適用于各類(lèi)鍛造設(shè)備的模塊化數(shù)字產(chǎn)品包

文／Jesper Mellenthin 博士·西馬克集團(tuán)

通過(guò)選用這套模塊化的數(shù)字化產(chǎn)品包，鍛造設(shè)備即可踏入數(shù)字化時(shí)代。幫助鍛造行業(yè)從數(shù)據(jù)中創(chuàng)造價(jià)值，并不斷提高工廠生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和能源效率。所有解決方案都可以組合在一起，并適用于任何一家供應(yīng)商的現(xiàn)有設(shè)備。

自由鍛和徑向鍛，其工藝過(guò)程和自動(dòng)化程度差異很大。有一些鍛造廠專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)定制化的單體鍛件，另一些鍛造廠則高度自動(dòng)化地大批量生產(chǎn)鍛件，因此他們對(duì)數(shù)字化系統(tǒng)的要求各有不同。對(duì)于單體件生產(chǎn)，由于相同生產(chǎn)條件的重復(fù)性較低，數(shù)字化和趨勢(shì)檢測(cè)尤其困難。生產(chǎn)過(guò)程，通常是一系列不同工藝步驟的復(fù)雜組合，而每一個(gè)步驟都對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響，不同的生產(chǎn)流程也會(huì)導(dǎo)致可類(lèi)比的質(zhì)量偏差，而一旦出現(xiàn)偏差則需要進(jìn)行補(bǔ)救。

因此擁有一套可靠的產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)來(lái)防止質(zhì)量失配，以及良好的質(zhì)量和能源認(rèn)證系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。而有規(guī)律地鍛造相同產(chǎn)品時(shí)，人工干預(yù)較少，此時(shí)機(jī)器數(shù)據(jù)采集模塊、自動(dòng)工藝分析模塊和一種以基于數(shù)據(jù)分析的持續(xù)工藝改進(jìn)模塊會(huì)發(fā)揮最高的價(jià)值。針對(duì)上述不同情況，西馬克集團(tuán)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的解決方案，可分階段逐步實(shí)施來(lái)滿足這些需求，并盡可能做到讓客戶投資小、收益大。通過(guò)增加更多的解決方案，并將各數(shù)字化模塊相組合，逐步提高數(shù)字化智能化程度是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的有效途徑。

西馬克信息管理診斷指示系統(tǒng)

信息管理診斷指示系統(tǒng)(簡(jiǎn)寫(xiě)為MIDIS+)運(yùn)行在設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)及其相應(yīng)的生產(chǎn)線控制之上，是生產(chǎn)線的大腦。

圖1 為鍛造行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了一套全面的模塊化解決方案

我們開(kāi)發(fā)這套系統(tǒng)使其滿足工藝的特定需求，處理從原材料交付和儲(chǔ)存到最終產(chǎn)品包裝和裝運(yùn)的整個(gè)過(guò)程。MIDIS+從ERP 企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)接收訂單，并管理短期和中期生產(chǎn)計(jì)劃。他提供了特定的配方，以便根據(jù)最終產(chǎn)品將所有生產(chǎn)步驟的設(shè)定值自動(dòng)傳遞到本地自動(dòng)化系統(tǒng)，還全流程地跟蹤材料，并將相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)與產(chǎn)品關(guān)聯(lián)起來(lái)，以便進(jìn)一步評(píng)估。提供詳細(xì)的產(chǎn)品報(bào)告和產(chǎn)品證書(shū)，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和能源消耗完全透明。雖然生產(chǎn)計(jì)劃和報(bào)告屬于辦公室層面的應(yīng)用，但其也與設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通訊交換產(chǎn)品的特定信息。這樣一來(lái)就可以對(duì)生產(chǎn)工具、故障中斷和材料進(jìn)行管理和跟蹤，為工藝過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)奠定基礎(chǔ)，一切始于MIDIS+，并在此得以繼續(xù)，或者進(jìn)一步結(jié)合西馬克集團(tuán)的其他數(shù)字化模塊獲得進(jìn)展。

ComForge?和 ForgeBase?鍛造工藝軟件

ComForge?和ForgeBase?都是西馬克集團(tuán)的鍛造工藝軟件，屬于是通過(guò)對(duì)單個(gè)鍛件計(jì)算最佳工藝參數(shù)(如道次表和爐溫設(shè)定點(diǎn))來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)的技術(shù)解決方案。雖然基本功能相似，但ComForge?專(zhuān)門(mén)用于徑向鍛，而ForgeBase?用于自由鍛。這些解決方案可以集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中，既可用于實(shí)際生產(chǎn)，也可以用作辦公層面的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、優(yōu)化和分析目的。

借助SMSMetrics 實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)分析

數(shù)字化的總體目標(biāo)是獲取現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并從中產(chǎn)生價(jià)值。這不僅適用于單個(gè)工藝步驟，也適用于整個(gè)生產(chǎn)線。雖然MIDIS+側(cè)重于針對(duì)產(chǎn)品的分析，并為工具使用、生產(chǎn)中斷原因、材料特性或最終產(chǎn)品質(zhì)量等元數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)，但SMS-Metrics 也從PLC 收集詳細(xì)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，將其(如果可用)與MIDIS+的數(shù)據(jù)相結(jié)合，并進(jìn)行實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)控。該解決方案具有可擴(kuò)展性和易維護(hù)性，針對(duì)不同生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際需求，已經(jīng)做了預(yù)配置，從第一天使用起就可以帶來(lái)切實(shí)的好處。

SMS-Metrics 提供預(yù)定義的集成式規(guī)則和儀表板功能，用于監(jiān)控過(guò)程分析的參數(shù)和結(jié)果。重點(diǎn)是自動(dòng)監(jiān)控機(jī)器數(shù)據(jù)，并在偏離正常情況時(shí)發(fā)出警報(bào)，這可以通過(guò)將產(chǎn)品信息與評(píng)估值關(guān)聯(lián)起來(lái)實(shí)現(xiàn)。

SMS-Metrics 針對(duì)所有領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化：

⑴生產(chǎn)模塊，為管理層提供所有鍛造壓機(jī)的總體生產(chǎn)率總覽，以及每臺(tái)壓機(jī)的更詳細(xì)的情況；

圖3 SMS Metrics 能源儀表板的客戶示例

⑵狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，專(zhuān)門(mén)為設(shè)備維護(hù)團(tuán)隊(duì)提供信息；

⑶能源管理模塊，專(zhuān)門(mén)為能源管理和工藝過(guò)程改進(jìn)團(tuán)隊(duì)提供信息；

⑷工藝模塊，專(zhuān)門(mén)為技術(shù)和工藝改進(jìn)團(tuán)隊(duì)提供信息。

這些不同的模塊基于西馬克公司的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并作為軟件即服務(wù)的內(nèi)容不斷擴(kuò)展——一部分是基于西馬克集團(tuán)不斷積累的經(jīng)驗(yàn)，一部分是與用戶溝通后的反饋結(jié)果。

另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法的輕松擴(kuò)展性，因?yàn)镾MS-Metrics 可以確保存儲(chǔ)干凈的數(shù)據(jù)。借助其他工具，例如來(lái)自西馬克數(shù)字化公司的AIXpert 可以直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)，并有助于以后直接集成人工智能。

智能警報(bào)管理系統(tǒng)

本地自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的極限值，評(píng)估、檢查工藝和機(jī)器數(shù)據(jù)。如果超過(guò)限值，則會(huì)生成相應(yīng)的警報(bào)，并在本地自動(dòng)化人機(jī)界面上顯示。

智能警報(bào)管理系統(tǒng)Smart Alarm 有助于處理有關(guān)工廠狀態(tài)信息，所有自動(dòng)化系統(tǒng)的警報(bào)消息都收集并永久存儲(chǔ)在這里。系統(tǒng)中集成了一些附加功能，如通過(guò)電子郵件或短消息發(fā)送警報(bào)通知、警報(bào)排除方法管理或警報(bào)原因分析。智能警報(bào)是一種軟件即服務(wù)(SaaS)的解決方案，仍在不斷開(kāi)發(fā)，并添加了其他功能。該軟件帶來(lái)了很多好處，包括更短的故障排除時(shí)間、更好的專(zhuān)業(yè)知識(shí)管理，以及通過(guò)改進(jìn)維護(hù)計(jì)劃而降低維護(hù)成本。

維護(hù)顧問(wèn)

維護(hù)顧問(wèn)是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的系統(tǒng)，可以通過(guò)電子方式組織和跟蹤維護(hù)工作。在大多數(shù)工廠，維護(hù)都是用手寫(xiě)的、單獨(dú)的、經(jīng)常令人困惑的筆記來(lái)跟蹤的，因此很難跟蹤和評(píng)估實(shí)際發(fā)生的事情。使用我們的方案，可以人工或通過(guò)基于時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、計(jì)數(shù)器或負(fù)載的觸發(fā)器來(lái)安排設(shè)備維保工作。對(duì)有計(jì)劃的維保內(nèi)容進(jìn)行可視化，并以數(shù)字方式跟蹤其執(zhí)行情況，以便日后進(jìn)行分析。

其好處是由于更好以負(fù)載為導(dǎo)向進(jìn)行規(guī)劃，損耗件的壽命更長(zhǎng)，由于清晰的時(shí)間表和提醒，使維護(hù)工作更可靠，以及基于網(wǎng)頁(yè)技術(shù)使用移動(dòng)設(shè)備直接在機(jī)器上進(jìn)行更高效地跟蹤。

電子文檔管理eDoc

以電子格式提供文件，使其易于查閱，并使得整個(gè)工廠從現(xiàn)場(chǎng)到單個(gè)部件一目了然。它有助于在所有設(shè)備中進(jìn)行智能快速導(dǎo)航，并通過(guò)設(shè)備樹(shù)、熱點(diǎn)圖和多功能搜索功能方便地識(shí)別零件。極大減少了搜索時(shí)間，避免了零件不匹配。相同的零件搜索功能，向用戶顯示零件是否在不同的位置使用，這有助于備件庫(kù)存的優(yōu)化，以及防止出現(xiàn)關(guān)鍵位置備件缺失。

數(shù)字化路線圖

正如各家鍛造設(shè)備和流程各有不同之處一樣，各家的數(shù)字化之路也各不相同。一般來(lái)說(shuō)，有兩種合理的方法：

一種通用的方法是基于數(shù)據(jù)開(kāi)始并持續(xù)改進(jìn)，在所謂的數(shù)字學(xué)習(xí)周期中，收集現(xiàn)有數(shù)據(jù)可能輔以額外的傳感器或MIDIS+系統(tǒng)，以數(shù)字方式跟蹤和規(guī)劃過(guò)程。重點(diǎn)是使用SMS-Metrics 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化和分析。與西馬克集團(tuán)專(zhuān)家一起建立KPI 關(guān)鍵指標(biāo)，并識(shí)別脫離正常狀態(tài)的偏差?？梢詫?duì)這些進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)在哪里可以改進(jìn)流程。發(fā)現(xiàn)的任何潛力點(diǎn)都要通過(guò)創(chuàng)建新規(guī)則和警報(bào)，加以分析和充分利用?？梢詣?chuàng)建額外的儀表板來(lái)顯示更多細(xì)節(jié)，并可以根據(jù)實(shí)際需要添加新的傳感器。

另一種方法是，如果已知系統(tǒng)存在有待利用的可優(yōu)化的潛力點(diǎn)，就可采取更有針對(duì)性的措施。這可能包括增加機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)間、能源效率、質(zhì)量或工藝效率。第一步，安裝SMS Metrics 以收集和存儲(chǔ)當(dāng)前過(guò)程數(shù)據(jù)，同樣的，基于現(xiàn)有的條件可補(bǔ)充其他傳感器或系統(tǒng)。此時(shí)，可以先給當(dāng)前性能畫(huà)一條基線來(lái)衡量后續(xù)優(yōu)化的成功與否。根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，西馬克專(zhuān)家以他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與鍛造廠的技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行過(guò)程分析并發(fā)現(xiàn)可以改進(jìn)的潛力點(diǎn)。另一種選項(xiàng)是采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)尋找影響因子。在最后階段，開(kāi)始持續(xù)改進(jìn)過(guò)程，確保任何發(fā)現(xiàn)的潛力點(diǎn)都得到持續(xù)開(kāi)發(fā)和舉一反三的利用。