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智慧製造從此開始
 

【作者: 洛克威爾自動化提供】   2021年10月20日 星期三

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唯有智慧解決方案才能提供現代化市場所需的彈性、機動性和效能水準。您是否有跟上?


由於技術持續發展,促成開放式連線與現代化的自動化解決方案相結合,讓智慧製造從抽象的概念變成技術現實。


因為消費者的需求不斷快速改變,所以智慧製造可利用新興的技術機會來協助解決這些持續發展的需求。


智慧製造藉由改善安全性、提高品質和優化工廠效能,提供可衡量的結果。智慧製造有各種要素,包括人員、製程和技術,以及最重要的是如何將這些所有要素結合,支援以更全面的方法構成智慧解決方案。


資料的真正價值

直接從機器或作業取得即時資料,是智慧製造的主要優勢。不過,如果沒有正確應用這些資料,或是沒有採取行動,便沒有優勢可言。


您有多少次走進製造區域,發現作業員正在推測如何解決某項問題?若要為員工提供他們所需的可操作見解,那麼機器必須提供脈絡化且可據以行動的見解,便可透過該見解改善決策制定。從業務模式著手,了解會影響整體設備效率(OEE)的挑戰,以及如何將決策引導到適當程度,才能改善生產力、品質、安全性及永續性。


重點在於要知道智慧製造是一個流程,而非專案。從一部機器、一個單位、一條生產線開始,並檢閱這些可以收集、分析和呈現的資料。專注於資料策略,當需要即時資料時,所採取的收集方式與使用方式可以提供行動的指標,以及從見解獲得價值的方法。


變得智慧代表以有效率的方式利用記錄和即時作業資料,即可透過部署智慧技術來優化OEE。在工廠中可能已經有裝置可以產生並提供這項重要作業資料組合的自有部份。不過請務必注意,利用這些裝置只能獲得資料,而非資訊。光靠智慧裝置無法讓製造變得具有智慧;這些裝置要和資訊的使用者合作,才有辦法讓製造具有智慧。


透過從組件到PLC的智慧系統,加上專為在OT和IT系統之間作業所設計的資訊閘道解決方案,所收集的資料可在整體企業內共用。分析可以提供監測趨勢、找出弱點、突顯訓練不足之處及預測停機的功能,以免對營運產生負面影響。


智慧軟體

智慧製造可以定義為一套可以產生脈絡化資訊的連線裝置系統,讓人員可以制定正確的決策來改善所需的製造結果,並且達到預定改善目標。


任何智慧製造系統都必須包含支援下列功能的軟體系統:


視覺化:這包括MES層面的完整性、機器資料視覺化,以及事業單位的協調一致。


最佳化:著重作業效率和生產力、分析應用,以及風險管理。


使用者體驗:考慮任何使用者的能力、從工廠經理到作業員的擴充性,以及營運情報。


智慧製造是通往數位轉型的大門。使用連線智慧裝置開啟更多流程可見性的新視窗,利用資料和分析制定更妥善且更快速的決策。


投身數位化

數位技術徹底改變了我們的生活、工作和娛樂方式。隨著技術持續進步,我們持續變得更仰賴這些技術所帶來的益處。這和製造尤其相關。


壓力在於降低成本、改善客戶體驗,以及提高獲利能力。投身數位化的企業組織正以全新的價值主張顛覆商業模式。


數位工程並非極端的策略。不需要更換員工目前熟悉和喜歡的工具。反之,能夠用數位化擴充這些工具,以改善設計人員、生產經理、技術人員和其他人員的工作方式。從檢視企業開始,確認哪些地方可使用數位方法讓工作更智慧化、更迅速地完成或做得更好。


數位工程有五大關鍵領域有助於改善業務:


1.設計與原型製作


虛擬設計和原型製作可以協助您以數位化的方式建立、測試及評估機器設計。這可以為您提供改變業務可能性的能力。如此可讓您縮短機器的上市時程、降低設計風險,並創造更優質、客製化程度更高的機器。


透過模擬軟體,您可以將物理應用於3D CAD模型,讓模型栩栩如生。同時也能讓您看到機器運作,以及和人或其他機器的互動方式。甚至可以將模型帶入虛擬實境的環境中,觀看機器在您面前運作,宛如您親臨工廠區域。


如果需要變更,只需點幾下按鍵就可在數位分身設計中進行變更,不需要購買零件並花幾天力氣建立新的原型。而且這還不單單只是可以協助您縮短機器上市時程的數位分身。


例如,使用開放資料交換的設計軟體讓工程師只需設計機器一次,接著即可將該設計資料匯入工具。有助於節省專案數小時重新撰寫和重新對應的作業時間。可重複使用的程式碼讓您以現有的成功機器為基礎,而不需要從頭開始重新設計。


2.啟用


等您將機器運送到現場再進行控制測試,這種做法會釀成大災難。直到客戶啟動機器當天,您站在他們身旁為止,您都不會知道您的機器及其控制系統是否可以配合運作。您可能會發現您的機器運作不如預期或規格不符。在最後一刻解決這些問題可能代價高昂,並導致錯過交貨期限。


虛擬調試可以協助您解決這些問題。為您的機器設計與控制系統的真實運作邏輯打造動態數位分身,可幫助您在設計期間提早發現問題,不用等到將機器運到客戶的工廠後才發現。透過虛擬調試,您可以在投入資源前,對機器與控制器的運作進行詳盡地確認與示範。


Daifuku Webb在其材料處理系統運送到現場之前,在內部使用模擬軟體測試該系統的PLC編碼。在一項機場專案中,這種作法節省的成本相當可觀。Daifuku Webb的資深控制工程師Greg Swisher表示:「我們的人員原本通常會花數個月的時間待在現場。而現在我們能夠把工程師抵達現場到客戶接受的這段時間,縮短成約三個星期。」


3.訓練


虛擬訓練可以免除機器和作業員同時在現場的需求。數位分身可以在機器抵達之前先訓練員工。員工只要戴上VR頭罩或是在螢幕前訓練,就可在安全的沉浸式虛擬環境中培養技能與能力。虛擬訓練其中一項最大的優勢,就是可以自由選擇。


虛擬訓練可以為需要訓練的人員在需要的時間和地點提供訓練,可以隨時隨地進行訓練。此外,虛擬訓練沒有和真實訓練相同的限制。員工可以學習如何在理想的作業情況下維持生產運作,並且可以在可能無法實際重現的模擬故障和極端條件下進行測試。如此可以讓他們為回應類似生產事件做更妥善的準備,最終縮短停機時間。


員工在虛擬訓練中犯錯無傷大雅,不需要擔心中斷生產。如果作業員犯錯,可以記錄該行動做為日後矯正使用。除此之外,可以在他們體驗現場生產之前,要求他們在訓練中證明自己的能力。


隨著經驗豐富的員工退休,新世代接手填補職缺,虛擬訓練可以協助員工以更熟悉的方法了解其工作。他們可以使用家中擁有的平板和VR頭罩等裝置,在虛擬環境中強化訓練,以遊戲的方式學習。



圖1 : 虛擬訓練可以免除機器和作業員同時在現場的需求,而且沒有和真實訓練相同的限制。(source:Rockwell Automation)
圖1 : 虛擬訓練可以免除機器和作業員同時在現場的需求,而且沒有和真實訓練相同的限制。(source:Rockwell Automation)

4.運作


數位工程的價值並不僅止於調試機器和訓練作業員。開始生產後,數位分身就可模仿製程、機器和控制項,來協助工廠人員了解運作並進行變更試驗。不斷增加的資訊數位線程可提供如何改進生產的解析。


當所有類型的作業都可以持續促進改善生產,以及利用來自數位線程的見解即時調整時,便可達到全新的境界。利用試產線啟動和生產排程及排序,以優化產品組合及產量。對機器設定進行試驗,以改善品質、可靠性和產能。


除此之外,您可以使用您的數位線程偵測流程中的異常情況,在作業問題影響品質並導致報廢停機之前,事先找出問題所在。您可以對全新產品或機器進行測試作業將產能優化,以及避免下游瓶頸等問題,節省寶貴的生產時間。


5.維修


@維修團隊可使用數位模擬和即時、或甚至是預測性解析,以前所未有的方式解決停機問題。透過數位線程的資料流程可協助技術人員及時發現問題,以避免或盡量減少停機時間。這包括控制系統裝置的運作和診斷資料,需要維修時會通知技術人員。其中也包括網路資料,例如:交換器層級的警報,這在現今狀況中對正常運作時間來說同樣至關重要。


在理想的情況下,維修團隊永遠都不需要應付停機事件,因為已經可以預測停機的發生。由於使用了預測分析,所以預測的可能性增加。這些分析使用機器學習和人工智慧來了解公司的運作情形、提早發現機器問題並向技術人員提醒這些問題。之後,技術人員可在預定停機時間內安排維修。


數位分身可用幾種方式協助改善平均修復時間(MTTR)。首先,虛擬訓練可讓技術人員事先為停機問題做好準備,而非在第一次發生故障時才進行故障排除。當問題發生時,技術人員可使用AR技術在實體機器上覆蓋診斷或工作指令,以便更快速地診斷和解決問題。


「當工業組織管理轉型勞動力時,預測分析解決方案有助於確保新進人員獲得和重複維護決策與流程。」- ARC Advisory Group,數位分身藍圖:從反應性到預測性維護。



圖2 : 當工業組織管理轉型勞動力時,預測分析解決方案有助於確保新進人員獲得和重複維護決策與流程。(source:Rockwell Automation)
圖2 : 當工業組織管理轉型勞動力時,預測分析解決方案有助於確保新進人員獲得和重複維護決策與流程。(source:Rockwell Automation)

更具智慧的供應商解決方案

無論處於數位化過程的哪個階段,都值得向供應商要求更具智慧、更加安全、連線程度更高與安全的機器,在控制器層配備智慧元件和智慧物件。表示在連線時,所有資料都已備妥、經過整理且立即可用,進而在連線的當下獲得價值。


身為終端用戶,必須聘請、指定和詢問OEM。請試著思考:「如果這台機器部署智慧技術,我可以獲得什麼額外的價值?」接著詢問您的OEM完全相同的問題。


價格不應該是做出購買決定的主要指標。重點在於考慮包括其運作和消耗在內的資產整體壽命成本,以及所產生的資料可提供的額外價值。和您的供應商密切合作,說明您對智慧的期望,接著要求供應商利用可以協助達到您智慧製造目標的技術。


試想您的營運能因為下列理由獲益:


‧ 營運資料可以讓使用者更主動和深入了解對其營運的見解


‧ 更快速取得投資報酬率和更長的正常運作時間


‧ 一個可以將系統整合、操作和維護簡化的設計和操作工具架構


‧ 可以在通用平台上進行整合


‧ 透過改善機器存取、縮短停機時間和縮短重新啟動時間,來強化安全性和生產力的安全功能


‧ 可以加快診斷和故障排除,同時將員工所面臨的危險降到最低的安全遠端存取


藉由智慧製造,能立即為您實現。整合工廠層和企業網路,並且將人員、製程與技術緊密連結,重新定義可能性。


重新定義可能性

現在企業比以往任何時候都希望事半功倍。除此之外,不斷改變的人口結構,為製造商和工業營運商帶來勞動力挑戰,加上退休、經濟擴張和技術發展的影響,壓垮了公司員工營運的能力。


許多現代的業務成果都是基於知識導向的營運,以及採用智慧且靈活的製造方式。為作業員、維護技術人員、工程師、經理及主管提供可據以行動的見解,將勞動力的優勢和能力優化,是智慧製造的關鍵要素。


透過更妥善利用資料獲得的全新見解,可以協助減少瓶頸、實施以需求為主的決策,以及改善維護作業。數位化的程度越高有助於縮短停機時間並提高獲利能力。


能夠即時在各方價值鏈上合作、遠距驗證新的產線與製程、簡化資料科學並提升您的製造靈活度。將作業流程數位轉型以發揮各種可能性,並在幾乎所有的層面上提升企業的表現。



圖3 : 由企業提供可據以行動的見解,將勞動力的優勢和能力優化,是智慧製造的關鍵要素。(source:Rockwell Automation)
圖3 : 由企業提供可據以行動的見解,將勞動力的優勢和能力優化,是智慧製造的關鍵要素。(source:Rockwell Automation)

**刊頭圖(source:The Atlantic)


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