前言
其實，智能集成并非像市場上那些宣傳的聲音那樣似乎很容易，事實上，將數(shù)據(jù)實現(xiàn)連接也非易事，基于APROL的數(shù)據(jù)平臺，我們邁向塑料工廠智能化的第一步。
從市場上的各種塵囂而上的概念、架構、平臺來看，似乎我們已經(jīng)離智能制造不遠了，仿佛就在明天，然而，這并非現(xiàn)實，當很多企業(yè)給我們鼓吹各種平臺的時候我們能否理性?事實上，我們第一步尚未完成，如何讓設備互聯(lián)?讓數(shù)據(jù)實現(xiàn)透明?我們該采集哪些數(shù)據(jù)?又該如何進行基礎的顯示、報警這些基本功能實現(xiàn)?
圖1-典型的塑料工廠
我們仍然面對很多問題
通過對包括塑料、包裝等一些工廠的前期調研及項目實施，在中國很多工廠的數(shù)字化根基尚較弱，實現(xiàn)全局的智能制造需要較長的過程，這些問題包括以下幾個方面：
■數(shù)據(jù)無法打通，尤其對于老舊設備而言，甚至沒有數(shù)據(jù)接口
■缺乏精益生產能力，無法對自身生產流程進行量化，并制定標準作業(yè)等精益能力。
■生產過程追溯依靠人工記錄，低附加值作業(yè)，可靠性不高
■缺少實時的車間設備運營數(shù)據(jù)，影響生產決策、客戶溝通成本高
■車間信息孤島嚴重，ERP無法獲得車間實時數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)聯(lián)通是第一步
事實上，必須先做到第一點，將數(shù)據(jù)采集上來，優(yōu)化必須基于有效的、結構性、實時性的數(shù)據(jù)(帶有時間戳的數(shù)據(jù))，APROL是一個數(shù)據(jù)平臺，用于將機器狀態(tài)、能耗、基于狀態(tài)監(jiān)測的維護、生產的數(shù)據(jù)進行采集，并存儲于實時/歷史數(shù)據(jù)庫，供工廠報警、趨勢、報表，以及在未來大數(shù)據(jù)驅動的質量分析、客戶應用現(xiàn)場數(shù)據(jù)反饋與分析，這些優(yōu)化級的數(shù)據(jù)應用。
圖2-APROL實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集第一步
信息化與自動化世界的橋梁?
事實上，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，而這個融合需要一個既懂IT又懂OT，也即，它像一個翻譯，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，又要懂得自動化，去訪問數(shù)字信號、總線以及在PLC中的變量與機器內部數(shù)據(jù)。
如何讓生產線與ERP能夠更好的協(xié)作，這并非簡單的事情，很多時候，ERP主要擔任的是客戶、產品設計、供應鏈這些更傾向于管理組織任務的應用單元，具有復雜的數(shù)據(jù)交互關系，而生產系統(tǒng)則類似于另一個世界，它強調實時性、穩(wěn)定性，關注的數(shù)據(jù)是速度、扭矩、溫度這些信號，信號與信息并非是對等的，盡管他們都實現(xiàn)了物理意義上的“數(shù)字化”，但在數(shù)據(jù)信息的應用上，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—因為，他們之間的銜接需要協(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，制定生產什么樣的產品，并交由誰來生產，以及如何生產這些問題，必須借助于與機器、系統(tǒng)的互動才能更為有效，并能及時動態(tài)的進行調整和優(yōu)化，但是，盡管很多企業(yè)有ERP系統(tǒng)，但是，管理系統(tǒng)與生產系統(tǒng)仍然是脫節(jié)的，生產計劃必須通過手動報表下發(fā)到生產車間，再到產線，而對于產線而言，其生產數(shù)據(jù)也通過手動報表反饋給管理中心。
產生這種現(xiàn)象的原因在于ERP的實施和自動化系統(tǒng)的實施并非是同時進行的，他們各自并為考慮對方系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的需求，以及如何實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的采集，如何解決這些問題呢?
APROL PDA提供基礎數(shù)據(jù)采集
顯然，在ERP和產線設備之間，應該有一個理解兩者特點和需求的協(xié)調者，它必須具有兩者共性，即 ，要能像ERP那樣采用開放的架構設計，例如：支持多種開放的數(shù)據(jù)驅動、支持各種訪問機制、信息安全機制等，但另一方面，它還得擁有產線設備控制系統(tǒng)所具有的總線互聯(lián)能力、數(shù)據(jù)采集的實時性、并且支持各種開放的應用標準，行業(yè)的標準能力。
圖4-APROL應用于塑料工廠(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)采集設計，并具有Linux的開放性平臺，支持IT技術支持的各種訪問，因此，APROL PDA功能成為了基礎的功能來實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的采集。
(1)塑料工廠能源監(jiān)測
塑料工廠是能耗大戶，注射熔膠都是需要動力與加熱，因此，如何監(jiān)控能源并優(yōu)化對于整體成本降低還是比較重要的，由于采用的是共享技術的平臺架構，APROL的EnMon可以由共同的數(shù)據(jù)訪問來實現(xiàn)對PDA數(shù)據(jù)的應用，也可以獨立的運行針對能源數(shù)據(jù)的采集，另外，塑料擠出生產線也是一個功耗較大的行業(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“眼睛”—可以將每個生產細節(jié)中的能耗問題進行分析，例如：對加熱時間的調用會讓系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，某個班次在產品更換訂單的過程中加熱裝置處于加熱狀態(tài)，或者過度的加熱對產品造成的質量損失，這些都可以由系統(tǒng)的電子報表觀測到，并對生產的改善給予基礎數(shù)據(jù)支撐。
能源是一個工廠的生命之源。這里的EnMon能夠對每條生產線的電壓、電流等參數(shù)實時監(jiān)控，并且還提供了個性化的月度報表。報表是EnMon的核心。目前提供了每條生產線，每一班，每一個訂單的能耗產量報表，能夠讓客戶充分了解到目前的設備能耗如何，并且做好生產計劃調整。
圖5-能源消耗報表
(2)生產派工與產線報工功能
由管理系統(tǒng)向產線的生產計劃指令也可以通過APROL平臺分發(fā)到現(xiàn)場的產線上現(xiàn)場HMI可以為生產線提供一個類似于看板的終端，這些派工信息將從這里提供給現(xiàn)場操作人員來接受任務，并且，通過這個終端的采集，來自于產線的生產狀態(tài)也會反饋給管理系統(tǒng)。
(3)質量監(jiān)控
質量控制是聯(lián)塑提供的系統(tǒng)非常重要的功能，如何讓質量信息更為及時的發(fā)送給管理系統(tǒng)，以便及時的工藝調整或者設備的調整，這些都會由產線設備來提供參數(shù)支持，在確定的批次、班組、設備、確定的時間上相關的參數(shù)如加熱溫度、電流等參數(shù)都會為生產工藝人員提供清晰的支持。
結合主機的稱重裝置，當“米重”超出預定的偏差時，自動報警，并與噴碼機所噴條碼信息關聯(lián)，以便不良品的追溯;
對于“首檢”和“巡檢”的不良情況，則只能由品管人員“復位確認”，有必要時發(fā)送通知短信到相關人員。
(4)產能分析報表
對于工廠經(jīng)理可以從產能分析報表這個功能里對整個產線的設備以及其狀態(tài)進行一個全局的了解，以便在制定生產計劃時候合理的分配產能以及對設備本身的生產能力進行評估，對生產負荷進行平衡，這對于原來閱讀報表的工廠經(jīng)理而言，大大的方便了他們的工作。
(5)APROL實現(xiàn)IIoT邊緣節(jié)點
APROL借助其開放性能力，可以成為一個IIoT應用的邊緣計算的節(jié)點，所謂邊緣計算即通過數(shù)據(jù)連接實現(xiàn)工廠現(xiàn)場側的實時任務處理與計算單元，邊緣計算主要聚焦于“優(yōu)化”、“規(guī)劃”、“分析決策”這一類基于“信息”的策略規(guī)劃應用，例如：當注塑機后道組裝速度下降時，整個注塑機的生產周期以及任務負載需要根據(jù)這個變化進行調整，這是邊緣側計算所需要完成的。
要實現(xiàn)邊緣節(jié)點的計算能力，APROL具備了很多針對注塑機的集成技術：
■OPC UA/MQTT/AMQP等通信集成
■Euromap的集成(基于OPC UA的注塑機行業(yè)信息連接)
■與IT系統(tǒng)的溝通能力，包括文件報表系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、生產計劃的，基于Web或者移動互聯(lián)網(wǎng)的應用接口集成。
圖6-塑料工廠IIoT集成架構
