圖爾克 | 柔性生產(chǎn)芻議-3：構建柔性生產(chǎn)制造體系的底層技術-1

2024/12/10 16:07:11

　　柔性生產(chǎn)

　　參考上期內(nèi)容，我們在柔性生產(chǎn)的制造體系架構中的各個層級提出了相關的功能需求。對于這些功能需求，我們可以進行如下匯總：

　　1、加工制造過程中的原料、半成品及成品需要相關的“身份識別碼”，用于整個生產(chǎn)流程中對其實現(xiàn)識別與追溯。與此同時，通過對設備運行狀態(tài)及運行環(huán)境的數(shù)據(jù)采集，將這些數(shù)據(jù)用于關聯(lián)生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。

　　2、通過工廠的物流管理系統(tǒng)和加工品“身份識別碼”的有效結合，保證生產(chǎn)過程中物流與信息流的一致性。

　　3、生產(chǎn)線中各個設備相對獨立且具備可替代性，則需要采用各個設備的分布式自動化控制模式，取代傳統(tǒng)的整體生產(chǎn)線集中控制模式，即“去中心化”。

　　4、生產(chǎn)線中各個設備的控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口進行連接，同時設備之間需要相互自動識別，以實現(xiàn)整體產(chǎn)線的靈活部署。

　　5、針對關鍵生產(chǎn)設備進行預見性維護，通過采集關鍵數(shù)據(jù)并結合相關數(shù)字化模型判斷設備的故障概率，并進行計劃性維護或更換，保證整體產(chǎn)線的穩(wěn)定運轉。

　　在此我們可以得出結論：上述需求可以認為是搭建柔性生產(chǎn)的制造體系架構的必要條件。針對這些功能需求，現(xiàn)有的工業(yè)自動化領域的一些相關技術基本已經(jīng)成熟以滿足功能的實現(xiàn)。

　　1.工業(yè)大數(shù)據(jù)技術

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)技術主要包括智能傳感器技術和射頻識別RFID技術。通過智能傳感器采集生產(chǎn)過程中的關鍵數(shù)據(jù)，主要包括產(chǎn)品/半成品加工精度、設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)。通過RFID技術為加工品設置身份識別信息，并且實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)透明性，從而可以保證打通整個制程的數(shù)據(jù)流，避免數(shù)據(jù)孤島。

　　與此同時，在場內(nèi)物流的成品/半成品的周轉環(huán)節(jié)，通過RFID物流門技術記錄出入庫信息，實現(xiàn)生產(chǎn)物流與數(shù)據(jù)流的高效同步。此外，RFID技術同樣用于產(chǎn)線中各個設備之間相互識別，在產(chǎn)線針對不同加工品而進行設備增加、移除以及更換操作時，可以通過這種設備間的相互識別完成設備的自動部署以及相關生產(chǎn)參數(shù)的自動調(diào)整。

　　注：關于工業(yè)大數(shù)據(jù)技術的實際應用，可參考“助力鋰電池生產(chǎn)降本增效的工業(yè)自動化技術"

　　2.分布式自動化技術

　　分布式自動化技術，主要由如下部分構成：

　　- 邊緣控制器：分布式控制取代自上而下的管理，采用如圖爾克TBEN-PLC系列和TX系列的控制器產(chǎn)品，可實現(xiàn)產(chǎn)線中各個子系統(tǒng)的“分而治之”。這些控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)相連，并利用集群智能運轉，從而實現(xiàn)整體產(chǎn)線“去中心化”的控制模式。憑借廣泛的接口范圍類型，邊緣控制器可以集成到不同的網(wǎng)絡中。此外，邊緣控制器可以完成對數(shù)據(jù)進行預處理，并將其選擇性地傳輸至更高層級的系統(tǒng)。

　　- 智能I/O模塊：如圖爾克搭載ARGEE功能的智能I/O模塊產(chǎn)品系列，使得用戶可以充分利用圖爾克標準現(xiàn)場總線模塊的全部潛能，并處理各類中小型控制任務。必要時，數(shù)據(jù)可以直接傳輸至MES系統(tǒng)，而無需經(jīng)過更高層級的PLC周轉。

　　- 獨立運行的故障安全模塊：故障安全功能可以通過直接安裝于危險區(qū)域附近的安全模塊來實現(xiàn)，如圖爾克的TBPN/TBIP產(chǎn)品系列。分布式信號處理可以縮短故障安全信號處理周期，從而進一步提高故障安全響應的實時性。此外，故障安全模塊的狀態(tài)信息可以通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至上層控制器以便于操作人員監(jiān)控安全回路的工作狀態(tài)以及進行必要的手動安全復位等操作。