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          智能工廠規劃的重點方向

          • 發布日期:2022-04-27 13:25:01 訪問次數:699

                隨著社會飛速的發展和時代的不斷進步,傳統制造業的模式已經無法滿足現階段的需求,智能制造應運而生.各個國家逐漸開始重視智能工廠的規劃與建設,智能工廠規劃是企業數字化、智能化轉型的開始,起到明確目標、設計模式、框定藍圖、確定路徑的作用,本文根據多年智能工廠規劃經驗,分享了智能工廠規劃十大重點方向。

                 智能工廠咨詢診斷
                 2021年發布了2項標準:《智能制造能力成熟度模型GB∕T 39116-2020》和《智能制造能力成熟度評估方法GB∕T 39117-2020》,對企業的智能制造成熟度分為了5個等級,即:一級(規劃級)、二級(規范級)、三級(集成級)、四級(優化級)、五級(引領級),按五個能力要素、12個能力域、20個能力子域展開評估,每個子域也給出了所對應的1-5級評估要求和打分分值,企業可以根據自身的建設情況,對應到不同的等級要求上,然后給出分值,相對比較客觀(流程行業和離散行業也分別給出了不同的要求),企業可參照此體系進行評估。 
                 這份成熟度評估方法適應于大部分企業,相對會比較粗放一點,企業如果需要精細化的評估問題和診斷定位,需要對業務管理現狀、數字化系統、自動化應用等方面進行精細化評估可以與我們聯系,用新一代自動化、信息化、數字化、智能化技術、新工藝加持制造業,實現降本增效提質,創造制造新模式。

                 智能工廠廠房設計
                 智能工廠的廠房設計需要引入數字孿生的理念,通過三維設計軟件進行建筑設計,尤其是水、電、氣、網絡、通信等管線的設計。同時,智能廠房要規劃智能視頻監控系統、智能采光與照明系統、通風與空調系統、智能安防報警系統、智能門禁一卡通系統、智能火災報警系統等。采用智能視頻監控系統,通過人臉識別技術以及其他圖像處理技術,可以過濾掉視頻畫面中無用的或干擾信息、自動識別不同物體和人員,分析抽取視頻源中關鍵有用信息,判斷監控畫面中的異常情況,并以最快和最佳的方式發出警報或觸發其它動作。
                 整個廠房的的工作分區(加工、裝配、檢驗、進貨、出貨、倉儲等)應根據工業工程的原理進行分析,可以使用數字化制造仿真軟件對設備布局、產線布置、車間物流進行仿真。在廠房設計時,還應當思考如何降低噪音,如何能夠便于設備靈活調整布局,多層廠房如何進行物流輸送等問題。

                 智能產線規劃
                 智能產線是智能工廠規劃的核心環節,企業需要根據生產線要生產的產品、產能和生產節拍,采用價值流圖等方法來合理規劃智能產線。智能產線的特點是:在生產和裝配的過程中,能夠通過傳感器、數控系統或RFID自動進行生產、質量、能耗、設備績效(OEE)等數據采集,并通過電子看板顯示實時的生產狀態,能夠防呆防錯;通過安燈系統實現工序之間的協作;生產線能夠實現快速換模,實現柔性自動化;能夠支持多種相似產品的混線生產和裝配,靈活調整工藝,適應小批量、多品種的生產模式;具有一定冗余,如果生產線上有設備出現故障,能夠調整到其他設備生產;針對人工操作的工位,能夠給予智能的提示,并充分利用人機協作。
                 設計智能產線需要考慮如何節約空間,如何減少人員的移動,如何進行自動檢測,從而提高生產效率和生產質量。企業建立新工廠非常強調少人化,因此要分析哪些工位應用自動化設備及機器人,哪些工位采用人工。對于重復性強、變化少的工位盡可能采用自動化設備,反之則采用人工工位。

                精益生產管理
                精益生產的核心思想是消除一切浪費,確保工人以最高效的方式進行協作。很多制造企業采取按訂單生產或按訂單設計,滿足小批量、多品種的生產模式。智能工廠需要實現零部件和原材料的準時配送,成品和半成品按照訂單的交貨期進行及時生產,建立生產現場的電子看板,通過拉動方式組織生產,采用安東系統及時發現和解決生產過程中出現的異常問題;同時,推進目視化、快速換模。很多企業采用了U型的生產線和組裝線,建立了智能制造單元。推進精益生產是一個持續改善的長期過程,要與信息化和自動化的推進緊密結合。

                智能物流規劃
                推進智能工廠建設,生產現場的智能物流十分重要,尤其是對于離散制造企業。智能工廠規劃時,要盡量減少無效的物料搬運。很多優秀的制造企業在裝配車間建立了集中揀貨區,根據每個客戶訂單集中配貨,并通過DPS(Digital Picking System)方式進行快速揀貨,配送到裝配線,消除了線邊倉。
                離散制造企業在兩道機械工序之間可以采用帶有導軌的工業機器人、桁架式機械手等方式來傳遞物料,還可以采用AGV、RGV(有軌穿梭車)或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。在車間現場還需要根據前后道工序之間產能的差異,設立生產緩沖區。立體倉庫和輥道系統的應用,也是企業在規劃智能工廠時,需要進行系統分析的問題。

                信息化規劃
                企業信息化規劃是為了促使業務管理程序更加合理,從而有助于增強企業的快速反應能力;為了促進企業資源的合理高效利用,使其在現在資源條件下達到最佳利用效果,求得最大的經濟利益。
                建立企業信息化規劃需要考慮全局性,構建一個可拓展、具有張力和彈性的基礎協同架構,解決在網絡環境下業務集成的需要,將應用程序和不同服務,通過這些服務之間定義好的接口和協議對接起來。
                需要設計三層平臺支持整個企業信息化,三層平臺分別是---硬件支撐平臺、軟件支撐平臺、應用系統平臺。硬件支撐平臺是整個信息化的基礎,軟件支撐平臺是信息系統應用的支撐,應用系統平臺是企業實現管理信息化的手段。
                應用系統平臺應部署四個層面的應用:運營層、管理層、決策層、呈現層。各層部署的應用最終集成在企業信息化建設平臺,綜合運用現代管理技術和信息技術,實現企業內的管理、經營、決策等各方面的總體集成,從而實現企業信息化規劃的目的。

                 數據采集
                 生產過程中需要及時采集產量、質量、能耗、加工精度和設備狀態等數據,并與訂單、工序、人員進行關聯,以實現生產過程的全程追溯。出現問題可以及時報警,并追溯到生產的批次、零部件和原材料的供應商。此外,還可以計算出產品生產過程產生的實際成本。有些行業還需要采集環境數據,如溫度、濕度、空氣潔凈度等數據。
                 企業需要根據采集的頻率要求來確定采集方式,對于需要高頻率采集的數據,應當從設備控制系統中自動采集。企業在進行智能工廠規劃時,要預先考慮好數據采集的接口規范,以及SCADA(監控和數據采集)系統的應用。不少廠商開發了數據采集終端,可以外接在機床上,解決老設備數據采集的問題,企業可以進行選型應用。

                 設備管理
                 制造企業在規劃智能工廠時,必須高度關注智能裝備的最新發展。機床設備正在從數控化走向智能化,實現邊測量、邊加工,對熱變形、刀具磨損產生的誤差進行補償,企業也開始應用車銑復合加工中心,很多企業在設備上下料時采用了工業機器人。
                 未來的工廠中,金屬增材制造設備將與切削加工(減材)、成型加工(等材)等設備組合起來,極大地提高材料利用率。除了六軸的工業機器人之外,還應該考慮SCARA機器人和并聯機器人的應用,而協作機器人則將會出現在生產線上,配合工人提高作業效率。

                能源管理
                為了降低智能工廠的綜合能耗,提高勞動生產率,特別是對于高能耗的工廠,進行能源管理是非常有必要的。采集能耗監測點(變配電、照明、空調、電梯、給排水、熱水機組和重點設備)的能耗和運行信息,形成能耗的分類、分項、分區域統計分析,可以對能源進行統一調度、優化能源介質平衡,達到優化使用能源的目的。
                同時,通過采集重點設備的實時能耗,還可以準確知道設備的運行狀態(關機、開機還是在加工),從而自動計算OEE。通過感知設備能耗的突發波動,還可以預測刀具和設備故障。此外,企業也可以考慮在工廠的屋頂部署光伏系統,提供部分能源。

                 數據可視化
                 數據大屏是當前流行的數據可視化工具,它將工廠、車間、倉庫、實驗室的關鍵業務指標以可視化的方式展示到大屏上,不僅能讓生產人員快速從繁雜的業務數據中找到目標數據,還可以對決策者起到輔助作用。隨著可視化時代的到來,規?;a的出現,不斷更新HG-BI工業大數據可視化平臺。
                 對于數據可視化,很多人會理解成頁面設計,認為沒有什么難度。如果在單純的技術層面解讀也許沒有問題,但更多的價值是數據維度的設計,這些并不是技術難度,而是業務難度。這其中核心的價值是數據分析的結果是否有用,圖表分析目的是讓更多的人看得懂,分析維度的準確更加重要。所以,單純的數據呈現已經不能滿足當前的需求,數據可視化,要從業務角度、技術角度、交互角度、美術設計角度、算法角度綜合考慮。

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