工业4.0重在智能制造,智能制造的重要核心是数据连接。制造企业通过物联网连接各种设备,这些设备会产生大量的数据。如何从这些数据“油”中提取价值,将成为实现“智造”的关键。在这个过程中,数据不应该分开处理。企业需要分析它们之间的相关性,从数据的连接中找到更大的价值。这也是我们通过物联网建立信息物理系统(CPS)的主要目的。为了帮助我们建设信息互联网和价值互联网。
- 信息互联网
- 当今的互联网已经近乎完美地解决了信息在任何人、任何时间、任何地点之间点对点传递的问题,非常高效并且成本极其低廉,极大地提升了整个社会的运转效率
- 价值互联网
- 以极低的成本实现即时的安全的价值转移
- 新一代技术革新的浪潮
- 将带来产业与社会颠覆性的变革
从信息到价值,需要一个过程,这个过程包括信息收集、清洗、关联、分析等等。最后从海量信息中挖掘提炼出与用户业务相关的信息,从这些提炼出来的信息中挖掘出相应的业务价值。在这个从信息到价值的过程中,物联网将发挥巨大的作用。这里从几个典型场景来介绍物联网在智能制造中的应用。
设备和环境数据的采集——从单点到全局
场景:一个工厂有很多品牌和种类的生产设备。建设智能生产线时,需要联网,实时监控,看起来很复杂。
在传统制造模式下,企业在建设一条生产线时,会采购多种不同品牌、不同类型的设备。一些设备将有自己的数据采集程序,它将提供设备的运行数据。但是这些数据只限于设备本身,用户可以根据这些数据对这个设备进行一些调整。对于一条由不同设备组成的生产线,只看这些单点数据对生产线的调度和优化意义不大。
构建符合智能制造要求的生产线,企业需要考虑全局。生产线上的各个环节和设备都是相互关联的,生产线上的设备也与环境(温度、湿度等)高度相关。).因此,要对整条生产线进行优化,充分发挥生产线的最大性能,制定合理的生产计划,就必须对设备、环境等相关数据进行关联和整合处理,最终实现整体决策。
物联网可以作为全局数据采集的接入终端,帮助企业采集设备的各种运行数据,通过各种传感器采集各种环境数据,然后将这些数据导入到统一的数据平台,在这个平台上可以对数据进行关联、清洗和处理,产生生产线的决策信息,帮助企业达到提高生产效率、节约能源、合理安排生产的效果。
生产设备的故障与检修——从被动到主动
场景:某汽车组装工厂有上百道工序,每天的产量是1000台小轿车,能否确保365天无故障?
对于制造企业来说,生产线也是生命线。如果生产线上的设备故障影响了生产线的运行,就会对订单的完成、产品的质量和货物的交付产生重大影响,直接影响企业的经济利益甚至声誉。因此,确保生产线的无故障运行非常重要。对于企业来说,如果能提前发现生产线上设备的潜在问题,提前安排维修,就能最大限度地保证无故障运行。
在物联网环境下,企业可以通过安装在生产线设备上的传感器实时采集设备的运行状态,运行状态数据结合相应的故障预测和检测算法,可以帮助企业快速发现设备运行状态中可能出现的异常。这些异常信息可以自动传递到企业的管理系统,帮助生产线快速安排维修、备件等维护的决策支持,帮助企业记录和积累生产线维护过程中获得的知识,为后续生产线故障提供参考。在这种模式下,物联网帮助企业将故障后采取行动的模式转变为故障前采取主动行动的模式,大大降低了非计划停产造成的生产损失。在这个过程中,物联网帮助企业实现了以下功能:
- 装备监测
- 故障诊断
- 故障预测
- 维修决策支持
- 维修活动
降低产品的维护成本和运行风险
场景:某锅炉制造企业需要对本厂出厂的锅炉定期进行维护保养,如何控制维护成本呢?
- 传统制造模式
- 人工巡检,成本越来越高。
- 锅炉运行数据丢失,无法进行优化
- 智能制造模式
- 将锅炉的所有的运行数据远程传回原厂,能够有针对性的安排巡检,大大降低售后服务成本;
- 对锅炉的运行数据进行分析并进行运行优化,延长锅炉使用寿命,降低风险。
企业转型升级:从生产制造商到运营服务商
场景:2005年,GE旗下的飞机发动机公司改名为“GE航空”,业务模式发生重大转型。
- 转型之前:只做发动机产品
- 转型之后:提供航空管理服务,包括运维管理、能力保障、运营优化和财务计划的整套解决方案,还可以提供安全控件、航管控件、排程优化、飞航信息预测等各类服务,带来的价值控件更大了
制造企业正在向运营服务转型,帮助企业拓展更大的市场,挖掘更多的商机。在这个过程中,物联网可以帮助企业获取市场上运行的产品的数据,通过这些数据来控制产品的运行,不仅可以帮助终端用户了解所购买的产品,还可以帮助企业获取用户的使用信息,为用户提供运维、备件维修等服务。,从而提升企业在用户端的价值。
确保备品备件销售:重要利润来源
场景:主设备销售的利润越来越低,而备品备件的销售成为某公司的重要利润来源
对于许多装备制造企业来说,备件的销售是重要的利润来源,备件的提供和配送也是企业为用户服务的重要体现,可以帮助企业加强服务质量,提高客户忠诚度。通过物联网,企业可以利用安装在设备上的传感器实时监控远程设备和部件的运行情况,提前安排备件销售与用户对接,既可以帮助用户提前减少备件造成的资金占用,又可以帮助用户及时获得必要的备件,避免影响用户生产。
企业信息化:从数据孤岛到真正的企业大数据
物联网的应用产生了大量的数据,这些数据来自不同的设备,属于不同的业务。这些数据与各种企业应用系统的业务数据一起被收集并存储在企业大数据平台中。在这个平台中,数据不再孤立使用,而是将设备数据和应用系统联系起来,按照不同的业务维度进行排序。通过这些数据之间的关联,可以发现设备与业务之间的相互影响,从而获得业务决策。
这个企业大数据平台整合了原有的数据孤岛,充分发挥数据的价值,将企业业务作为一个相互关联的整体,帮助企业决策者更全面地把握企业的运营情况。
工业人工智能:企业的运营与自动优化、辅助决策
物联网产生的海量数据对于企业运营优化和决策非常重要。但是,对于这些海量数据,仅靠人工或传统的计算模式进行处理,显然无法在时效性和准确性上满足智能化的要求。
在这种情况下,企业运营的数据积累可以让工业人工智能机器人进行学习,逐步将标准化、流水化的生产运营优化交给工业AI机器人,从而大大提高生产效率。物联网可以为这些人工智能的学习提供原始积累的数据,帮助工业人工智能机器人不断优化学习。这样,老板/企业高管可以集中精力进行战略决策,帮助企业实现更大的发展。
企业数字化转型平台整体架构
以汽车行业为例,汽车行业的产业链涉及很多环节,从多级零部件供应商到汽车工厂,再到分销和售后。其中,并不是所有的环节都属于整车制造企业,很多环节会属于不同的企业,形成整个汽车产业的生态圈。然而,这些分散的链接相互影响。比如汽车制造商对汽车的设计会影响零配件企业的生产计划;零配件的交付能力也会影响整车厂对订单的交付;下游经销商和用户对汽车产品的销售和使用也会对上游环节产生影响。此外,对于汽车行业而言,新的服务模式,如汽车金融、二级市场等,将关系到整个行业的业务发展。
因此,不难看出,如果能够通过各种技术手段将整个汽车产业链连接起来,将会对整个行业的发展产生很大的作用。物联网在这方面也发挥了重要作用。
在零配件和整车生产中,物联网可以帮助我们掌握生产线信息和生产线上产品的生产进度;在物流过程中,物联网可以帮助我们获取产品的配送信息和位置;在用户端,物联网可以收集汽车产品在使用中的状态和用户的使用习惯;在服务器端,物联网可以获取各个零部件仓库的库存和使用情况,等等。这些信息通过物联网收集,分析企业的经营情况后,可以极大地帮助企业在任何一个环节做出详细的经营决策和分析。
可见,如今正在进行数字化转型的企业,需要一个一体化的信息平台来帮助其关联企业内外部信息,打通产业链上端到端的业务交互,从而能够全面掌控业务发展趋势。在这个平台中,物联网是非常重要的一个环节。
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