淺談塑料機械工業4.0的現狀和金緯公司關于智能制造的投入進展

關于工業4.0，《中國塑機》有幸采訪到上海金緯公司副總工程師、2017年中國好塑才科技英才獎得主許勇先生，下面與大家分享許工對工業4.0的見解。

1、金緯是如何看待工業4.0？
 
許：我認為“工業4.0”，是工業電氣化、自動化、數字化、智能化的結合體，缺一不可。我國早在十二五計劃就提出工業化和信息化的兩化融合，并在十三五計劃中重點強調了智能制造，與德國提出的工業4.0概念基本趨于一致。
 
所以我認為智能制造的核心是利用現代物聯網、大數據、云計算為手段，基于海量數據的建模分析，形成智能決策與動態優化，同時整合分布于全球的設計、生產、供應鏈、銷售等各種資源協同制造和創新，不僅滿足全球用戶的標準化需求，也能通過靈活的生產制造設計，滿足全球用戶個性化定制需求。同時智能工廠對產品的全生命周期進行跟蹤維護，深度挖掘數據，推動產品的快速再創新與再發展。
 
我以塑料機械公司的智能制造為例，給大家簡單描述一下：
 
訂單生成后，根據MES系統的分工規劃，將訂單協議下傳到相關的技術部，技術部設計好圖紙，通過建模仿真調試，確認無誤后，生成BOM表和數控加工程序，BOM表中采購件與外協件自動傳到采購部。
 
自制件圖紙生成加工程序直接下傳到數控機床服務器計算中心，由服務器根據機床的在線情況和OEE數據分析，來分配給加工機床的流水線，機床與機床之間的搬運和工件的碼垛都由機器人來完成。
 
需要電鍍、熱處理的零件通過AGV小車運到外協加工出口區域，完工的零件放在裝配出口區域等待AGV小車運到由生產廠長指定的裝配區域。
 
采購部的服務器與外協廠家、供應商廠家是互聯互通的，因為每年與這些供應商都簽訂了供貨協議。BOM表中的零部件自動分配到各個廠家的數據服務器中，按照MES系統中的計劃時間，通過各種智能物流輸送到工廠的裝配區域，公司倉庫做到零庫存。只需在售后服務部有備品備件的倉庫，且這個倉庫的數據共享給全球用戶的。
 
通過一系列裝配工序，完美的機器來到了地球上，最后到整機帶載調試，這時機器進入了公司的PLM（全生命周期管理）系統，系統將對機器進行終生在線維護，并且將設備的運行和維護數據保存到歷史數據庫，供設計部深度分析這些數據，從而不斷改進創新，提升產品的品質。
 
員工的工時將通過車間每個工序的終端機上確認后，員工每天、每月、每年的工時都可以在車間的電子看板系統查詢，生產廠長可以通過總訂單生產負荷的查詢，可以及時發現哪道工序比較堵塞，哪些工序比較寬松，并對各個工序進行動態調配。
 
公司的EMS（能源管理系統）系統將每天消耗的水、電、氣與上面提到電子看板系統中工人的工時數據和采購數據實時上傳到ERP系統供財務部使用。
公司的銷售部的技術配置服務器存儲了許多模塊化的配置方案，銷售員只要將配置組合一下，并與ERP互通，就可計算出設備的制造成本和對外的銷售價格。銷售員可用各種電子終端通過公司云平臺就可獲取這些數據，同時也能查看到在產訂單的進度情況和開展多方視頻會議，也可把用戶的需求通過電子終端上傳到公司的設計開發部，然后將可行性方案及時反饋給用戶。
 
公司的非一線生產員工，比如售后服務工程師、銷售員等等，實行任務式管理---即只要完成公司在規定的時間內指派的任務和銷售目標。他們手機中只需安裝工作APP,在工作時間打開就可以了，公司通過GIS管理系統就知道他們在全球的每一個地方。不需要朝九傾巢而出，晚五傾巢而歸?，F在高峰期無法解決的擁堵問題，到那時或許就解決了。
 
公司的一線工人的上班通過人臉識別或者帶有RFID傳感的工卡識別，并將數據連接到ERP中。屆時，時間成本將成為產品的重要成本，交貨時間將納入企業的征信系統，銀行成為第三方的服務平臺來保障買賣雙方的金融風險。
最終所有的智能工廠都融入到物聯網中。
 
設備上諸如電機、驅動器等關鍵零部件成為設備物聯網中的一個元素，每臺設備又成為企業物聯網中的一個元素，每個企業成為行業物聯網中的一個元素，每個行業成為國家物聯網中的一個元素，每個國家將來成為全球物聯網中的一個元素。各個元素之間又可互聯互通，整個物聯網絡呈現一個扁平化的架構模式。
 
2、國內與國外同行在擠出機方面有哪些不足？金緯是如何應對的？
 
許：我們與國外發達國家的擠出設備，比如德國巴頓菲兒、克勞斯瑪菲、奧地利辛辛那提、意大利Bausano等等相比，國外設備比較耐用一些，第一主要是他們的基礎材料工業比較發達。
第二，他們的控制系統比較復雜一點，除了符合嚴格的CE與UL標準以外，采用的HMI(人機界面)與控制軟件基本都有SCADA的功能，比如倍加萊的阿波羅監控軟件，西門子wincc監控等。SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition)系統，即數據采集與監視控制系統，它具有實時數據庫、關系數據庫。具備有SCADA后，上層的MES、ERP系統才能與它對接訪問數據。
 
我們國內設備比如金緯公司、仕城公司、恒瑞公司等國內所有的機械設備廠，大部分電氣控制系統基于成本考慮，都沒有配置SCADA監控軟件。但也不是說不能夠采集控制數據，現在市場上為了解決這個問題，許多電氣公司推出了各種各樣的串口網關來采集數據，但我認為只是為了解決目前存量設備的數據采集，串口協議速度較慢，不符合未來工業4.0的大數據采集接口標準，也只是權宜之計。
 
目前，不管是國內設備廠家，還是國外設備廠家都沒有做到設備的數據開放，這對推進數字化工廠的進程是比較困難的。后面會談到我們機械加工廠實施數字化工廠所遇到的瓶頸。
 
怎么說呢？就是你的設備接口不是標準的，你的每個數據變量的含義不告訴用戶，用戶怎么能夠將你的設備融合到他的智能工廠里去呢？所以，我希望大家今后一定要引導和提升客戶的需求：（1）在設備的電氣控制系統上要么配上SCADA系統，要么選擇帶有以太網口的PLC和HMI,加上帶有TCP/IP或OPC接口的智能網關；（2）生產線的控制要實現全集成自動化，不能是由多個設備廠家拼湊起來的離散控制，在資料檔案中一定要說明程序控制其中每個變量的地址與含義。
只有具備以上兩個基本條件，設備的運行信息才有可能夠方便用戶快速而實時的上傳到MES系統當中，做到自動化與信息化的融合。
 
我深耕塑機制造行業16年，很清楚生產制造效率有很大的提升空間，我們制造的每個工序都是靠人去統籌安排的，我們的高管只看到不是很精準的ERP數據，看不到準確的生產流程數據，每個工序基本靠人去喊，如果人再把七情六欲、喜怒哀樂等各種關系和情緒帶到工作中去，可想而知，生產的效率，產品的質量怎么能精準控制，所以未來智能制造一定會成為現代企業的迫切需求。
 
智能工廠既要成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。這是什么意思呢？就以我們金緯公司來講，公司是生產塑料擠出機械的，公司本身的生產制造要向智能化方向發展。另外我們生產的各種設備要能夠融入到全球用戶的智能工廠體系中去。
 
這兩項工作我們是如何推進的呢？第一項，2017年我們在蘇州公司試點了MES（可制造執行系統）系統。剛才前面講了，設備數據不開放，沒有辦法做到兩化融合。我們蘇州金緯公司自成立以來陸陸續續采購了數百臺的數控機床，來自可能數十個廠家，這些機床有的沒有標準的采集接口，有的只是串行接口，需要上游軟件公司開發通訊協議，有的通訊協議完全不開放。
 
所有的機床廠家沒有提供變量表（因為多年前用戶沒有要求，廠家也未意識到）。這樣，數百臺機床的數據連接到MES系統變得非常困難。我想這是個瓶頸，這是所有機械制造企業的共同難題，也將大大阻礙機械制造企業實現智能制造數字化工廠的前進步伐。
 
我們現在只好暫且將機加工作為產品的一個工序來對待，然后將生產計劃排表，計劃裝配工序工時，實時生產狀態的查詢與統計，電子看板系統，手機APP的查詢終端，并與公司的ERP（企業資源管理）進行數據對接。

 第二項工作其實早在2015年，公司就建立了設備PLM（全生命周期管理）的物聯網云平臺。通過對設備的運行實時檢測，進行遠程維護、故障預測與排查、設備檔案管理、視頻查看，引入了設備與調試人員的GPS技術，也可以將數據上傳到用戶的智能制造系統中去。
 
這些年，我們的用戶在設備的數據和運行的安全上有很大的顧慮，為了打消顧慮，我們不僅在軟件上走VPN安全通道，經過工業防火墻，同時在智能盒子上還設計了一個安全門電路，只有用戶打開門，金緯物聯網云平臺才能讀取數據。


 從2018年起，公司為了響應國家2025智能制造的戰略目標，在新設備上計劃淘汰所有不帶大數據接口的程序控制器，全部換成帶有TCP/IP接口的程序控制器,人機界面（圖f）。根據用戶的需求，加裝萬能通訊協議盒子（圖g）。

 未來幾年，除了上面開發的生產監控、生產管理、設備管理、訂單管理、人員管理、看板系統等模塊外，我們還要開發能源管理、成本管理、效率管理等模塊，并且與公司的ERP系統對接，然后再與合作企業倉庫數據，物流信息的數據進行對接。（來源：上海金緯公司副總工程師、2017年中國好塑才----科技英才獎得主 許勇先生）

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  金緯機械制造有限公司（中國塑料機械工業協會副會長單位）是中國擠出類塑料機械設備專業制造商。產品遠銷全球，銷售及服務網絡遍及全球，公司在全球設有土耳其、越南等多個海外辦事處，在全球擠出行業頗具影響力。連續7年在塑料擠出行業綜合實力排名中位居前列。

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  土工格柵是一種新型的土工材料，主要用于土木工程中對土體的加固。它具有質輕、強度高、伸長率低、耐酸堿、不易腐蝕等優良性能，從經濟、技術等各方面考慮、優于金屬、天然石材等傳統加固用途材料。并因其結構合理，性能優越，成本相對較低，在強度、穩定性等方面與旋轉成型塑料網相比，有著非常優越的性能。因此該制品在國內外發達國家的水利、公路、鐵路、煤礦、建筑等工程領域得到廣泛應用。

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