05.智慧工廠第一步-實(shí)現(xiàn)透明車間-開放性APROL智慧工廠平臺(tái)-by潘俊-1

2016貝加萊智能制造&智慧工廠落地實(shí)現(xiàn)邁向智慧工廠的第一步：

開放性的APROL平臺(tái)實(shí)現(xiàn)透明車間

B&R中國智慧工廠事業(yè)部

潘新技術(shù)-歐洲工業(yè)自動(dòng)化專家產(chǎn)品與技術(shù)在自動(dòng)化行業(yè)處于領(lǐng)先地位197919902000MultiprocessorPLC

withintegratedCNCMULTICONTROLDeterministicmultitaskingB&R2000SystemSeamlessly

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long-termavailabilityIPC2000Oneengineeringtool

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integratedPLCPowerPanelOpenreal-timeEthernetprotocolPOWERLINK創(chuàng)新技術(shù)-歐洲工業(yè)自動(dòng)化專家產(chǎn)品與技術(shù)在自動(dòng)化行業(yè)處于領(lǐng)先地位201520102005Fanless

industrialPCAutomationPCCertifiedintegratedSafeMotionAutomaticcodegenerationModeling1μsreactiontimeinPLC

IECprogrammablereACTION67%faster

engineeringmappOpensafetyprotocolopenSAFETYSafeTCP

SafeWorkspaceSafeRoboticsFastestservodriveonthemarketACOPOSP3OEM市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者&創(chuàng)新者信任貝加萊（CNC、機(jī)器人、機(jī)加工）密封/焊接折彎后處理與涂裝包裝組裝鉆孔/沖壓/研磨抓取碼垛工業(yè)4.0智慧工廠的熱門詞匯：客戶依然觀望為主工業(yè)4.0&智能制造&物聯(lián)網(wǎng)&MES&工業(yè)大數(shù)據(jù)&CPS創(chuàng)新的曲線：大眾客戶對(duì)4.0遠(yuǎn)沒有充分理解這個(gè)階段找到正確的客戶，遠(yuǎn)比技術(shù)本身重要！！*曲線來自斯坦福大學(xué)我們所處的時(shí)代：如何落地有效？智能帶來產(chǎn)業(yè)新的機(jī)遇我們所處的時(shí)代創(chuàng)新的曲線工業(yè)4.0,人工智能智慧工廠，智能制造云制造，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人換人、中國制造2025電氣化、自動(dòng)化、信息化時(shí)代2.5%13.5%2016概念層出不窮,我們?nèi)绾芜x擇？智能時(shí)代的工廠：數(shù)據(jù)無處不在流程生產(chǎn)離散生產(chǎn)智能物流R&D需求計(jì)劃制造物流配送新需求訂單分析生產(chǎn)訂單物料清單質(zhì)量管理工廠維護(hù)主維護(hù)工程變更產(chǎn)品設(shè)計(jì)制程設(shè)計(jì)庫存智能物流發(fā)貨WIP在制品追蹤缺陷追蹤數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)過程控制人力追蹤移動(dòng)互聯(lián)大數(shù)據(jù)分析智能分析物聯(lián)網(wǎng)流程控制MPCAPC設(shè)備數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)過程狀態(tài)能源數(shù)據(jù)能源消耗狀態(tài)運(yùn)營維護(hù)遠(yuǎn)程診斷預(yù)測(cè)維護(hù)物流倉儲(chǔ)質(zhì)量品質(zhì)資產(chǎn)管理制造業(yè)引入TPM、精益制造的管理理念“如果不能測(cè)量，則無法改進(jìn)。”LordKelvin“Ityoucan’tmeasureit,youcan’tmanageit”彼得德魯克(新技術(shù)下對(duì)工廠數(shù)據(jù)的要求：實(shí)時(shí)、可靠、準(zhǔn)確、安全）智慧工廠的第一步：收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車間透明化（自動(dòng)化+物聯(lián)網(wǎng)）可靠的績(jī)效衡量與績(jī)效指標(biāo)車間的透明性基于客觀的、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集智能數(shù)據(jù)

——

從原始數(shù)據(jù)中創(chuàng)建可操作的信息采用PDCA（策劃-實(shí)施-檢查-改進(jìn)）的方法持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)和工藝過程制造業(yè)數(shù)據(jù)采集的重要和必要性共同使命：最落地的4.0方案供應(yīng)商&實(shí)施團(tuán)隊(duì)我們開啟這段旅程與您攜手共進(jìn)工業(yè)4.0路線圖今天的解決方案明天的愿景實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0傳統(tǒng)制造業(yè)的工廠自動(dòng)化現(xiàn)狀單機(jī)為主,M2M通信不暢，設(shè)備接口不統(tǒng)一，無法發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)（1.0，2.0，3.0設(shè)備并存）管理層無法獲得及時(shí)、可靠的車間運(yùn)營數(shù)據(jù)，影響管理決策成本核算困難追溯困難經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫傳遞、管理難跨部門協(xié)作困難，部門間、供應(yīng)商間扯皮現(xiàn)象嚴(yán)重缺乏全局觀念，各自為政；理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感能源/批次?當(dāng)前生產(chǎn)力?目前利用率,OEE?質(zhì)量控制

?維護(hù)管理?技術(shù)及生產(chǎn)瓶頸?主要性能指標(biāo)?如何提高效率？更多…XXX智慧工廠的第一步：車間透明化B&R建議的智慧工廠的實(shí)施路徑：縱向集成

L3高級(jí)管理系統(tǒng)

（ERP、MES、PLM)

L2數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)

APROL開放平臺(tái)

L1設(shè)備&設(shè)施層

人才項(xiàng)目實(shí)施建議：分析和調(diào)研企業(yè)現(xiàn)狀，選擇開放性平臺(tái)和設(shè)備根據(jù)企業(yè)狀況，分步、分階段實(shí)施，降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)工業(yè)4.0不可能一步到位，先易后難，先局部再復(fù)制，先基礎(chǔ)后高級(jí)智慧工廠自動(dòng)化—Enmon+PDA模塊PDA：完美解決設(shè)備通訊的信息孤島問題v=10%v=30%滿負(fù)荷部分負(fù)荷待機(jī)從各類設(shè)備采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，支持非B&R系統(tǒng)的設(shè)備所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與歷史與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，開放數(shù)據(jù)接口（OPC、MySql等）歷史數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫Fieldbus自定義報(bào)表，支持遠(yuǎn)程訪問有通訊模板的設(shè)備類型：塑料、包裝、印刷、紡織、CNC\數(shù)控、機(jī)器人…檢驗(yàn)室數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)模式產(chǎn)出信號(hào)啟停信號(hào)報(bào)警信號(hào)能源計(jì)量工藝參數(shù)X20現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采控器

方案（A）歷史數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫APROL車間設(shè)備PDA（數(shù)據(jù)采集）功能的實(shí)現(xiàn)PLC類：總線通訊協(xié)議信息量大(B&R系統(tǒng)自帶驅(qū)動(dòng)程序）開放性較好方案（B）PC或者數(shù)控系統(tǒng)：宏指令信息量大(B&R系統(tǒng)集成驅(qū)動(dòng)函數(shù)）開放性較差方案（C）老PLC設(shè)備：數(shù)據(jù)截幀信息相對(duì)有限(B&R開發(fā)驅(qū)動(dòng)）方案（D）

無控制系統(tǒng)：硬件采集信息有限X20現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采控器

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)冗余服務(wù)器1冗余服務(wù)器25種技術(shù)全面實(shí)時(shí)采集車間各類工業(yè)數(shù)據(jù)其他子系統(tǒng)（OPC接口）：DCS、DDC，SCADA等PDA–開箱即用的解決方案PDA系統(tǒng)面向的細(xì)分行業(yè)食品飲料吹瓶機(jī)、灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、膜包機(jī)、箱包機(jī)、碼垛機(jī)等制藥吹瓶機(jī)、灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、膜包機(jī)、箱包機(jī)、碼垛機(jī)等印刷凹印機(jī)、涂布機(jī)、涂膠機(jī)、柔印機(jī)、水洗機(jī)、噴鋁機(jī)、分切機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)等CNC\機(jī)器人\汽車\電子\機(jī)加工注塑、貼片機(jī)、打磨機(jī)、切割機(jī)、機(jī)器人、機(jī)械手、加工中心等PDA–開箱即用的解決方案開放性:可與各類控制系統(tǒng)廠家通訊通過開放統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)相互協(xié)作工廠自動(dòng)化中的關(guān)鍵成員機(jī)器和

過程操作員維護(hù)工程師生產(chǎn)經(jīng)理

廠長(zhǎng)

能源經(jīng)理質(zhì)量經(jīng)理MESERP企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫ConMonEnMonPDAAPCProcessControlPAL88+Control

ModulesCustomizedAPROL智能平臺(tái)APROL智能功能單元.ConMonEnMonPDAAPC過程控制智能平臺(tái)88+控制模塊定制化ConMonEnMonPDAAPCProcessControlPAL88+Control

ModulesCustomizedAPROL工廠自動(dòng)化平臺(tái)APROL.適用各種應(yīng)用需求流程自動(dòng)化車間自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施自動(dòng)化智能產(chǎn)線自動(dòng)化全球4000+套系統(tǒng)安裝

食品飲料企業(yè)產(chǎn)線方案—電子工廠第一階段能源管理系統(tǒng)，檢測(cè)分析能源使用情況統(tǒng)計(jì)每個(gè)槽位加藥累積量，自動(dòng)生成藥劑消耗報(bào)表

陽極產(chǎn)線方案第一階段安裝智能儀表監(jiān)測(cè)槽體狀態(tài)在線監(jiān)視所有槽體的狀態(tài)（槽體上有無飛桿、液體濃度、溫度、PH值、電導(dǎo)率以及液位）。統(tǒng)計(jì)槽體使用效率（負(fù)荷時(shí)間、空閑時(shí)間、故障時(shí)間）。槽體狀態(tài)異常時(shí)，立即報(bào)警，在任何一臺(tái)OperatorStation上都可獲知報(bào)警信息。報(bào)警信息可追溯，可生成報(bào)警報(bào)表，并支持自動(dòng)郵件發(fā)布。

產(chǎn)線方案—樓宇自動(dòng)化第三階段改善陽極產(chǎn)線車間內(nèi)空氣質(zhì)量

降低產(chǎn)線車間內(nèi)空氣腐蝕性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命（如飛桿名牌）

改善產(chǎn)線車間周邊空氣質(zhì)量，有利員工安全APROL--狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)常見的機(jī)械故障及其分析技術(shù)皮帶振動(dòng)不平衡不對(duì)中潤滑油污染葉片損壞定子損壞共振轉(zhuǎn)子問題齒輪嚙合問題軸承損壞噪聲

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油液分析

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Contiform案例：Krones最新一代吹瓶機(jī)吹塑主軸和吹塑站潤滑不良狀態(tài)下的主凸輪振動(dòng)信號(hào)及時(shí)避免進(jìn)一步磨損；提前3-6個(gè)月發(fā)現(xiàn)問題延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，防止意外停機(jī)CNC\加工中心數(shù)據(jù)采集Demo監(jiān)控參數(shù)使用分析監(jiān)控參數(shù)使用分析序號(hào)采集內(nèi)容采集內(nèi)容解釋應(yīng)用效果1設(shè)備狀態(tài)

（關(guān)機(jī)\運(yùn)行\(zhòng)報(bào)警\調(diào)試\空閑）關(guān)機(jī)：指設(shè)備處于下電關(guān)機(jī)狀態(tài)

運(yùn)行：指設(shè)備正在運(yùn)行NC程序的狀態(tài)（設(shè)備處于Auto模式，且正在運(yùn)行）

報(bào)警：指設(shè)備出現(xiàn)異常而出現(xiàn)報(bào)警的狀態(tài)

調(diào)試：指設(shè)備正處于調(diào)試參數(shù)或拆卸工件的狀態(tài)（設(shè)備處于MDI、JOG模式）

空閑：指設(shè)備可以正常加工，但處于空閑的狀態(tài)（設(shè)備處于Auto模式，但設(shè)備未運(yùn)行）1）實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)2通電時(shí)間開機(jī)后的總累積時(shí)間1）可以減少1個(gè)工作人員的工作量

2）可以知道夜班的工作人員有沒有加工零件，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控以及人員編制

3）根據(jù)監(jiān)控情況合理分配員工，提高設(shè)備稼動(dòng)率3循環(huán)時(shí)間（程序開始-結(jié)束）程序加工一次的時(shí)間（含非切削如換刀，移位等）4運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間程序累積加工時(shí)間5加工產(chǎn)量指程序加工循環(huán)完成每一次后的遞增計(jì)數(shù)1）自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)了解產(chǎn)品的加工進(jìn)度6報(bào)警代碼指設(shè)備故障顯示的報(bào)警號(hào)，單純的英文和數(shù)字的組合代碼，代表報(bào)警內(nèi)容的代碼1）監(jiān)控機(jī)床故障，及時(shí)采取措施

2）節(jié)省機(jī)修人員排查故障原因并及時(shí)進(jìn)行故障修復(fù)

3）查詢追溯設(shè)備歷史的報(bào)警狀態(tài)及時(shí)間（針對(duì)操作人員在人為誤操作后，導(dǎo)致機(jī)床報(bào)警，并在機(jī)床端清空?qǐng)?bào)警信息的行為）7報(bào)警信息指故障報(bào)警的詳細(xì)名稱，如X軸超程等8當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)指當(dāng)前工件的原點(diǎn)位置1）可以監(jiān)控操作人員在開機(jī)后有沒有執(zhí)行回原點(diǎn)的操作9進(jìn)給倍率指機(jī)床面板的F倍率值，如90、100、110等1）可實(shí)時(shí)監(jiān)控操作人員是否有隨意調(diào)節(jié)F倍率值

2）通過報(bào)表追溯F倍率值變更的歷史操作記錄10實(shí)際進(jìn)給速度指程序F指令值與面板F倍率值的乘積，也就是機(jī)床當(dāng)前的實(shí)際進(jìn)給值1）是否在關(guān)鍵位置進(jìn)給太大造成后續(xù)工序補(bǔ)償

2）規(guī)范零件關(guān)鍵位置進(jìn)給11主軸倍率指機(jī)床面板的S倍率值，如90、100、110等1）可實(shí)時(shí)監(jiān)控操作人員是否有隨意調(diào)節(jié)S倍率值

2）通過報(bào)表追溯S倍率值變更的歷史操作記錄12實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速指程序S指令值與面板S倍率值的乘積，也就是機(jī)床當(dāng)前的實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速值1）抽查是否與程序轉(zhuǎn)速一致

2）避免加工工時(shí)浪費(fèi)，以及在過高的轉(zhuǎn)速給刀具帶來損傷13主軸負(fù)載主軸在切削過程中產(chǎn)生的負(fù)載值，可以通過該值判斷機(jī)床是否在實(shí)際加工1）監(jiān)控設(shè)備是否存在空運(yùn)行或過載運(yùn)行的行為14當(dāng)前刀具號(hào)指機(jī)床當(dāng)前切削零件的刀具號(hào)，如T011）監(jiān)控刀具使用壽命，及時(shí)換刀

2）備刀中心提前備刀，及時(shí)供應(yīng)刀具，減少備刀等待時(shí)間

3）減員增效15刀具壽命值（初始?jí)勖?、已用壽命、預(yù)警壽命）通過采集刀具的加工時(shí)間或次數(shù)來實(shí)現(xiàn)采集刀具的實(shí)際壽命值（與壽命理論值比較）或者直接采集機(jī)床自帶的刀具壽命值16當(dāng)前程序號(hào)指機(jī)床當(dāng)前運(yùn)行的程序號(hào)，如O003等1）程序標(biāo)準(zhǔn)化

2）通過采集程序名實(shí)現(xiàn)取消工序間刷卡17程序名（程序備注）通過在程序內(nèi)容中維護(hù)零件號(hào)、工序號(hào)等程序備注信息，以實(shí)現(xiàn)零件號(hào)等信息的采集常用機(jī)床采集信息：支持?jǐn)?shù)據(jù)采集的機(jī)床品牌（合作伙伴）制藥行業(yè)項(xiàng)目展示注塑機(jī)的車間數(shù)據(jù)采集1注塑機(jī)的車間數(shù)據(jù)采集2無菌生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集云屏

解決方案亮點(diǎn)：接入信號(hào)靈活

電腦只要連接網(wǎng)絡(luò)就可上屏，IP視頻都可直接解碼顯示，傳統(tǒng)視頻亦可快速轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入，所有的信號(hào)都可輕而易舉地控制和管理調(diào)度。連通網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地?zé)o縫接入。管理層&總裁辦公室、會(huì)議室數(shù)據(jù)監(jiān)控中心如何讓這些分散各地的顯示數(shù)據(jù)集中管理？IPAD界面，拖拽，所見即所得，易用全透明

狀態(tài)分析以確保長(zhǎng)期改善APROL平臺(tái)下的精益制造關(guān)鍵要素體現(xiàn)積極的溝通

精益制造所必須優(yōu)化的質(zhì)量

可靠性是我們成功的基石最大化效率

在全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特別挑戰(zhàn)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)管理與控制實(shí)現(xiàn)透明及持續(xù)改善未來3-5年行業(yè)內(nèi)的趨勢(shì)和設(shè)想封閉的工業(yè)市場(chǎng)將陸續(xù)走向標(biāo)準(zhǔn)化及開放（OPCUA,Powerlink)精益水平、工廠數(shù)字化的程度將是制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力工業(yè)大數(shù)據(jù)是有待挖掘的金礦，會(huì)產(chǎn)生巨大價(jià)值產(chǎn)品(設(shè)備、系統(tǒng)）+遠(yuǎn)程服務(wù)、遠(yuǎn)程采集、賣服務(wù)將是標(biāo)配物聯(lián)網(wǎng)IOT，萬物互聯(lián)必將走向車間（工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）OPCUA–IndustrialCommunication面向未來：B&R全面支持OPCUAOPCUAServerOPCUAmappViewclientOPCUAPLCclientOPCUASCADAclientOPCUAauditclientOPCUAHighlightsStandardIEC62541SecureandReliableManufacturerindependentPlatformindependentInformationmodelsSolutionforIndustrie4.0AutomationStudioUAConfigurationProfilesandFacetsHistorical

DataData

modelsEventsAlarmsConditionsMethodcallsProcessdata-Addressspace-Nodes-BrowsingIndustrie4.0PubSub3rdpartysuppliersRedundancyserverGlobaldiscoveryserverERPSystems(SAP,..)AggregatingServersOPCUAConceptionAddressSpacemodelBaseInformationmodel01APROL智慧工廠基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)特色Server操作系統(tǒng)：SuseLinux（開源、穩(wěn)定）上層總線：標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng),支持OPCDA/UA,XMLIO控制總線：EthernetPowerlink

（業(yè)內(nèi)首個(gè)開源實(shí)時(shí)以太網(wǎng)）ControllerX20現(xiàn)場(chǎng)控制器: cycle-time<1ms（PC-based）總線擴(kuò)展能力：支持主流主流總線Safety:SIL3,cycle-time<5ms數(shù)據(jù)庫：BerkeleyDB，MySQL接口，對(duì)接MES、ERP系統(tǒng)，包含實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言：CFC、ST、SFC、標(biāo)準(zhǔn)C語言、Python，驅(qū)動(dòng)開發(fā)能力業(yè)內(nèi)最佳的開放性、集成性通過FDAGAMP5認(rèn)證（制藥、食品等）,審計(jì)追蹤APROL與IT系統(tǒng)共舞化繁為簡(jiǎn)，為E