智能制造如何利用工业物联网的技术,实现生产过程中的自动化控制和优化

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智能制造如何利用工业物联网的技术,实现生产过程中的自动化控制和优化,第1张

智能制造可以利用工业物联网的技术,实现生产过程中的自动化控制和优化,其主要技术和应用包括:

传感器技术:利用传感器获取生产过程中的各种数据,包括温度、湿度、压力、电流、电压等信息,将其转换为数字信号进行处理和传输。

数据采集和处理:将传感器获取到的数据进行采集和处理,通过物联网技术将数据传输到云端或本地服务器进行存储和分析。

数据分析和挖掘:通过数据分析和挖掘技术,对生产过程中的数据进行深入分析和挖掘,提取有用信息并进行优化决策,实现生产效率和质量的提升。

自动化控制:通过控制器、执行器等设备,实现生产设备的自动化控制,包括开关机、调整参数、控制速度等操作。

信息可视化:通过大屏幕、手机、平板等设备,将生产过程中的数据和信息进行可视化展示,实现对生产过程的实时监控和控制。

通过工业物联网的技术应用,智能制造可以实现生产过程的数字化、自动化、智能化和可视化,提高生产效率和质量,减少资源浪费和环境污染,为企业提供更多的商业价值和竞争力。

钢铁行业在积极化解过剩产能的基础上加快推进钢铁行业转型升级,当前的重点就是加快智能制造发展,即借助智能制造技术,转变生产管理模式,实现敏捷制造和精细化管理,进而推动钢铁行业的转型升级。

智能制造引领新一轮制造业革命,也是一场具有划时代意义的深刻的工业革命。《中国制造2025》明确坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快我国从制造大国向制造强国转变。推进钢铁行业智能制造是时代发展的必然趋势,也是我国实现钢铁强国的必由之路。

时下,我国钢铁行业正在全面贯彻实施《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》(以下简称《规划》)。“十三五”期间,我国钢铁工业将进入以结构调整、转型升级为主的发展阶段,也是钢铁工业结构性改革的关键阶段。钢铁行业要积极适应、把握、引领经济发展新常态,落实供给侧结构性改革,以全面提高钢铁工业综合竞争力为目标,以化解过剩产能为主攻方向,坚持结构调整、创新驱动、绿色发展、质量为先、开放发展,加快实现调整升级,提高我国钢铁工业发展质量和效益。

要实现钢铁工业“十三五”规划的目标,钢铁企业必须全面推进智能制造,而《规划》为我国钢铁行业如何推进智能制造指明了方向,确定了目标,指出了路径。

钢企智能制造探索步伐加快

如今,不少钢铁企业已经在智能制造上开拓探索和实践,取得了较好的成效。宝武集团、沙钢等大型钢企采用工业机器人、无人行车、无人台车、无人仓库等智能制造技术来提高劳动效率,降低生产成本,在钢铁生产自动化、库存、营销等关键环节智能化水平先进。

一些大型钢厂将智能制造分成“3+1”模式,即“智能装备、智能工厂、智能互联和基础设施”,进行探索和实施。据介绍,目前,该领域研发的课题主要是钢铁制造全流程在线检测—监测技术及数字化、智能化嵌入技术,分布与集成相结合的余热余能梯级利用和系统回收技术,钢铁生产智能化能源管控与环境优化技术,污染物分布与集中结合的协同控制与一体化脱除技术,钢厂与相关产业互补链接及与周边社会共生共荣生态链接技术,钢铁流程制造和服务一体化网络集成技术,钢铁制造流程物质流、能量流、信息流协同动态调控技术,高性能钢铁产品定制化、减量化生产及装备技术,高性能钢铁产品全生命周期智能化设计、制备加工技术。

从目前来看,不少钢企纷纷进入智能制造领域:

有的钢厂借助“互联网+”、物联网和智能制造技术,依托传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互方式,实现人、设备、产品等制造要素和资源的相互识别、实时联通,促进钢铁研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合,推动钢铁生产方式的定制化、柔性化、绿色化、网络化、智能化。

有些技术、资金实力雄厚的钢铁企业,则以钢铁流程绿色化、智能化集成为目标,重点围绕制造流程结构优化、制造流程技术提升、钢铁制造服务平台建立、新型商业模式建立与运营四大关键路径进行研发。

有的钢厂以关键环节机器换人为抓手,尝试和实践全工序机器换人,提升智能化生产水平,先后建成5000毫米宽厚板和特棒示范智能车间,形成了独具特色的智能制造发展之路。

有的钢厂明确智能制造目标,稳步推进:减少人工作业,提升自动化能力;全面推进建立区域化、工序化的信息监控、管控平台;制订公司智能化制造规划,并成立智能制造推进项目团队,以实现从机械化、自动化、信息化到智能化的逐步转变。

有的钢企确定了智能制造目标,即在未来几年内建设、改造一批智能化产线,完成基于互联网来满足用户个性化需求的智能化研发、生产、销售体系构建,促进企业实现向智能制造模式的转型。

钢企推进智能制造该如何着力?

一家钢企从事自动化生产工作的负责人坦言:“我们公司不是不想尝试智能制造,而是不知道该怎么着手。”

曾有一家大型钢铁企业工程师也向笔者表示,目前,国内钢铁智能化仍处于初级阶段,在实际生产过程中还是以经验为主导,尽管个别生产线有自己的数据库,但一般为生产工艺的数据,在上下游衔接等方面没有形成一个统一的系统。

那么,钢铁行业该如何加快推进智能制造?在一系列钢铁产业发展的高峰论坛上,业内专家就我国钢铁业推进智能制造发表了各自的见解,给钢铁企业诸多的思考和启迪。

业内专家指出,钢铁行业在积极化解过剩产能的基础上加快推进钢铁行业转型升级,当前的重点就是加快智能制造发展,即借助智能制造技术,转变生产管理模式,实现敏捷制造和精细化管理,进而推动钢铁行业的转型升级。智能制造是制造业未来发展的重大趋势,也是当前钢铁行业转型升级、提质增效的重要着力点。早在2015年工信部发布的《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》,决定自2015年启动实施智能制造试点示范专项行动,以促进工业转型升级,加快制造强国建设进程。其中,钢铁行业已被列入工信部的智能制造试点范围。

专家同时强调,推进钢铁行业智能制造是一个庞大的系统工程,涉及资金、技术、人力等诸多方面,系统策划是确保目标一步一步实现的有效方法,不能急功近利、一哄而上,而要稳扎稳打、分步实施、循序渐进,即针对我国钢铁行业和智能制造的特点,逐步推进制造过程智能化。诸如,在重点领域试点建设智能工厂或数字化车间,加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术和装备在生产过程中的应用,促进钢铁制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制等的发展。同时,在此基础上全面实施高级计划排程(APS)系统,实现敏捷制造和精准交货。

专家表示,在推进企业决策智能化方面,目前主要以两化深度融合为载体。钢铁智能制造的核心是对信息资源的有效开发和高效利用,目标是提高资源的全局利用效率,其重点在于决策的智能化。为提高资源和能源利用效率,钢铁企业应采用系统优化的思想,建立具有冶炼技术和经济成本的双重模型,实现单部门局部优化与多部门一体化全局优化的平衡。

大数据是传统数据库、数据仓库、商业智能概念外延的扩展和手段。推进大数据的集成应用,关键在于健全钢铁行业信息化基础设施,整合冶金数据资源,突破钢铁行业大数据核心技术,提升钢铁大数据分析应用能力,提高数据安全保障能力,培养复合型大数据人才,组织实施制造业大数据创新应用试点,以推动制造模式变革和冶金行业的转型升级,培育发展冶金产业新业态。

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现在工业40时代正火,而物联网的出现真正实现了传统工业向智能制造的转变。通过物联网万物互联的特性让工业自动化技术和计算机技术想结合,让传统行业的物联网设备变的更强大。前瞻产业研究院认为,物联网将为智能制造带来以下趋势。

1数字孪生的“接管”。数字孪生(Digital

Twin)是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

2创新的人机界面。计算机屏幕,甚至是更原始的显示器仍然在工业领域占主导地位,但这种情况正在改变。

3更好的预测性维护。多年来,预测性维护在工业环境中一直扮演着日益重要的角色,物联网组件的持续增长也提供了比以前更多的信息。

4更高效的自动化技术。自动化一直是工业的核心,数字技术正在扩展这一趋势。企业现在可以依靠低成本设备来补充更广泛的制造组件,而不是投资昂贵的重型设备。

物联网是在互联网的基础上改变,利用RFID、无线通讯、智能识别技术把物体的状况转化为各种参数,然后通过互联网进行数据传递、共享的网络。简单来说就是通过特定技术实现物与物的信息交互和联动,因此物联网技术在工业制造方面有着紧密的联系。

物联网能够有效地推动制造业信息化水平的提高,物联网是基于互联网存在的,建立物联网就需要制造业企业建立一个良好的内部信息化体系,包括系统的启用,基础数据的统一,异构系统完成集成实现数据的顺利交互等等。

物联网能够推动供物流、供应链管理体系优化,通过物联网技术,使制造商品从设计到生成、仓储、运输等一系列环节变动容易监控,监控过程中,信息数据及时准确的在不同系统间传递,这样就能有效优化产业链、减少库存,缩短供货时间。

物联网能够提升生成质量,由于物联网通过传感器可以获取产品在所有生成环节的数据,通过大数据分析等一系列技术,更加容易、准确的定位出工业制品受所用原料的组成、温度和工作环境、废物、运输等因素的影响程度,方便制定更有针对性的工艺提升方案。

虽然物联网在工业制造方面有着广阔的前景,但是由于物联网应用以及终端数量极其庞大,在建设时应当综合规划,建立统一的数据标准,在内部实现数据治理、数据分析,解决异构系统交互的问题,才能建立起高效的物联网,体现物联网的优势。

随着互联网的快速发展,物联网也在阔步前行,与此同时,物联网对人们的影响也越来越大。如今,诸多IT公司都大量投资物联网,以此将人与设备、设备与设备以及系统与系统连接起来。据市场研究机构IDC的研究人员估算,到2020年时,物与物联网的规模将是比人与人联网的规模高26倍。

如今,从人们与周围事物互动的角度来看,物联网已经在影响人们的日常工作。预计将来物联网还将发挥全新的作用,并将改变人们的交通、交流和协作的方式。为什么呢?以下10大原因将对此问题作出更好的解释。

1、让人们路途中的交通更加快捷

人们约有15%的交流时间花费在路上,约有17%的燃料消耗在等待红灯的过程中。道路上的传感器、交通视频摄像头以及道路的中央分隔带都将影响着汽车与驾驶员的“谈话”方式。通过监控行驶速度、交通信号灯、事故以及当前的路况等信息,编入程序的汽车,甚至是道路都将给驾驶员的移动设备发去最有效的行驶路线,从而减少交通时间,节省燃料,并让人们出行更安全。

2、预测产品的稳定性

在产品出货之后,买方与卖方之间的互动往往就会减少,如果双方没有新的交易或产品出现问题,那么买方与卖方之间的交流也几乎没有。预测技术能够监控产品的“稳定性”,从而在问题出现之前就能够及时地发现问题。在倡导消费者为先的时代,一家公司如果掌握了预测产品性能的监控技术,那将意味着这家公司将能够让消费者感到满意,并避免问题的出现。

3、创建更多的工作职位

数字朝代已经开创了IT工作职位的新时代。随着物联网的兴起,云和大数据相关的工作也越来越专业化。市场研究机构Gartner去年就发布报告称,首席数码官(CDO)的数量正在不断上升。Gartner还预测称,到2015年时,约有25%的公司将设立这样的工作职位,以此来管理公司数字,在这样的形势之下,数据专家也将成为公司的重要资产。在获得了大数据和分析的价值之后,人们也将开始看到更多的首席数据科学家、分析师、甚至是客户满意官员等相关的工作职位,甚至还会出现我们目前还没有想到的职位。

4、提供工作能力

社交媒体的崛起已经为人们的交流和团队协作开创了新的时代。像Box、Skype、Jive和Facebook等有价值的社交工具已经吸引了下一代工人的关注。视频交流和图像交流等也将节省人们的交流时间,同时也让这些社交工具与现代化的协调工作系统不分上下。

5、便于将非结构化数据转化成结构化数据

大数据不仅仅是“大”,而是“巨大”。大数据如果被很好地利用的话,那么将会给商业创造更多的价值,特别是在非结构化数据转化成结构化数据之后。分析数据并将这些分析后的数据整合到有用的信息之后,这些数据将会提供消费者、产品行为、市场状况、员工生产力以及更多的相关有用信息。

6、更利于环境保护

如今,感应器已经在一些办公大楼和家庭内运行,但展望未来,这种感应器将成为现代建筑基础设施的必需品。随着用户在房间或卧室内的移动,安装后的动作感应器也将能够按照用户需求打开或关闭灯光设施、加热器、空调、咖啡机和电视机等设备。这些感应器如今已经整合到盲人设备之中,并利用温度和光线等决定打开和关闭相关设备的时长。最终,这种感应器很好地帮助人们节能,节省资金并保护了环境。

7、更好地定位

物联网让位置追踪服务更加简捷。目前,手机、汽车甚至是医院内的联网设备都能够被定位,从而节省有价值的资源。诸多公司将能够很快地追踪他们业务的每一个细节,包括从库存到订单履约情况等,并根据这些位置信息来部署现场服务和员工。工具、工厂和汽车都将能够连接基于位置技术的网络之中,从而让整个链条更加有效。

8、更加智能化的沟通与服务

即使是水冷却机也能够连接到物联网,从而更好地让人们利用更多的时间。例如,水冷却机(或咖啡机、快餐店等)都能够更加智能化的记忆用户的个人偏好,并根据声音和动作激活技术提供相应的服务,甚至是按照用户的需求传递饮料,而不需要用户等候。

9、改变医生工作方式

物联网正在改变医生的工作方式、病人的体验以及整个医患关系。如今,病人的病情必须经过医生当面确诊后才能作出评估。将来,物联网将能够让医生直接读到病人身体相关的数据信息,从而让医生远程实时的掌握病人的信息。

10、根据天气状况安排工作

如今,天气预报主要依赖一些卫星和地面天气监测的结果而进行。将来,大量的感应器将会整合到不同的设备之中,以及空中和地面的数据接受站。使用大数据分析来更好地预测地球状况,将有利于人们更加熟练准确的掌握天气状况和气候变化情况,这样将能够进行更加准确的天气预报,从而让人们更好的规划一周的工作。从全球范围来看,物联网将意味着人们能够更加准确地预测气候变化趋势和自然灾害情况。

哐哐智造(kitweecom)是一款基于物联网技术的云MES生产管理平台。

工业物联网是指将“物联网”的概念与工业相结合,物联网是基于互联网延伸而来,简单来说物联网就是物物相连的互联网。传统机器是死物,数据之间无法互联互通,物联网技术就是打破机器与人之间的隔阂,随时随地管理工厂。

MES是企业生产执行系统,通过物联网的技术将生产设备数字化,再通过云端大数据分析将人-机-企业管理联系起来的系统。

哐哐智造MES系统利用物联网的技术,硬件加软件的方法实现了数据的自动收集与上传,用户可以随时通过手机查看物料消耗、产能以及设备的相关数据,出差也可以通过哐哐云眼监控厂房,加上设备的报警提醒功能,真正实现了生产过程的可视化、实时化和智能化,通过移动监控真正解决用户生产管理难的问题。

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