在智能制造中MES和自动化系统将扮演什么关键角色?.docx

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1、在谈到智能制造或工业4.0时,行业关注的焦点往往集中在人工智能(AI)、数字李生和数字线程、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)、工业物联网(IloT)、协作机器人和增材制造等技术上。但是,自动化和控制系统适合于哪些领域?在智能制造领域中,这些系统扮演着什么关键角色?自动化和制造执行系统(MES)如何为制造企业的数字化转型打下坚实的基础?为了回答这些问题,本文将通过一些实际应用场景,带您了解MES和自动化系统是如何与智能制造技术相结合,助力制造企业实现数字化转型的。这些应用场景适用于众多过程、离散和混合行业,是以自动化和MES为基础开启智能制造和数字化转型之旅的好方法。01物料清单、配方和作业指

2、导书的数字化物料清单(BOM)定义了制造产品所需的材料和数量。配方定义了使用的具体步骤和设定值。作业指导书提供了制造过程中使用的规范、图纸、方法、程序等。总的来说,这些内容包括很多信息,如果是以纸质文件的形式体现,可能会很厚。将这些信息从纸质文件转移到MES中,并与自动化系统紧密结合是非常有意义的。这些系统的整合使物料清单、配方和作业指导书的管理、传播、使用和执行变得更加简单快捷,让正确的工作人员能够随时随地获得所需的信息,同时消除了使用纸质文件时常见的人工错误。MES向自动化系统提供物料清单和配方,自动化系统利用这些信息执行配方并消耗指定数量的材料。MES和自动化系统中的算法,允许在必要时调

3、整材料或是使用替代材料,甚至手动添加材料。总之,MES和自动化系统消除了纸质文档和潜在的人工错误。有了MES和自动化系统作为基础,下一步就是与新一代智能制造技术的结合。IIoT用于从整个工厂的设备中传播和收集信息。AR/VR工具用于向操作员提供基于增强现实的交互式工作指导。人工智能(AI)用于分析数据收集,深入挖掘根本原因,并优化操作和材料。它们以MES和自动化系统为基础,并随着智能制造新技术的进步而不断发展。02MES与自动化系统协同实现生产防错除了消除纸张并自动执行物料清单、配方和作业指导书外,MES和自动化系统还可以防止在整个制造过程中出错。错误不仅发生在基于纸面的过程中,还会发生在任何

4、手动执行的过程中。配方通常涉及多个步骤,其中大部分必须按顺序执行,并且只有在前序步骤成功完成后才能开始。MES与自动化和控制系统协同工作,以确保在进入下一步之前,正确、完整地执行前序步骤。当跳过正常步骤、未按顺序执行或根本没有完成时,就会出现错误。在制造操作中,如果需要不同的人在不同地方完成不同步骤,则特别容易出错。例如,在称重位置,有人执行材料称重过程,而在配料罐位置,另一个人执行添加和混合过程,而质量保证实验室的另一人执行质量分析。让这些步骤按顺序正确执行,确保某个步骤在下一个步骤开始之前完成是极其困难的。但这种同步执行正是MES所做的,也是MES和自动化协同工作如此重要的原因所在。在与下

5、一代智能制造技术结合的方面,II。T是实时收集数据的关键技术,这样每个员工都可以立即获得每个步骤的状态和结果。数字线程则连接整个工厂范围内多个区域的每个步骤。数字学生则收集有关设备运行的详细信息CAl和高级分析则用于构建预测性和规范性分析,用于协调和优化整个制造过程的运营。03通过数据收集、认证和签名实现质量保证测试为了进一步阐述质量保证测试,请考虑可能遇到的各种不同类型的测试,以及该测试通常如何与制造过程交织在一起。整个制造过程中,很多产品使用在线、近线和实验室组合测试。这意味着需要有几个不同的测试点,每个地点都有许多不同类型的测试设备和不同的测试人员。同时,在生产制造过程中,这些测试需要在

6、不同点进行,因此,除非前序测试完成,否则该过程不应进入下一步。直到所有测试都成功完成,证书和签名都到位,整个制造过程才算完成。MES与自动化系统一起执行制造过程中的各个步骤,并从执行测试的各个位置和设备收集数据。MES与自动化系统联锁以确保所有步骤都能成功完成,并且在前序步骤完成之前,不会启动下一步。结果是,所有对质量控制至关重要的步骤都按顺序正确完成,收集所有必要的数据,并按要求完成带有签名的产品认证。这种情况下,在支持自动化和MES方面,IlOT发挥了更大作用。在整个设施中,有这么多不同设备需要收集这么多的数据,实际上II。T是唯一选择。同样,这也是分析和Al发挥更大作用的领域,因为它们能

7、够分析所有设备数据,以提供快速而深入的结果,直指问题本质,这样就可以在问题升级之前解决问题。04物料优化与智能制造工具通常,企业需要根据质量保证测试结果,对产品或批次进行材料调整。该想法并不是简单地添加更多材料直至特定水平,而是优化材料,以便尽可能添加最少的材料,从而以最低的成本实现所需的结果。如果需要在制造过程中的不同位置进行多个级别的测试,添加多级别材料,优化会变得更加复杂。实现真正优化的唯一方法,就是通过MES和自动化系统的一些高级功能,以及Al和高级分析等智能制造工具。Al算法与MES相连,用于执行最低成本计算,例如推荐需要添加的特定材料。为了实现这一点,在过程的每一步,MES必须获得

8、所需的质量保证测试结果,并且必须实现自动化,以准确测量添加到具有严格公差要求的特定材料。这些Al算法以及集成的MES和自动化流程,必须确保能够快速聚焦于成本最低的解决方案,这主要是因为大多数过程在主配方中的可用添加数量有限。使用高级分析工具来分析这些大数据集以及彼此之间的相互关系,以了解潜在趋势,洞悉根本原因,并在潜在问题成为问题之前很久,就深入了解这些问题。这样做带来的回报是巨大的,因为我们知道每一种产品或每一批产品,都希望使用尽可能低的成本,生产出满足产品规格的产品。05集成MES、自动化系统与智能制造技术的好处将MES和自动化系统作为基础,与智能制造技术紧密集成,可以为制造企业带来很多好

9、处。使用MES,自动化系统和智能制造技术来提供物料清单和配方数字化、防错、质量保证测试和物料优化等功能,展示了其它任何方式都无法实现的显著优势。这样不仅降低了物料和劳动力成本,提高了生产率、良品率和产量,还减少废料和返工。所有这些都是通过MES、自动化系统和智能制造技术紧密集成实现的,并利用它们提供专注于制造过程中这些关键要素的新功能。所有新的智能制造和工业4.0技术看起来都非常酷。AKlloTAR/VR和许多其它技术,已在现代制造业中占有一席之地。但它们需要一个基础,MES和自动化系统就是这个基础。MES和自动化是智能制造的起点,使企业专注于物料清单和配方、生产防错、质量保证测试和物料优化等基础领域,持续改善生产运营并在可预期的未来实现重要的商业价值。

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