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(gòu)、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?nèi)匀幻鎸芏鄦栴}

通過對包括塑料、包裝等一些工廠的前期調(diào)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(chǎn)能力，無法對自身生產(chǎn)流程進行量化，并制定標準作業(yè)等精益能力。

■生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(qū)動的質(zhì)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(nèi)部數(shù)據(jù)。

如何讓生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)系統(tǒng)則類似于另一個世界，它強調(diào)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(chǎn)，制定生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品，并交由誰來生產(chǎn)，以及如何生產(chǎn)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(diào)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(chǎn)系統(tǒng)仍然是脫節(jié)的，生產(chǎn)計劃必須通過手動報表下發(fā)到生產(chǎn)車間，再到產(chǎn)線，而對于產(chǎn)線而言，其生產(chǎn)數(shù)據(jù)也通過手動報表反饋給管理中心。

產(chǎn)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(chǎn)線設備之間，應該有一個理解兩者特點和需求的協(xié)調(diào)者，它必須具有兩者共性，即 ，要能像ERP那樣采用開放的架構(gòu)設計，例如：支持多種開放的數(shù)據(jù)驅(qū)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(chǎn)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(gòu)，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(chǎn)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(chǎn)細節(jié)中的能耗問題進行分析，例如：對加熱時間的調(diào)用會讓系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，某個班次在產(chǎn)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(chǎn)品造成的質(zhì)量損失，這些都可以由系統(tǒng)的電子報表觀測到，并對生產(chǎn)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?qū)γ織l生產(chǎn)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(chǎn)線，每一班，每一個訂單的能耗產(chǎn)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(chǎn)計劃調(diào)整。

圖5-能源消耗報表

（2）生產(chǎn)派工與產(chǎn)線報工功能

由管理系統(tǒng)向產(chǎn)線的生產(chǎn)計劃指令也可以通過APROL平臺分發(fā)到現(xiàn)場的產(chǎn)線上現(xiàn)場HMI可以為生產(chǎn)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(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)也會反饋給管理系統(tǒng)。

（3）質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量控制是聯(lián)塑提供的系統(tǒng)非常重要的功能，如何讓質(zhì)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(diào)整或者設備的調(diào)整，這些都會由產(chǎn)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(chǎn)工藝人員提供清晰的支持。

結(jié)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(chǎn)能分析報表

對于工廠經(jīng)理可以從產(chǎn)能分析報表這個功能里對整個產(chǎn)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(chǎn)計劃時候合理的分配產(chǎn)能以及對設備本身的生產(chǎn)能力進行評估，對生產(chǎn)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(cè)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(chǎn)周期以及任務負載需要根據(jù)這個變化進行調(diào)整，這是邊緣側(cè)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(chǎn)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(gòu)