▌▌系統(tǒng)要求

日本一家專門制造汽車金屬零件的制造商提供的服務(wù)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)/開發(fā)，模具制造，沖壓和組裝。盡管該公司能夠通過其精密加工技術(shù)批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，但他們還積極開發(fā)用于制造各種類型零件的新加工方法。但是，在生產(chǎn)線上，它們的操作模式仍遵循手動(dòng)讀取和寫入數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法。然后，要求操作員在輪班結(jié)束之前將已經(jīng)寫在紙上的生產(chǎn)信息復(fù)制到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。這不僅耗時(shí)，而且還引入了人為錯(cuò)誤的可能性。從管理的角度來看，這也意味著實(shí)時(shí)的工廠生產(chǎn)狀態(tài)信息根本不可用，因此，唯一的選擇是等待生產(chǎn)線的定期報(bào)告。這實(shí)際上使得不可能獲得有關(guān)設(shè)備利用率或材料狀態(tài)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。因此，管理人員只能根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)安排工作訂單。即使他們希望提高生產(chǎn)效率，但由于他們無法訪問準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，因此很難確定從哪里開始。

由于這些原因，金屬加工廠決定通過整合通信和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來提高工廠設(shè)備管理的透明度。除了能夠獲取有關(guān)關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息外，該解決方案還必須允許實(shí)時(shí)監(jiān)控工廠內(nèi)部的各種設(shè)備。在考慮了可用的工廠空間，系統(tǒng)建設(shè)成本和人力資源之后，該公司決定使用無線傳輸來收集數(shù)據(jù)的解決方案。此外，為了加快引入過程并節(jié)省開發(fā)自己的云系統(tǒng)的初始成本，該公司還決定采用微軟的Azure公共云平臺(tái)。最后，該解決方案必須具有可擴(kuò)展性，以便將來可以輕松調(diào)整或擴(kuò)展系統(tǒng)功能。

▌▌系統(tǒng)描述

大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是沒有PLC的沖壓機(jī)或沒有開放通信端口的封閉系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)備的不同情況，研華公司的WISE-4000系列和EKI-6332GN Wi-Fi接入點(diǎn)采用了多個(gè)IoT無線I / O模塊，以滿足金屬加工廠將生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需求并能夠監(jiān)控設(shè)備和整體設(shè)施。

關(guān)于建立與生產(chǎn)設(shè)備的連通性，客戶的要求是能夠收集有關(guān)130臺(tái)沖壓機(jī)執(zhí)行的沖壓數(shù)量的統(tǒng)計(jì)信息。因此，每臺(tái)沖壓機(jī)都配備了WISE-4050 Wi-Fi IoT無線I / O模塊，以實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)，全面的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)收集。WISE-4050模塊首先在從每臺(tái)計(jì)算機(jī)收集的數(shù)據(jù)上添加時(shí)間戳，然后執(zhí)行一系列過程，包括數(shù)據(jù)加密，格式轉(zhuǎn)換和云身份驗(yàn)證。然后，數(shù)據(jù)通過HTTPS上載到Azure IoT中心，在其中分析設(shè)備操作狀態(tài)信息，或使用可視化工具（如Power BI）根據(jù)客戶請(qǐng)求將數(shù)據(jù)作為自定義報(bào)告呈現(xiàn)。通過這種工廠信息透明性，管理人員將能夠通過Azure云平臺(tái)管理所有類型的信息，例如單個(gè)壓模機(jī)執(zhí)行的沖壓次數(shù)，處理每個(gè)工件所需的時(shí)間以及機(jī)器的啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)間。還可以通過使用透明的生產(chǎn)流程來安排生產(chǎn)工作訂單，以提高設(shè)備的利用率并穩(wěn)定生產(chǎn)線平衡率。

由于預(yù)先集成，WISE-4000系列無線I / O模塊可以直接支持Microsoft的Azure IoT中心。在這樣的系統(tǒng)內(nèi)，不必讓計(jì)算機(jī)充當(dāng)網(wǎng)關(guān)或編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。與系統(tǒng)架構(gòu)相關(guān)的整體復(fù)雜性和硬件成本均大大降低。就帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)記錄器和斷點(diǎn)恢復(fù)功能而言，即使網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定，也可以首先將數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在本地模塊中。一旦網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)，就可以將數(shù)據(jù)上傳到云中以確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。盡管金屬加工廠的要求是每秒發(fā)送一次數(shù)據(jù)，但沖壓機(jī)可能在非生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)處于閑置狀態(tài)。因此，通過修改WISE-4000模塊中的數(shù)據(jù)上傳設(shè)置，僅當(dāng)機(jī)器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才可以傳輸數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬。另外，如果由于收集大量數(shù)據(jù)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，則可以通過Web界面修改設(shè)置，以便可以將帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在模塊內(nèi)部。然后，一旦滿足數(shù)據(jù)累積標(biāo)準(zhǔn)，所有內(nèi)容將一起上傳。  

▌▌項(xiàng)目實(shí)施

• WISE-4050：4通道數(shù)字輸入和4通道數(shù)字輸出IoT無線I / O模塊

• WISE-4051：具有RS-485的8通道數(shù)字輸入IoT無線I / O模塊

• WISE-4060：4通道數(shù)字輸入和4通道繼電器輸出IoT無線I / O模塊

• WISE-4012：4通道通用輸入和2通道數(shù)字輸出IoT無線I / O模塊

• WISE-4220-S231：具有內(nèi)置溫度和濕度傳感器的Wi-Fi IoT無線傳感器節(jié)點(diǎn)

• EKI-6332GN：IEEE 802.11b / g / n Wi-Fi AP /客戶端

▌▌系統(tǒng)圖

實(shí)現(xiàn)透明的智能工廠管理不僅僅可以給大型制造商帶來更多好處。傳統(tǒng)的中小型工廠的生產(chǎn)線也可以通過使用輕量級(jí)的IoT系統(tǒng)架構(gòu)升級(jí)到智能設(shè)施。在這樣的系統(tǒng)中，能夠自動(dòng)收集數(shù)據(jù)的外部設(shè)備可以用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)讀取和記錄數(shù)據(jù)的方法，從而使操作員可以全面了解工廠內(nèi)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

通過使用研華的云IIoT解決方案，該解決方案可以提供無線網(wǎng)絡(luò)傳輸并節(jié)省硬件建設(shè)成本，從而使客戶能夠完全控制其生產(chǎn)狀態(tài)并提高運(yùn)營效率。引進(jìn)研華解決方案的當(dāng)月，金屬加工廠的沖壓機(jī)利用率比去年增長了26％。除了提高生產(chǎn)能力外，該系統(tǒng)還使管理人員可以精確控制工廠的生產(chǎn)狀況。這使客戶能夠優(yōu)化生產(chǎn)并建立訂單接受策略，從而確保按時(shí)交付產(chǎn)品以提高客戶滿意度。

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