注塑行业如何真正实现“无人”智能生产?

2021-01-18  来源:宁波市塑料机械行业协会

       全球化、老龄化、城市化、以及日益严峻的环境变化,给未来的制造业带来了巨大的挑战。全球化的竞争、更短的产品生命周期、多元化的客户需求、不断上升的制造成本、以及可持续发展对制造业提出的绿色要求,种种挑战要求制造业做出巨大的变革。
 
      随着制造业再次成为全球经济稳定发展的驱动力,世界各国都加快了工业发展的步伐:从美国的“制造业复兴”计划到德国的“工业4.0”战略,再到中国的“十二五”发展规划,制造业正逐步成为各国经济发展的重中之重,而未来制造业成为一个全球性的重要命题。在全球智能制造发展的浪潮下,作为我国工业体系中重要的一个分支,注塑行业存在生产的管理还比较落后,生产效率、材料损耗、能源消耗、对环境的污染远远不及国外先进的企业的管理水平的状况。
 
      虽然经过近几年注塑行业的不断升级发展,整体制造水平在不断提高,但总体来讲,国内的注塑生产企业还处于一种粗放型的经营阶段,智能制造迫在眉睫。注塑行业首先在底层制造环节由于工艺的复杂性,对设备的智能化要求很高,投资很大。因此,要实现智能化生产制造,注塑行业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用,做到纵向、横向和端到端的集成,以实现高效、低耗、清洁、灵活的生产,从而建立基于工业大数据和“互联网”的智能工厂。
 
      设备网络化
 
      工业物联网技术为智能制造提供了一个新的突破口。物联网指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。传统的工业生产采用M2M(Machineto Machine)的通信模式,实现了设备与设备间的通信,而物联网通过Things to Things的通信方式实现人、设备和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接。
 
      在注塑制造企业车间,注塑机等是主要的生产资源。在生产过程中,将所有的设备及工位统一联网管理,使设备与设备之间、设备与计算机之间能够联网通讯,设备与工位人员紧密关联,实现整个生产过程实现网络化、追溯化管理。
 
      生产数据可视化
 
      随着中国制造2025战略的推进,信息技术渗透到了制造企业产业链的各个环节, RFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、ERP、APS、MES、CAD/CAM/CAE/CAI等技术在注塑制造企业中得到广泛应用,尤其是物联网等新一代信息技术在工业领域的应用,注塑企业也进入了互联网工业的新的发展阶段,所拥有的数据也日益丰富。注塑制造企业设备处于高速运转,由生产设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据,对数据的实时性要求也更高。
 
      在生产现场,每隔几秒就收集一次数据包括注塑周期、注塑压力、最大注塑压力、熔胶温度、模具温度、射胶速度、射胶量、射胶位移等工艺参数,以及实时生产数据,质量数据等,利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备开机率、故障率、生产率、设备综合利用率(OEE)、零部件合格率、质量百分比等。首先,在生产工艺改进方面,在生产过程中使用这些大数据,就能分析整个生产流程,了解每个环节是如何执行的。一旦有某个流程偏离了标准工艺,就会产生一个报警信号,能更快速地发现错误或者瓶颈所在,也就能更容易解决问题。
 
      在研发端,通过数字化研发,生产过程虚拟制造,新产品快速导入生产,另外已导入产品,利用大数据技术,还可以对产品的生产过程建立虚拟模型,仿真并优化生产流程,当所有流程和绩效数据都能在系统中重建时,这种透明度将有助于制造企业改进其生产流程。
 
      生产过程透明化
 
      通过建设智能工厂,可促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测、信息全流程追溯和自适应控制,进而实现整个过程的智能管控。企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间,基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为推进生产设备智能化,通过引进各类符合生产所需的智能装备,智能生产单元,提高精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。
 
      注塑企业,通过智能排产APS、生产执行MES、仓储管理WMS、数据采集SCADA、物流控制WCS等系统集成以及与智能硬件交互在实现生产过程的自动化、智能化、数字化,通过计划、生产、资源的密切配合,从而确保决策者和各级管理者可以在更短的时间内掌握生产现场的变化,做出准确的判断并制定快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速的修正、生产流程畅通、资源充分有效地得到利用,进而更大限度地发挥生产效率。
 
      生产现场无人化
 
      “中国制造2025”推动了工业机器人、机械手臂、智能物流设备、智能仓储设备等智能设备的广泛应用,使工厂无人化制造成为可能。在注塑企业生产现场,注塑机、智能机器人,AGV和立库及其他所有制造单元进行自动化排产调度,工件、物料进行自动化装卸调度,可以达到无人值守的全自动化生产模式。整个生产过程无需人工参与,真正实现“无人”智能生产。