前言

其實(shí)，智能集成并非像市場(chǎng)上那些宣傳的聲音那樣似乎很容易，事實(shí)上，將數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)連接也非易事，基于APROL的數(shù)據(jù)平臺(tái)，我們邁向塑料工廠智能化的第一步。

從市場(chǎng)上的各種塵囂而上的概念、架構(gòu)、平臺(tái)來看，似乎我們已經(jīng)離智能制造不遠(yuǎn)了，仿佛就在明天，然而，這并非現(xiàn)實(shí)，當(dāng)很多企業(yè)給我們鼓吹各種平臺(tái)的時(shí)候我們能否理性？事實(shí)上，我們第一步尚未完成，如何讓設(shè)備互聯(lián)？讓數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)透明？我們?cè)摬杉男?shù)據(jù)？又該如何進(jìn)行基礎(chǔ)的顯示、報(bào)警這些基本功能實(shí)現(xiàn)？

圖1-典型的塑料工廠

我們?nèi)匀幻鎸?duì)很多問題

通過對(duì)包括塑料、包裝等一些工廠的前期調(diào)研及項(xiàng)目實(shí)施，在中國(guó)很多工廠的數(shù)字化根基尚較弱，實(shí)現(xiàn)全局的智能制造需要較長(zhǎng)的過程，這些問題包括以下幾個(gè)方面：

■數(shù)據(jù)無法打通，尤其對(duì)于老舊設(shè)備而言，甚至沒有數(shù)據(jù)接口

■缺乏精益生產(chǎn)能力，無法對(duì)自身生產(chǎn)流程進(jìn)行量化，并制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等精益能力。

■生產(chǎn)過程追溯依靠人工記錄，低附加值作業(yè)，可靠性不高

■缺少實(shí)時(shí)的車間設(shè)備運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，影響生產(chǎn)決策、客戶溝通成本高

■車間信息孤島嚴(yán)重，ERP無法獲得車間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)聯(lián)通是第一步

事實(shí)上，必須先做到第一點(diǎn)，將數(shù)據(jù)采集上來，優(yōu)化必須基于有效的、結(jié)構(gòu)性、實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)（帶有時(shí)間戳的數(shù)據(jù)），APROL是一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，用于將機(jī)器狀態(tài)、能耗、基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的維護(hù)、生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫，供工廠報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表，以及在未來大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量分析、客戶應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)反饋與分析，這些優(yōu)化級(jí)的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

圖2-APROL實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集第一步

信息化與自動(dòng)化世界的橋梁？

事實(shí)上，在OICT融合這一大的潮流下，我們討論今天的智能制造，必須考慮IT與OT的融合，而這個(gè)融合需要一個(gè)既懂IT又懂OT，也即，它像一個(gè)翻譯，為IT所需的數(shù)據(jù)分析提供各種數(shù)據(jù)類型/方法的訪問，又要懂得自動(dòng)化，去訪問數(shù)字信號(hào)、總線以及在PLC中的變量與機(jī)器內(nèi)部數(shù)據(jù)。

如何讓生產(chǎn)線與ERP能夠更好的協(xié)作，這并非簡(jiǎn)單的事情，很多時(shí)候，ERP主要擔(dān)任的是客戶、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈這些更傾向于管理組織任務(wù)的應(yīng)用單元，具有復(fù)雜的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，而生產(chǎn)系統(tǒng)則類似于另一個(gè)世界，它強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性，關(guān)注的數(shù)據(jù)是速度、扭矩、溫度這些信號(hào)，信號(hào)與信息并非是對(duì)等的，盡管他們都實(shí)現(xiàn)了物理意義上的“數(shù)字化”，但在數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用上，他們尚未真正有良好的集成，這也是為什么今天，“Smart Factory”這樣的概念能夠興起的原因—因?yàn)椋麄冎g的銜接需要協(xié)同，而協(xié)同卻是最難的。

圖3-貝加萊APROL塑料工廠集成方案案例

ERP若要有效的組織生產(chǎn)，制定生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品，并交由誰來生產(chǎn)，以及如何生產(chǎn)這些問題，必須借助于與機(jī)器、系統(tǒng)的互動(dòng)才能更為有效，并能及時(shí)動(dòng)態(tài)的進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，但是，盡管很多企業(yè)有ERP系統(tǒng)，但是，管理系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)仍然是脫節(jié)的，生產(chǎn)計(jì)劃必須通過手動(dòng)報(bào)表下發(fā)到生產(chǎn)車間，再到產(chǎn)線，而對(duì)于產(chǎn)線而言，其生產(chǎn)數(shù)據(jù)也通過手動(dòng)報(bào)表反饋給管理中心。

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因在于ERP的實(shí)施和自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施并非是同時(shí)進(jìn)行的，他們各自并為考慮對(duì)方系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的需求，以及如何實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的采集，如何解決這些問題呢？

APROL PDA提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

顯然，在ERP和產(chǎn)線設(shè)備之間，應(yīng)該有一個(gè)理解兩者特點(diǎn)和需求的協(xié)調(diào)者，它必須具有兩者共性，即 ，要能像ERP那樣采用開放的架構(gòu)設(shè)計(jì)，例如：支持多種開放的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、支持各種訪問機(jī)制、信息安全機(jī)制等，但另一方面，它還得擁有產(chǎn)線設(shè)備控制系統(tǒng)所具有的總線互聯(lián)能力、數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、并且支持各種開放的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)能力。

圖4-APROL應(yīng)用于塑料工廠（擠出工廠）

APROL PDA可以扮演這樣的角色，它是基于高可靠的工業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)，并具有Linux的開放性平臺(tái)，支持IT技術(shù)支持的各種訪問，因此，APROL PDA功能成為了基礎(chǔ)的功能來實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的采集。

（1）塑料工廠能源監(jiān)測(cè)

塑料工廠是能耗大戶，注射熔膠都是需要?jiǎng)恿εc加熱，因此，如何監(jiān)控能源并優(yōu)化對(duì)于整體成本降低還是比較重要的，由于采用的是共享技術(shù)的平臺(tái)架構(gòu)，APROL的EnMon可以由共同的數(shù)據(jù)訪問來實(shí)現(xiàn)對(duì)PDA數(shù)據(jù)的應(yīng)用，也可以獨(dú)立的運(yùn)行針對(duì)能源數(shù)據(jù)的采集，另外，塑料擠出生產(chǎn)線也是一個(gè)功耗較大的行業(yè)，如何節(jié)能具有重大的意義，APROL EnMon為工廠能源管理提供了一個(gè)“眼睛”—可以將每個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)中的能耗問題進(jìn)行分析，例如：對(duì)加熱時(shí)間的調(diào)用會(huì)讓系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，某個(gè)班次在產(chǎn)品更換訂單的過程中加熱裝置處于加熱狀態(tài)，或者過度的加熱對(duì)產(chǎn)品造成的質(zhì)量損失，這些都可以由系統(tǒng)的電子報(bào)表觀測(cè)到，并對(duì)生產(chǎn)的改善給予基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

能源是一個(gè)工廠的生命之源。這里的EnMon能夠?qū)γ織l生產(chǎn)線的電壓、電流等參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且還提供了個(gè)性化的月度報(bào)表。報(bào)表是EnMon的核心。目前提供了每條生產(chǎn)線，每一班，每一個(gè)訂單的能耗產(chǎn)量報(bào)表，能夠讓客戶充分了解到目前的設(shè)備能耗如何，并且做好生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整。

圖5-能源消耗報(bào)表

（2）生產(chǎn)派工與產(chǎn)線報(bào)工功能

由管理系統(tǒng)向產(chǎn)線的生產(chǎn)計(jì)劃指令也可以通過APROL平臺(tái)分發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)的產(chǎn)線上現(xiàn)場(chǎng)HMI可以為生產(chǎn)線提供一個(gè)類似于看板的終端，這些派工信息將從這里提供給現(xiàn)場(chǎng)操作人員來接受任務(wù)，并且，通過這個(gè)終端的采集，來自于產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)也會(huì)反饋給管理系統(tǒng)。

（3）質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量控制是聯(lián)塑提供的系統(tǒng)非常重要的功能，如何讓質(zhì)量信息更為及時(shí)的發(fā)送給管理系統(tǒng)，以便及時(shí)的工藝調(diào)整或者設(shè)備的調(diào)整，這些都會(huì)由產(chǎn)線設(shè)備來提供參數(shù)支持，在確定的批次、班組、設(shè)備、確定的時(shí)間上相關(guān)的參數(shù)如加熱溫度、電流等參數(shù)都會(huì)為生產(chǎn)工藝人員提供清晰的支持。

結(jié)合主機(jī)的稱重裝置，當(dāng)“米重”超出預(yù)定的偏差時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，并與噴碼機(jī)所噴條碼信息關(guān)聯(lián)，以便不良品的追溯；

對(duì)于“首檢”和“巡檢”的不良情況，則只能由品管人員“復(fù)位確認(rèn)”，有必要時(shí)發(fā)送通知短信到相關(guān)人員。

（4）產(chǎn)能分析報(bào)表

對(duì)于工廠經(jīng)理可以從產(chǎn)能分析報(bào)表這個(gè)功能里對(duì)整個(gè)產(chǎn)線的設(shè)備以及其狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)全局的了解，以便在制定生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)候合理的分配產(chǎn)能以及對(duì)設(shè)備本身的生產(chǎn)能力進(jìn)行評(píng)估，對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行平衡，這對(duì)于原來閱讀報(bào)表的工廠經(jīng)理而言，大大的方便了他們的工作。

（5）APROL實(shí)現(xiàn)IIoT邊緣節(jié)點(diǎn)

APROL借助其開放性能力，可以成為一個(gè)IIoT應(yīng)用的邊緣計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，所謂邊緣計(jì)算即通過數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)工廠現(xiàn)場(chǎng)側(cè)的實(shí)時(shí)任務(wù)處理與計(jì)算單元，邊緣計(jì)算主要聚焦于“優(yōu)化”、“規(guī)劃”、“分析決策”這一類基于“信息”的策略規(guī)劃應(yīng)用，例如：當(dāng)注塑機(jī)后道組裝速度下降時(shí)，整個(gè)注塑機(jī)的生產(chǎn)周期以及任務(wù)負(fù)載需要根據(jù)這個(gè)變化進(jìn)行調(diào)整，這是邊緣側(cè)計(jì)算所需要完成的。

要實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，APROL具備了很多針對(duì)注塑機(jī)的集成技術(shù)：

■OPC UA/MQTT/AMQP等通信集成

■Euromap的集成（基于OPC UA的注塑機(jī)行業(yè)信息連接）

■與IT系統(tǒng)的溝通能力，包括文件報(bào)表系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、生產(chǎn)計(jì)劃的，基于Web或者移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用接口集成。

圖6-塑料工廠IIoT集成架構(gòu)