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制造行业中物联网智能管理的应用分析-北京软件开发公司|财神科技

发过日期时间:2019-09-27 16:36一篇文章插入图片:财神科技创新手机软件规划设计浏览次数: 标签: 物联网解决方案    


对定制的需求增加,客户期望提高,全球供应链的复杂性–这些以及其他许多挑战促使制造商寻找新的,更具创新性的方法来保持竞争力。为了提高生产率并发现增强制造和供应链运营的新方法,企业诉诸数字化转型。CGI的研究报告显示,有62%的被调查企业已经在执行数字化转型试验和计划。
工业物联网(IIoT)是制造业数字化的一种方式。工业物联网采用传感器网络来收集关键的生产数据,并使用云软件将这些数据转化为有关制造运营效率的宝贵见解。
制造业中的物联网
制造业中采用IIoT的驱动力
工业物联网解决方案的采用驱动因素  包括:
降低成本。由于优化了资产和库存管理(因此,减少了库存携带成本和搜索时间),减少了机器停机时间,更加灵活的运营以及更高效的能源利用,公司降低了运营成本,甚至创造了新的收入来源(例如,智能,连接的产品允许从销售产品转变为销售经验-产品使用情况和售后服务。麦肯锡估计,到2025年,制造业中的物联网应用预计将每年产生1.2至3.7万亿美元的经济价值。
缩短上市时间。更快,更有效的制造和供应链运作可以大大缩短产品周期时间。大规模定制使企业能够创建满足特定购买者需求的产品,同时保持高产量。其背后的制造过程要求所生产的SKU的种类急剧增加。SKU数量的增加(每个SKU需要不同的材料和组件)导致库存增加并变得更加多样化。同时,制造操作变得更加复杂:例如,生产20个SKU X可以紧接着生产10个SKUY。它可以监视制造操作的有效性和库存物品的位置麻烦,在某些情况下不可行。IIoT通过成为进行周到的预测,车间调度和路由所需的实时数据源来促进大规模定制。
提高安全性。物联网有助于确保更安全的工作场所。与可穿戴设备搭配使用时,IIoT可以监控工人的健康状况和可能导致伤害的危险活动。除了确保工人的安全,IIoT还解决了潜在危险环境中的安全问题。例如,在石油和天然气工业中,IIoT被用于监视通过管道网络的气体泄漏。
IIoT影响的三个维度
物联网技术正在改变生产系统的构建和运行方式,从而推动了数字化转型的三个主要方面的改进:
维度1.车间和现场操作的可见性
维度2。制造供应链中的可见性
维度3.远程和外包操作的可见性。
在接下来的部分中,我们将仔细研究每个数字转换维度,并从IIoT应用程序角度进行探讨。
维度1.从顶层可以看到车间和现场操作
工业物联网为车间和现场操作提供了革命性的可见性,并且可以方便地控制企业资源。IIoT技术填补了导致ERP和MES等系统陷入极限的空白:对手动数据输入的依赖以及无法使用详细信息(实时设备状态记录,库存项目的位置等)
通过为制造商提供每秒的车间数据,IIoT使企业可以大大提高制造过程的生产率。IBM报告称,利用IIoT见解进行制造流程优化可以使同一条生产线的产品数量增加多达20%。
允许制造商获得更高水平垂直可视性的物联网应用分为两类:
支持生产运营的应用
促进工业资产管理的应用程序。
物联网驱动的制造运营
根据IDC的一项研究,2016年,基于IoT的制造业务的总支出为1025亿美元,是所有行业中最大的用例领域。研究人员估计,到2025年,物联网应用驱动的运营改进价值每年可能超过4700亿美元。用于制造业的物联网应用程序处理诸如监视和优化设备性能,生产质量控制以及人机交互等操作。
监控设备利用率
用于监视机器利用率的IoT应用程序可将制造生产率提高10%到25%,到2025年将产生高达1.8万亿美元的全球经济价值。提供有关生产过程中每个环节发生情况的详细视图。
监视机器利用率始于从传感器,SCADA或DCS系统提取有关机器运行参数的相关数据,例如运行时间,实际运行速度,产品输出等。数据被实时收集并传输到云中进行处理。云将数据汇总,并将其发展为有关设备利用率KPI(TEEP,OEE,设置和调整时间,空转和小停顿等)的信息性见解。分析数据后,结果将可视化并通过用户应用程序(Web或移动设备)显示给工厂工人。
基于状态监控的产品质量控制
可以通过两种方式监视生产产品的质量:通过检查在制品在生产周期中移动的在制品(在制品),或者通过监视制造产品的机器的状况和校准。尽管基于检查在制品的质量控制可以提供更准确的结果(有助于发现较小的缺陷,例如零件对齐方式的不准确性),但仍有某些限制因素会妨碍该方法的使用:
基于在制品检查的质量控制仅适用于离散制造。
由于需要手动检查在制品,因此非常耗时,费力。
几乎不可能检查每个WIP,因此,该方法提供了部分视图。
第二种方法基于监视机器的状态和校准,因此在范围方面差异较小-它提供了简单的“好”和“不好”的二进制分类。但是,它有助于检测制造操作中的瓶颈,识别调试不良和/或性能不佳的机器,及时防止机器损坏等。
为了监视生产过程的质量,将监视设备校准,机器状况(速度,振动等)和环境状况(温度,湿度等)等参数,以识别何时超出正常阈值。如果传感器读数接近可能导致潜在产品缺陷的阈值,则质量监控解决方案将查明问题根源,触发警报并建议采取缓解措施以修复或调整机器,并最大程度地降低低质量产品的产量。
监控安全
根据国际劳工组织的报告,每15秒就有151名工人发生与工作有关的事故。用于制造业的工业物联网解决方案可帮助企业解决安全问题并节省每年2200亿美元的伤害和疾病成本。
在采矿,石油和天然气,运输等各个行业中,工人会收到RFID标签,这些标签收集有关其位置的数据,而可穿戴式传感器则收集有关其心率,皮肤温度,皮肤电反应和其他参数的数据。传感器数据被中继到云中,然后根据上下文数据(例如来自环境传感器,旧式工作计划系统,天气信息等)进行分析,以检测异常行为模式(例如突然的垂直运动,异常的心律等)。 ),并防止工人跌倒,过度劳累和其他伤害,并及时报告安全威胁。
例如,皮肤温度高,心律加快以及大约一分钟内没有任何运动模式的组合可能表明一个人患有过热。每当发现这种情况时,IoT解决方案就会通过移动应用程序通知员工的负责人(工人的经理,医生等)。
用于工业资产管理的物联网应用
除了提高制造运营的效率外,物联网还应用于制造中,以确保正确使用资产,延长设备使用寿命,提高可靠性并提供最佳的资产回报率。促进工业资产管理的物联网应用包括:
工业资产追踪
库存管理
预测性维护(基于状态监视)。
据估计,由于资产管理和维护水平提高而产生的总体改善价值每年可能超过3600亿美元。
物联网追踪
除此之外,GPS跟踪还可用于说明可动资产的位置,例如建筑中使用的机器。对于可移动项目,资产跟踪解决方案也用于计算利用率。例如,查看每个活动装置(例如推土机)使用了多长时间,技术人员可以查明空转或未充分使用的机器并安排预防性维护。
企业库存管理
物联网驱动的库存管理解决方案可帮助制造商自动化库存跟踪和报告,确保对单个库存物品的状态和位置的持续可见性,并优化交货时间(库存订单与其交付之间的时间)。由于这些改进,据报告,智能库存管理解决方案可节省企业20%至50%的库存账面成本。
在制造环境中应用的库存管理解决方案基于IoT和RFID技术。每个库存物品都贴有一个无源RFID标签。每个标签都有一个唯一的ID,该ID携带有关该标签附加到的商品的数据。为了从标签中获取数据,使用了RFID阅读器。读取器捕获标签的ID,并将其中继到云中进行存储和处理。为了确定扫描的标签的位置和移动以及标签的ID,有关RFID读取器位置和读取时间的数据将中继到云中。云将查明每个项目的位置和状态,可视化结果并将其显示给用户。
预测性维护,状态监控
据Deloitte称,基于工业物联网的预测性维护解决方案预计将使工厂设备维护成本降低40%,到2025年每年将产生6,300亿美元的经济价值。该解决方案引领物联网的应用– 55%的企业至少正在试点预测性维护项目。从技术角度来看,这就是实现方式。
预测性维护依赖于对连续设备状态进行监视获得的见解。一件设备将获得传感器,这些传感器收集有关确定其运行状况和性能的各种参数的数据,例如温度,压力,振动频率等。
收集后,来自多个传感器的实时数据将传输到云,传感器的读数与元数据(设备的模型,配置,操作设置等),设备使用历史以及从ERP,维护系统获取的维护数据结合在一起和其他来源。整个数据经过分析,可视化,并通过仪表板或移动应用程序呈现给车间工人。
但是,仅仅报告和可视化还远远不能预测。为了进行预测,组合数据集通过机器学习算法运行,以查明可能导致设备故障的异常模式。
数据科学家使用公认的数据模式作为创建预测模型的基础。对模型进行训练,测试,然后用于识别是否发生了任何初期问题,预测机器何时可能发生故障,查明导致故障的机器运行状况和机器使用模式等。
维度2.整个制造供应链的可见性
当前,对于52%的供应链经理来说,端到端的供应链可视性似乎还很遥远。但是,采用物联网驱动的制造供应链管理解决方案的前景非常乐观:正如IDC预测的那样,到2020年,预计80%的供应链交互将发生在基于云的网络中。同一消息人士指出,向智能,支持物联网的供应链管理解决方案的过渡预计将使供应链生产力提高15%,成本效率提高10%。
 
智能供应链管理解决方案为制造商提供了制造供应链中任何环节的每个对象的位置,状态和状况的实时洞察力(无论是货架上的单个库存物品还是运送物品的卡车)。
物联网用于制造业供应链优化的更大价值在于,它可以使从了解特定SKU是否可用转变为了解该SKU中每个项目的状态。
考虑一个制药公司通过第三方物流服务提供商将订单运送到配送中心的示例。连接到容器的传感器监视容器内部的温度。假设由于冷却系统故障,容器内部的温度开始升高。装在容器内侧的温度传感器“检测”与建议阈值的偏差。物联网解决方案通知制造商违反了交货条件,并警告驾驶员,使冷却系统复位,从而防止运输药品变质。
物联网供应链管理
维度3.远程和外包操作的可见性
高昂的物流成本,对定制的需求不断增加,全球供应链的复杂性以及缺乏本地人才(因此需要外包)要求车间运营得以分布。
当企业在不同城市,州或国家建造或购买制造设施时,仍然必须保持其制造和生产标准(材料测试,工业自动化,预测性维护等)。不可能使用传统方法进行监视,可以使用IoT监视对生产标准的遵守情况。
例如,基于IoT的预测性维护和对潜在故障的及时预测允许提前安排维护活动,而无需保留本地维护团队。同样,物联网驱动的利用率监控解决方案可帮助制造商关注制造操作的效率(通过提供实时设备效率指标),而无需直接进入车间。
物联网如何促进分布式运营的另一个示例是工业智能互联产品(SCP)。智能的互联产品是复杂的系统,包括硬件,传感器,连接性,嵌入式智能和云软件。
中小企业机会均等
通过推动业务和制造流程的改进,物联网为中小企业提供了平等的转型机会。
例如,类似于一家在美国和墨西哥拥有数家分支机构的大公司,一家在伊利诺伊州和德克萨斯州拥有分支机构的中型企业在地理上分布,因此面临着分布式制造的类似挑战。由于依赖于云计算和通用的,经常是开源的软件,因此物联网使中小企业的数字化转型成为可能。
例如,一家只有50名员工的注塑公司已经实施了基于IoT的状态监控解决方案,该公司可以监视工业机器人的健康状况和性能。该解决方案监视工业机器的状况,并在机器可能发生故障的情况下警告技术人员。这使公司可以预测潜在的设备故障,并及时缓解它们以进行24/7生产。这证明,借助物联网提供的灵活性和可见性,如果中小型企业延迟数字化转型并仅依靠规模经济,它们可能会胜过大型企业。
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