1. 趨勢∣兩片罐智能化生產:邁向無人工廠不可錯過的時代列車——中國制造2025戰略下對制罐業發展的思考

        轉載 2017-10-27

        當前,兩片鋁罐生產線已經實現了高速、高自動化生產,9個人便可以管理一條2400罐/分鐘的高速生產線,可以說在速度和自動化方面的提升空間上幾乎走到了盡頭。與此同時,這個看似無懈可擊的傳統行業卻也因工作環境艱苦而面臨專業技術人員青黃不接的問題,讓兩片罐智能化生產的趨勢在遠方若隱若現。

        簡而言之,人工智能的加入對兩片罐生產有兩大益處,一是降低對熟練操作和維修人員的數量需求,二是促進行業對未來無人工廠發展的重新思索。 


        兩片罐智能線控理論的思考(智能瓶頸分析理論的建立)

        科技的進步,以及工業互聯網的廣泛應用,讓兩片罐生產線線控系統中央控制器的功能有了巨大提升,使我們可以實施很多以前無法想象的控制模式。再加上各生產企業為了充分消除生產線硬件上的瓶頸因素,已經對設備機臺進行了充分考慮,生產線瓶頸變得不固定,也讓智能瓶頸分析理論應運而生。

        兩片罐生產線瓶頸可分為生產瓶頸、設備瓶頸、成本瓶頸。


        生產瓶頸 系統自動分析并找出生產線的生產瓶頸所在,涉及以下兩個方面。

        一方面,系統需要動態調整生產線各工序機臺的運行速度(速度自動匹配)。首先,設定生產線標準運行速度;其次,設定單設備最高速度;第三,設定單設備最低速度;第四,設備實際運行速度動態調整;第五,平衡各工序設備的速度匹配;第六,使用緩沖來平衡生產線的動態節拍;第七,減少木桶效應。

        另一方面,建立簡單的模型并用Simulink來仿真生產線動態瓶頸分析的方法。使用一個簡單的模型來模仿生產線的動態運行。模型非常簡單,只是使用設備A、B、C和設備之間的傳輸空間設定來考慮問題。如果需要將其擴大到整個生產線的仿真,實際上就是增加不同設備和數量到模型而已,基本控制方法沒有太大改變。

        通過這個簡單的模型可以實現以下兩個功能:一是各機臺速度的動態調整,二是生產瓶頸的動態跟蹤。


        設備瓶頸 系統可以動態分析出生產線各設備的設備瓶頸。根據前述模型的建立,說明這個部分一樣可以根據現場的數據采集和分析加以利用,主要包括以下三點:近期需要重點關注的設備;該設備經常出現各種數據的不穩定現象;處于生產關鍵環節的設備(沖杯、拉伸、彩印、縮翻)。


        成本瓶頸 相信各種ERP軟件比我們考慮的更專業更全面。從控制系統的角度考慮,應在必要的時候降低能耗,主要包括以下兩點:設備等待期間節能;滿足要求的情況下傳輸過程降速節能。 

        兩片罐智能設備實施的思考


        PHM理論 故障預測與健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)廣泛應用于各個領域,它是綜合利用現代信息技術、人工智能技術的最新研究成果而提出的一種全新的管理健康狀態的解決方案。

        PHM理論有以下三種方法。一種是基于模型的預測方法。在不太復雜的系統內可以完全通過模型來準確預測,不同的技術團隊有不同的建模方法和水平,不過建立準確的模型很難。

        另一種是基于真實數據積累的預測方法。必須說明的是,這個方法需要大量的數據積累,一般不單獨使用。

        還有一種是模型和數據積累共同運用的預測方法。這個預測方法也許是使用最多的。同時還有基于信息物理系統(CPS)的預診斷與健康管理。CPS有5C的架構和體系概念,有興趣的可以自行學習。

        PHM理論在國外歷史悠久,美國軍方最早提出并使用該技術,如今在民航客機、大型水壩、核電站、汽車制造等領域都有廣泛應用。在國內雖然起步較晚但發展很快,現已開始逐漸進入各個制造行業。


        兩片罐主設備PHM的實施 首先是建立模型(智慧空間的建立)。對生產線主要設備進行建模,包括沖杯、拉伸、彩印、縮翻、碼垛,需要采集數據對模型進行必要的訓練。使用PHM的模式進行設備的故障預測和過程產品的質量趨勢預測。

        其次是數據采集的處理,需要對生產線主要設備進行完善的數據采集和處理。

        第三,故障趨勢預測。在對應數據齊全的情況下可以對各種不同的故障趨勢進行分類預測。

        第四,質量趨勢預測。在對應數據完整和大量數據積累的情況下,可對過程產品的質量趨勢進行預測。

        第五,人機接口的結果輸出??梢允褂酶鞣N方法將預測結果輸出到電腦或者手機上??梢允褂萌烁兄顝娏业姆绞竭M行表述,如使用圖表、百分比等方式表述預測結果。如果希望更加深入了解甚至可以觀看數據波形,總之輸出的方式多種多樣。


        PHM實施的益處 長期從事兩片罐設備維修管理的工程師都很清楚PHM會帶來什么好處,他們心里的苦和累就可以說明一切。同時,長期從事現場生產的生產基層管理者應該清楚過程產品質量趨勢預測的好處。


        兩片罐智能現場物流的實施


        合理規劃 合理規劃廠房及倉儲的位置及空間。

        AGV的使用 Automated Guided Vehicle(AGV)是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置,能夠沿規定的導引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車,是一種工業應用中不需駕駛員的搬運車,以可充電之蓄電池為其動力來源??梢杂行p少叉車工的數量。AGV小車和對應的方案非常成熟,主要涉及成品自動入庫(小車自動循環裝卸)和輔料自動輸送(小車定時循環轉送)。


        智能倉庫的應用 目前,國內已經有非常成熟的智能倉儲解決方案,此處不再贅述。 

        注:故障預測與健康管理(Prognostics andHealth Management, PHM) 理論定義和(AutomatedGuided Vehicle,簡稱AGV) 說明均來源于百度百科。

        經授權轉載自罐言蓋語


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