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智能工厂:我们实现了吗?

Dick Slansky,ARC咨询集团分析员2005.05.24阅读 2209

  下一代的制造智能与可视化工具已经发展起来了,通过提供对生产运行底层的直接视像,让人在上层看到不同于以往的内容。
  概述
  现在的制造商认识到了生产级活动的智能实时可视化的价值和必要性。而且,这些对生产事件的瞬时记录必须表达更多的内容而不是简单地从在一大堆复杂的机器、组装设备、控制器和传感器间所传送的浩瀚的信息中搜集数据。要得到所有这些信息是困难的,但是问题已经在一定程度上得到解决。另一方面,把这些信息以某种有用的可用于决策的方式表达出来则不是那么成功。办法马上就会有了。下一代的制造智能与可视化工具已经发展起来了,通过提供对生产运行底层的直接视像www.cechina.cn,让人在上层看到不同于以往的内容。
  分析
  在制造领域,不能访问实时信息的商务智能系统与新出现的能利用实时事件把生产活动置于商务流程背景下的智能制造系统之间是不同的。商务智能应用程序倾向于处理交易信息,相比之下,制造过程则由实时信息、事件以及它们产生的相关消息驱动。然而,如果实时信息未被收集起来并以智能可视化及随后能用于决策的某种形式表达出来的话,制造商就无法从中获益。
  制造智能化的这一新层面具有新增的潜力,能把“真实的”信息“经纪”给
ERP、CRM及SCM等企业商务架构。但是,传统的制造执行系统(MES)以及传递海量数据给ERP系统的数据记录系统不能产生合适的信息,也不能适时地提供制造过程的动态的、整体的信息。为了收集信息,制造商们自己使用了一些方法加强这些系统,但是这些应用没能有效地整合把事件以有用、智能方式表现所需的集合、分析、传播等组件。
以流程为中心的架构…如图1

  以流程为中心的架构和以数据为中心的架构
  主要提供机器、自动化生产设备以及控制的大型自动化供应商能够提供依据数据交换或以“数据为中心”的体系集成的工厂架构。这虽然在机器到机器、控制器到机器CONTROL ENGINEERING China版权所有,以及机器到操作员界面的情况下是至关重要的,但是这种以数据为中心的方式往往不涉及与针对制造流程并因此成为“以流程为中心”的应用层之间有效的联接。
  为了用制造领域的术语解释清楚控制工程网版权所有,让我们来看一个机器人工段的例子。这个工段可能结合了多种功能操作,例如传送、加工、安全屏障等,不一而足。这个工段作业需要进行某些数据交换:运动数据、加工数据控制工程网版权所有,以及对等通信的数据。工厂层级的以数据为中心的控制架构一般就能解决这个级别的所有功能要求,但是生产制造是由流程驱动的。
  这个工段是更大的制造流程(产品的加工和组装过程)的一部分功能。这个工段能够产生很多的流程信息,比如产品和事件跟踪、质量保证、设备状态和利用状况(如OEE-整体设备效率)、工作流状态,以及许多其他有价值的指示信息,除了有助于提高总体生产运作之外,还将有利于精益和连续的流程改进(Lean and Continuous Process Improvement)。访问、交换、集合、分析源于这些流程的实时信息能提供流程在任何特定时刻的状态。一套定义并实现生产流程、生产管理系统以及制造智能应用之间的互操作性的应用、接口、基础架构代表的就是以过程为中心的架构。
  互操作性是有效的制造智能的关键
  控制和装置层面的接口和连接性传统上通过基于各种工业现场总线的通信协议得以解决,这些工业现场总线包括DeviceNet、PROFIBUS、CAN总线等,而最近以太网(Ethernet)也可能会逐渐被移植到这个应用层次上。制造商目前追求基于标准的架构以驾驭区域和全球范围的公共作业。基于如以太网这样的全球性标准的通用工厂网络架构充分体现了把工厂作业连接到商务作业的趋势。关于互用性还有其他一些问题。集成化体系架构已经在控制以及工厂级别得以实现,但是与生产管理和更高层面的业务系统之间的集成现在才真正开始。原因之一就是基于Web的技术的出现,提供了在松散偶合的互操作环境下的平台独立性。
  一些供应商提供的应用和系统能把生产作业连接到商务系统上实现智能工厂,他们正在通过将其产品构筑在基于像.NET和J2EE这样的Web架构上来解决互操作性问题。这些制造智能工具将与工厂的智能控制和网络基础设施互补。这些工具基于如XML这样的通用标准,将使得作为实时事件被收集的信息能跨越作业的边界进行交换。这些基于XML的架构能对体现制造流程的生产作业信息进行一系列的定制、过滤和格式化处理,而不仅仅是数据交换。实时数据由这些应用程序的分析引擎转换成流程信息,从而把有意义的信息提供给商务系统,比如ERP和SCM、计算机化维护管理系统(CMMS)以及持续性流程改进模块等。
  事件驱动的制造是一个新兴的业务模型,这是一个基于从下往上的概念,有意义的信息源于生产运作中的特定事件,由制造智能工具进行归集和分析以提供决策支持功能。公司要开发更为灵活的生产系统,要对市场做出更快速的响应控制工程网版权所有,要保持业务竞争力,那么这个模型将提供基本的条件。
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