文|耿 峰 趙曉明 徐 錚

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息化與自動(dòng)化融合之中，起著日趨重要的作用，越來越多的技術(shù)公司和工業(yè)公司試圖將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，來洞察生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)、真實(shí)數(shù)據(jù)的智能化運(yùn)營(yíng)。筆者通過親歷物聯(lián)網(wǎng)在青島中集冷藏箱制造有限公司（以下簡(jiǎn)稱：中集青島冷箱）的實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用，“看到”了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在助力企業(yè)智能制造升級(jí)方面發(fā)揮了巨大的作用。

中集青島冷箱根據(jù)自身數(shù)字化精益智能制造需求，制定了終端設(shè)備、生產(chǎn)制造設(shè)備、其他IT系統(tǒng)均為需連接的“物”的方向。結(jié)合PTC公司（美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司）Thingworx平臺(tái)的能力，使得無論是連接終端設(shè)備、工廠設(shè)備、云端數(shù)據(jù)還是企業(yè)級(jí)的IT系統(tǒng)都得心應(yīng)手。

設(shè)備互聯(lián)讓監(jiān)控直觀

中集青島冷箱基于業(yè)務(wù)需求梳理，對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的選擇最終聚焦在設(shè)備管理、關(guān)鍵工藝、HSE管理、能耗管理等四大模塊上，并與公司現(xiàn)有MES系統(tǒng)集成。通過這樣的方式，中集青島冷箱打通了設(shè)備與管理系統(tǒng)之間的信息通道，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、工藝大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)及分析、精細(xì)化的能源管控，為生成管理提供精細(xì)化的數(shù)據(jù)依據(jù)。

設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集后，借助物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)能夠直觀地展示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且能夠獲取到設(shè)備運(yùn)行過程中的警告信息，為設(shè)備的預(yù)防性維修以及降低非計(jì)劃停機(jī)起到了極大的幫助作用。例如現(xiàn)場(chǎng)空壓機(jī)管理，之前需要專人定點(diǎn)巡檢空壓機(jī)的壓力、溫度等參數(shù)，以防車間內(nèi)空氣壓力過低影響生產(chǎn)?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)地監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警提醒，維修工可以第一時(shí)間去現(xiàn)場(chǎng)排查處理，避免非計(jì)劃停機(jī)。

此外，通過實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行預(yù)見性維修與保養(yǎng)，在設(shè)備損壞之前提醒設(shè)備維護(hù)工程師進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。例如中集青島冷箱總裝線同步拉箱地鏈的保養(yǎng)周期是6個(gè)月，但因?yàn)榈臼褂妙l率不同，6個(gè)月不能充分反饋設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間?，F(xiàn)在通過采集實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，累計(jì)時(shí)間5000小時(shí)就會(huì)有維修/保養(yǎng)預(yù)警。

標(biāo)準(zhǔn)化工藝達(dá)最佳平衡

環(huán)戊烷發(fā)泡工藝是中集青島冷箱的核心工藝。但工藝過程中，影響其發(fā)泡質(zhì)量的因素特別多，例如環(huán)境溫度、濕度、發(fā)泡料溫、發(fā)泡機(jī)的流速、注料時(shí)間、平臺(tái)溫度及發(fā)泡平臺(tái)的保壓時(shí)間等。因此分析影響發(fā)泡質(zhì)量的問題非常復(fù)雜，解決的及時(shí)性無法保障，效果也不理想。

而基于發(fā)泡工藝過程，確定物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)、采集頻次后，通過數(shù)學(xué)方法對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行一定的組織和抽象，再加上質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，最終形成了在這個(gè)工藝分析場(chǎng)景中一條工藝數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。然后將這樣的標(biāo)準(zhǔn)使用程序輸入系統(tǒng)，使得每天的生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)被記錄在系統(tǒng)中，形成一條條的數(shù)據(jù)記錄。當(dāng)數(shù)據(jù)形成一定量的積累后（根據(jù)實(shí)際情況滿足數(shù)據(jù)量和結(jié)果正太分布的最小要求），即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析和計(jì)算。

這其中既包括了單個(gè)影響因素，也包括了一些組合因素的影響，比如在特定溫濕度及液壓的共同作用下發(fā)泡的質(zhì)量會(huì)受到明顯影響。預(yù)測(cè)模型過程將持續(xù)優(yōu)化，因?yàn)殡S著數(shù)據(jù)量越來越大、樣本越來越豐富，可能會(huì)對(duì)模型結(jié)果產(chǎn)生影響；更重要的是，結(jié)果跟生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合并對(duì)生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化后，產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)也可能會(huì)帶來結(jié)果的差異；通過持續(xù)優(yōu)化與生產(chǎn)的結(jié)合最終使得生產(chǎn)工藝達(dá)到一個(gè)最佳平衡。

管控安全隱患風(fēng)險(xiǎn)

中集青島冷箱車間環(huán)戊烷發(fā)泡屬公司重大 HSE[健康（Health）、安全（Safety）和環(huán)境（Environmental）管理體系的簡(jiǎn)稱]風(fēng)險(xiǎn)管控對(duì)象，借助物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)其安全隱患的有效管控，意義重大。車間發(fā)泡平臺(tái)區(qū)域通過安裝濃度監(jiān)測(cè)探頭，可實(shí)時(shí)采集環(huán)戊烷濃度，通過將數(shù)據(jù)直接寫入PLC寄存器地址中，實(shí)時(shí)記錄，不再需要人工巡檢記錄。通過設(shè)置報(bào)警閥值，超過閥值系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并通知相關(guān)人員，將具體位置的探頭報(bào)警信息傳遞到相關(guān)人員手中，支持應(yīng)急小組在第一時(shí)間采取應(yīng)對(duì)措施。通過將環(huán)戊烷PLC、抽風(fēng)控制柜PLC互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)戊烷濃度檢測(cè)與抽風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)環(huán)戊烷濃度達(dá)閥值時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)環(huán)戊烷抽風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)以降低濃度，當(dāng)濃度降低到一定的數(shù)值后抽風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)停止，既保障了生產(chǎn)安全，又可節(jié)約能耗。

通過HSE設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供溫度、壓力異常報(bào)警（其中有1項(xiàng)非常重要的參數(shù)是活性炭的溫度，它的有效工作溫度是100℃，但高于120℃有安全隱患），實(shí)現(xiàn)了在辦公室就可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)10多套HSE設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)全面管控，運(yùn)轉(zhuǎn)異常及時(shí)提醒以規(guī)避隱患。

實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能源管理

通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于中集青島冷箱現(xiàn)有MES系統(tǒng)（制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)）的集成，實(shí)現(xiàn)了能源電耗的精細(xì)化管控。較以往月度統(tǒng)計(jì)分析、成本分?jǐn)?，可精?xì)化至各工作中心的單箱耗用動(dòng)態(tài)分析，并對(duì)生產(chǎn)用電、非生產(chǎn)用電的比較，支持對(duì)空壓機(jī)等大能耗設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程監(jiān)控與調(diào)優(yōu)。

首先，將電耗監(jiān)控、成本分析細(xì)化至了生產(chǎn)工作中心，通過與MES系統(tǒng)產(chǎn)量數(shù)據(jù)的集成，可實(shí)現(xiàn)各工作中心單箱用電量的報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析；通過白、夜班比較分析，可促進(jìn)能耗原單位改善。

其次，使中集青島冷箱的空壓機(jī)等電耗大戶的過程電耗一目了然，有利于幫助企業(yè)加強(qiáng)大功率設(shè)備負(fù)荷管控，監(jiān)控非生產(chǎn)狀態(tài)下的設(shè)備空轉(zhuǎn)用電浪費(fèi)，實(shí)施專項(xiàng)成本節(jié)約改善。

最后，電耗分析由月度分析細(xì)化至每日、每?jī)尚r(shí)，成本數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，實(shí)現(xiàn)快速改善。動(dòng)態(tài)監(jiān)控每日生產(chǎn)用電、非生產(chǎn)用電，其各自占比、用量變化趨勢(shì)可自動(dòng)生成分析報(bào)表，有利于我們生產(chǎn)淡、旺季進(jìn)行更好的針對(duì)性分析。

以精益管理模式為根

中集青島冷箱智能制造核心以精益管理為根基，自2009年開始引入精益管理，從安全、設(shè)備、質(zhì)量、人員培育、物料、作業(yè)、成本、物流、價(jià)值流等方面全面構(gòu)建了符合公司特色的精益管理模式，構(gòu)建了以指標(biāo)分析為基礎(chǔ)的改善機(jī)制。精益全價(jià)值流管理的打通，為智能制造工廠打造奠定了基礎(chǔ)。2013年，中集青島冷箱提出“以精益管理體系為中心，以冷鏈產(chǎn)品/服務(wù)生命周期管理流程為主線，構(gòu)建信息流、工藝流、物流‘三流合一’的智能制造工廠”。最大程度在自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過將信息化手段與精益管理理念融合，促進(jìn)生產(chǎn)制造過程向“柔性化、數(shù)據(jù)化、透明化、精細(xì)化、可視化”轉(zhuǎn)變。

未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用可能是將生活、生產(chǎn)中一切硬件設(shè)備連接起來，其核心是“物”——“數(shù)據(jù)”鏈接后的價(jià)值挖掘。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為信息化工具在工業(yè)企業(yè)應(yīng)用過程中，需要自動(dòng)化硬件作為基礎(chǔ)保障，而實(shí)現(xiàn)精益管理才是物聯(lián)“數(shù)據(jù)”這一價(jià)值挖掘的核心體現(xiàn)。