專業(yè)更全面。從控制系統(tǒng)的角度考慮,應(yīng)在必要的時(shí)候降低能耗,主要包括以下兩點(diǎn):設(shè)備等待期間節(jié)能;滿足要求的情況下傳輸過程降速節(jié)能。 

兩片罐智能設(shè)備實(shí)施的思考


PHM理論 故障預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,它是綜合利用現(xiàn)代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的最新研究成果而提出的一種全新的管理健康狀態(tài)的解決方案。

PHM理論有以下三種方法。一種是基于模型的預(yù)測(cè)方法。在不太復(fù)雜的系統(tǒng)內(nèi)可以完全通過模型來準(zhǔn)確預(yù)測(cè),不同的技術(shù)團(tuán)隊(duì)有不同的建模方法和水平,不過建立準(zhǔn)確的模型很難。

另一種是基于真實(shí)數(shù)據(jù)積累的預(yù)測(cè)方法。必須說明的是,這個(gè)方法需要大量的數(shù)據(jù)積累,一般不單獨(dú)使用。

還有一種是模型和數(shù)據(jù)積累共同運(yùn)用的預(yù)測(cè)方法。這個(gè)預(yù)測(cè)方法也許是使用最多的。同時(shí)還有基于信息物理系統(tǒng)(CPS)的預(yù)診斷與健康管理。CPS有5C的架構(gòu)和體系概念,有興趣的可以自行學(xué)習(xí)。

PHM理論在國外歷史悠久,美國軍方最早提出并使用該技術(shù),如今在民航客機(jī)、大型水壩、核電站、汽車制造等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在國內(nèi)雖然起步較晚但發(fā)展很快,現(xiàn)已開始逐漸進(jìn)入各個(gè)制造行業(yè)。


兩片罐主設(shè)備PHM的實(shí)施 首先是建立模型(智慧空間的建立)。對(duì)生產(chǎn)線主要設(shè)備進(jìn)行建模,包括沖杯、拉伸、彩印、縮翻、碼垛,需要采集數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行必要的訓(xùn)練。使用PHM的模式進(jìn)行設(shè)備的故障預(yù)測(cè)和過程產(chǎn)品的質(zhì)量趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

其次是數(shù)據(jù)采集的處理,需要對(duì)生產(chǎn)線主要設(shè)備進(jìn)行完善的數(shù)據(jù)采集和處理。

第三,故障趨勢(shì)預(yù)測(cè)。在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)齊全的情況下可以對(duì)各種不同的故障趨勢(shì)進(jìn)行分類預(yù)測(cè)。

第四,質(zhì)量趨勢(shì)預(yù)測(cè)。在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)完整和大量數(shù)據(jù)積累的情況下,可對(duì)過程產(chǎn)品的質(zhì)量趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

第五,人機(jī)接口的結(jié)果輸出。可以使用各種方法將預(yù)測(cè)結(jié)果輸出到電腦或者手機(jī)上。可以使用人感知最強(qiáng)烈的方式進(jìn)行表述,如使用圖表、百分比等方式表述預(yù)測(cè)結(jié)果。如果希望更加深入了解甚至可以觀看數(shù)據(jù)波形,總之輸出的方式多種多樣。


PHM實(shí)施的益處 長期從事兩片罐設(shè)備維修管理的工程師都很清楚PHM會(huì)帶來什么好處,他們心里的苦和累就可以說明一切。同時(shí),長期從事現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的生產(chǎn)基層管理者應(yīng)該清楚過程產(chǎn)品質(zhì)量趨勢(shì)預(yù)測(cè)的好處。


兩片罐智能現(xiàn)場(chǎng)物流的實(shí)施


合理規(guī)劃 合理規(guī)劃廠房及倉儲(chǔ)的位置及空間。

AGV的使用 Automated Guided Vehicle(AGV)是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置,能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛,具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車,是一種工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車,以可充電之蓄電池為其動(dòng)力來源。可以有效減少叉車工的數(shù)量。AGV小車和對(duì)應(yīng)的方案非常成熟,主要涉及成品自動(dòng)入庫(小車自動(dòng)循環(huán)裝卸)和輔料自動(dòng)輸送(小車定時(shí)循環(huán)轉(zhuǎn)送)。


智能倉庫的應(yīng)用 目前,國內(nèi)已經(jīng)有非常成熟的智能倉儲(chǔ)解決方案,此處不再贅述。 

注:故障預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics andHealth Management, PHM) 理論定義和(AutomatedGuided Vehicle,簡稱AGV) 說明均來源于百度百科。

經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自罐言蓋語


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