研华科技:打通智慧工厂中自动化与信息化的任督二脉

制造业是我国国民经济的支柱产业,也是推动工业化的原动力,现代制造业已经并且正在深刻地改变着人们的生产方式甚至生活方式。随着大数据、物联网技术的不断发展以及劳动力、原材料、能源成本飞涨,“中国制造”开始面临巨大的机遇与挑战,利用自动化和信息化手段改进制造过程、寻求产业升级已经成为了企业管理者的普遍共识。对于企业而言,工厂底层自动化设备和上层的信息系统间如何进行数据交互、车间底层如何进行关键数据采集、如何避免制造过程信息的真实性差异成为了制造企业面临转型升级时的首要问题。2014年10月27日,记者采访了研华(中国)公司工业自动化事业群总经理蔡奇男,就云计算、大数据等新兴技术为制造业带来的革新、制造企业自动化系统和信息化系统的融合、车间数据的采集管理等问题进行了分析与介绍,为企业在智能工厂解决方案建设实施上带来新的思考。

 

图1 研华(中国)公司工业自动化事业群总经理蔡奇男

信息融合裂谷:企业生产信息系统各自为阵
目前,云计算、大数据、移动应用等新兴技术正在悄无声息的改变企业的生产运行方式。蔡总认为传统条件下依靠人工传递数据和被动的生产线监测模式已经不能适应时代发展,特别是当企业形成一定规模后,在行业竞争不断加剧的大环境下,制造业需要建设管理精细化、作业移动化、生产协作化的智能工厂解决方案,不断提高在质量保障、快速制造、快速检测响应以及快速重组等方面的要求。蔡总认为所谓智能工厂不单单只是关注底层的自动化设备,更需要注重信息化的建设,让底层设备与上层的信息系统相融合,达到数据信息系统间的交互与响应。对此蔡总举了一个形象的例子:研华此前有个模具行业的客户,突然一段时间生产的产品总是出现质量问题,后来经过多方排查才发现原来是某条生产线电路板温度过高导致生产线焊接工艺不牢固,从而使整条线产品质量低下。尽管该厂制造设备属于自动化,但设备与上层管理之间出现信息传递裂谷,信息没有及时反馈导致了整批产品的质量问题。
由此可见,企业管理层到车间层特别是车间设备层的信息交互普遍存在着困难,一方面车间设备层的重要信息难于采集和上传,无法达到对生产过程的监控。另一方面上层系统难以深入到车间和设备层,从而影响管理信息系统的准确运行,使动态信息成为脱离实际的无源之水难于及时下达,从而使整个企业信息化难以产生更大的效益。蔡总总结现在制造企业信息化往往存在着以下难点:
生产过程不可视:主要体现在不能实时了解生产现场中在制品、人员、设备、物料等制造资源和加工任务状态的动态变化。
生产过程复杂关键数据难采集:由于产品结构和加工工艺的复杂性,造成生产过程中包含了高温、高压、高辐射等一系列恶劣条件,生产环境复杂多变使关键数据难以准确采集。
現場总线标准不统一:伴随着企业不断发展,企业总线使用上出现“八国联军”,不同国家不同厂商的生产总线无法统一,数据信息传递出现障碍。
制造过程信息的真实性差:现场数据信息过多依赖人工录入,增加了出错的机率。
上述特点反映了制造企业迫切需要对制造过程进行信息化与自动化的融合,从而建立一个完整高效的智能工厂解决方案。而智能工厂的首要任务就是对企业自动化和信息化的整合,通过数据采集及其分析处理系统,将车间的各种数据完整实时的采集到车间数据库中,并将车间生产的信息实时准确的反馈到车间的管理层,加强管理人员对车间生产现场的监控和管理,并为企业管理人员制定生产计划提供依据。
研华智慧工厂:打通信息化与自动化的任督二脉
对于研华而言,经过三十多年的经验积累,研华集成了智能工厂的各个模块,包括数据采集、工业通讯、嵌入式机器人、I/O板卡高速采集运动控制、人机界面、工控机以及上层软件七大部分,为企业构建一个完整的智慧工厂解决方案,兼备设施系统、信息化应用系统、设备管理系统、公共安全系统等,建设一个高效、节能的智能工厂。

 

 

 

 

图2 研华智能化工厂整体架构
蔡总认为目前制造企业单纯的对底层自动化设备进行置换升级已不再适用,取而代之的是融合了采集卡、传感器、软件和数字用户界面的复杂系统。此外,企业生产的产品将由单品向集成化靠拢,乃至连向云端。当智能硬件连向云端时,位于云端的数字组件将延展智能硬件的各项功能,并能加速服务,促进产品迭代创新。
现代制造模式以生产效率、产品质量、生产成本等作为衡量企业制造能力和水平的主要标志,然而由于企业规模扩大、技术改造深入和市场竞争加快,造成具有多源异构性、形式多样性、复杂多变性等特征的车间制造过程信息急剧膨胀,再加上传统的企业管理系统无法精细控制到流程复杂、信息纷乱的车间制造过程使得企业管理层难以准确掌握生产现场的实时情况。蔡总介绍研华之前一家客户最初创始人仅以2000元作为初始资金办厂起家,前期凭借良好的工艺得到了市场的迅速扩大,购买者也对产品十分放心。然而随着企业不断发展工艺水准反而有所下降,最后无奈找到研华,经过总结后发现企业规模膨胀后的信息化与自动化裂谷使整个产线纷乱无章,要知道现代制造企业的管理信息系统都是建立在自身的复杂性之上,而制造车间作为最重要的信息源头,存在着大量的无序、冗余、残缺、异构信息,要想克服他们之间存在的信息交互的鸿沟,这就对车间制造过程信息的自动化和信息化提出了更高的要求,需要对车间制造过程的集成性和企业信息系统的交互性方面进行提升。蔡总介绍通过实施研华WebAccess平台,使该企业可以快速的整合监测信息化相关数据,实现管控的一体化,轻松实现远程维护,灵活的拓展架构,降低供热自动化控制设备的采购成本。

 

图3 研华WebAccess整合生产信息及状态

在蔡总看来,由于各个行业属性的不同,对智能工厂的建设架构也不尽相同,比如流程行业的自动化程度往往较高,因此其数据采集工具多嵌入在自动化设备中,与系统紧密相连的大部分数据和运营管控相关的数据会流入到ERP中,其他与生产执行相关的数据则主要导入到MES系统中。相比较之下,离散企业的车间管理过程更为复杂,离散行业面临着生产计划难以预测、产品工艺流程差异大、设备自动化水平较低、现场单据多、作业繁琐、不易掌控等特点,这就导致了企业需要首先对包括生产进度信息、物料信息、加工信息进行独立的采集。蔡总介绍研华行业客户的信息系统由其行业合作伙伴特性所决定,以行业为界定区分建立不同的智能工厂建设标准。例如对于离散的军工企业而言,由于它的计划生产模式,安全、进度和质量就成为它在整个信息系统中最为重要的指标,研华会加强在此方面的数据采集力度,提供行业个性鲜明的智慧工厂解决方案。

内外兼修:搭建物联产业联盟共赢生态圈

 

 

谈及智慧工厂的发展趋势,蔡总认为当智慧工厂在制造业深化应用后,智能工业将对传统制造业进行重新定义,人、应用系统、自动化设备将以前所未有的形式联接并构成一个新的网络化制造时代,成为企业创造新价值的竞争源动力。通过将智能机器间的连接并最终将人机连接,结合软件和大数据分析,重构全球工业,激发生产力,提升生产效率。在这种新的模式下,智慧工厂将迅速渗透到制造业研发、生产、销售乃至服务各个环节。
就研华自身而言,随着制造业整个产业链的关系越来越紧密,并呈现出服务化和聚合的趋势。未来研华一方面将不断积累自身优势集成至智能工厂的各个模块,为企业构建一个融合自动化与信息化的完整智能工厂解决方案;另一方面研华将加强与中国移动、英特尔、微软等产业链厂商合作,构建物联产业应用联盟共赢生态圈。在基于“智慧地球”的品牌战略下,研华将对人、应用系统、机器和所有的传感设备无缝连接,为包括移动办公、节能减排、物流供应、安全生产、智能控制等提供全方位的运营革新,加快企业生产流程的节奏和优化速度,推动制造企业创新发展。
后记
蔡总认为无论是云计算还是移动应用,亦或是物联网和智慧工厂,一切新兴技术及创新动力都应该来自于“提升客户竞争力”为导向。当前,传统制造业飞速变革,越来越多的企业面临着信息化战略的转型升级,构建适合企业自身业务发展的信息化战略体系是每个企业CIO最为关心的问题,而基于自动化和信息化融合的思维,研华智慧工厂发展和产业应用将具有广阔的前景和难得的机遇。