IIoT如何實(shí)現智能工廠(chǎng)

2022-08-08

IIoT如何實(shí)現智能工廠(chǎng)

到2022年，全球物聯(lián)網(wǎng)(IoT)支出將達到1萬(wàn)億美元1，幾乎是2021年市場(chǎng)規模的兩倍。然而，令人驚訝的是，導致采用連接技術(shù)的不是技術(shù)，甚至不是基于Web的服務(wù)。相反，HFS Research發(fā)現，在接受調查的企業(yè)中，工業(yè)制造的采用率最高(85%)。

工業(yè)制造有眾所周知的好處，隨著(zhù)時(shí)間的推移作為獨立的功能改進(jìn)被采用，例如生產(chǎn)率優(yōu)化和增加收集的數據以改善運營(yíng)洞察力。但隨著(zhù)制造業(yè)以更全面的視角將信息技術(shù)(IT)基礎設施與運營(yíng)技術(shù)(OT)集成以創(chuàng )建智能工廠(chǎng)，制造商可以充分利用這種“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”(IIoT)推動(dòng)其行業(yè)向前發(fā)展的好處。

IIoT可以通過(guò)多種方式實(shí)現智能工廠(chǎng)（還有一些挑戰）。然而，在探索這些之前，有必要回顧一下智能工廠(chǎng)與傳統工廠(chǎng)的區別特征。

智能工廠(chǎng)特點(diǎn)

智能工廠(chǎng)最簡(jiǎn)單的區別是數字信息和物理資產(chǎn)的融合，從而擴展了制造能力。這些網(wǎng)絡(luò )物理系統(CPS)將額外的傳感器和自動(dòng)化控制集成到制造過(guò)程中，從而產(chǎn)生三個(gè)主要特征：資產(chǎn)連接性、性能/趨勢可見(jiàn)性和操作員自主權。

集成的數字和物理工具將操作員與設備連接起來(lái)。這種連接在監視器中為他們提供了設備狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬圖像。通過(guò)豐富對流程在操作過(guò)程中如何運行的洞察，操作員可以更密切地監控流程，同時(shí)減少觀(guān)察機器運行的活動(dòng)時(shí)間，從而提高自主權。

另一個(gè)智能工廠(chǎng)的特點(diǎn)是工程師需要解碼過(guò)程操作的數據收集和必要分析。此外，必須有現場(chǎng)或基于云的服務(wù)器來(lái)處理和容納大量數據，而傳統基礎設施不需要這一功能。

智能工廠(chǎng)的好處

由于其眾多優(yōu)勢，IIoT正在推動(dòng)工業(yè)制造中85%的采用率。第一層是制造商通過(guò)使用人工智能和機器學(xué)習作為其過(guò)程的一部分而獲得的歷史收益：

改進(jìn)的庫存控制——記錄對生產(chǎn)流程的洞察可以實(shí)現降低庫存的雙重好處——歷史上一個(gè)高優(yōu)先級的關(guān)鍵績(jì)效指標(KPI)——以及更高的彈性/組件可用性（即時(shí)(JIT)生產(chǎn)的一個(gè)已知缺點(diǎn)） . 分析可以?xún)?yōu)化平衡，同時(shí)降低供應風(fēng)險。這種改進(jìn)降低了訂單管理和材料處理成本。

通過(guò)更高的整體設備效率(OEE)降低生產(chǎn)成本——使用收集的數據和人工智能，智能工廠(chǎng)調整生產(chǎn)流程以最大限度地延長(cháng)正常運行時(shí)間、識別模式并預測需求變化。這種方法還可以?xún)?yōu)化資產(chǎn)以提高生產(chǎn)和能源效率。

提高質(zhì)量并降低廢品率——在生產(chǎn)過(guò)程中收集大量數據使操作員能夠深入了解設備生命周期。這種觀(guān)點(diǎn)使他們能夠發(fā)現工具磨損的趨勢并預測下一個(gè)（可能的）故障點(diǎn)。此外，預測性維護降低了維修成本和執行它的停機時(shí)間，在考慮運行率和通過(guò)精益計劃減少過(guò)程浪費時(shí)，這是一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)勢。

通過(guò)這三個(gè)明顯的改進(jìn)，IIoT通過(guò)促進(jìn)分散化進(jìn)一步使智能工廠(chǎng)成為可能。通過(guò)最近的全球供應鏈中斷，企業(yè)轉向更垂直整合的模式，以減少供應商資格認證時(shí)間并獲得對質(zhì)量和組件交付的控制。隨著(zhù)越來(lái)越多的公司在供應鏈下游實(shí)施IIoT工具，將供應商的資產(chǎn)連接到共享網(wǎng)絡(luò )可以使沒(méi)有垂直整合的智能工廠(chǎng)受益。

此外，添加此功能可提高供應商與其他公司合作的能力，讓新合作伙伴無(wú)需進(jìn)行耗時(shí)的質(zhì)量審核或流程審查即可了解流程功能本身。在整個(gè)制造過(guò)程中增加 IIoT也有助于創(chuàng )建行業(yè)標準，以向公司保證新合作伙伴已正確采用新功能。

IIoT還幫助公司創(chuàng )建新的業(yè)務(wù)流，例如改進(jìn)的定制產(chǎn)品和產(chǎn)品——或制造即服務(wù)。無(wú)論應用程序如何，增加的數據收集和分析都將通過(guò)持續改進(jìn)整個(gè)制造過(guò)程來(lái)提供質(zhì)量。

最后，將IT與OT集成可以通過(guò)利用虛擬模擬在切割物理部件之前加快迭代更改來(lái)簡(jiǎn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或流程改進(jìn)/故障排除計劃。

智能工廠(chǎng)挑戰

盡管支持IIoT的智能工廠(chǎng)具有眾多優(yōu)勢，但企業(yè)仍面臨一些必須克服的挑戰。

首先是添加數據收集和數字處理工具的初始成本。然而，如前所述，這些改進(jìn)可以降低制造和供應鏈其他方面的成本，因此業(yè)務(wù)案例應考慮投資的總體影響，包括模塊化數據收集/處理工具以及減少庫存和停機時(shí)間。

另一個(gè)挑戰是將新技術(shù)與傳統基礎設施相結合。雖然構建新的集成架構可能更順暢，但可能并不實(shí)用。使用IIoT工具改造工廠(chǎng)應考慮不可協(xié)商的因素，例如連接性、網(wǎng)絡(luò )彈性和網(wǎng)絡(luò )安全，隨著(zhù)對互聯(lián)工廠(chǎng)的依賴(lài)程度增加，所有這些都變得更加重要。

最后，重要的是增加或收縮技能組合以適當地實(shí)施技術(shù)，包括預測網(wǎng)絡(luò )使用量的增加和數據處理能力。

結論

雖然企業(yè)在向行業(yè)實(shí)施顛覆性轉變時(shí)必須始終克服挑戰，但工業(yè)制造正在通過(guò)近乎普遍采用的IIoT向工業(yè)4.0沖刺。因此，制造商可以通過(guò)改進(jìn)的連接性、可見(jiàn)性和自主性來(lái)實(shí)現優(yōu)化的庫存、更低的運營(yíng)成本和更高的質(zhì)量。此外，IIoT提供了向標準化、去中心化、互聯(lián)供應鏈發(fā)展的機會(huì )。隨著(zhù)更快的產(chǎn)品和工藝開(kāi)發(fā)改進(jìn)，這種最終狀態(tài)為工業(yè)制造創(chuàng )造了一個(gè)令人興奮的轉折點(diǎn)。