文／Jesper Mellenthin 博士·西馬克集團

通過選用這套模塊化的數(shù)字化產(chǎn)品包，鍛造設備即可踏入數(shù)字化時代。幫助鍛造行業(yè)從數(shù)據(jù)中創(chuàng)造價值，并不斷提高工廠生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、設備運轉(zhuǎn)率和能源效率。所有解決方案都可以組合在一起，并適用于任何一家供應商的現(xiàn)有設備。

自由鍛和徑向鍛，其工藝過程和自動化程度差異很大。有一些鍛造廠專門生產(chǎn)定制化的單體鍛件，另一些鍛造廠則高度自動化地大批量生產(chǎn)鍛件，因此他們對數(shù)字化系統(tǒng)的要求各有不同。對于單體件生產(chǎn)，由于相同生產(chǎn)條件的重復性較低，數(shù)字化和趨勢檢測尤其困難。生產(chǎn)過程，通常是一系列不同工藝步驟的復雜組合，而每一個步驟都對產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響，不同的生產(chǎn)流程也會導致可類比的質(zhì)量偏差，而一旦出現(xiàn)偏差則需要進行補救。

因此擁有一套可靠的產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)來防止質(zhì)量失配，以及良好的質(zhì)量和能源認證系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。而有規(guī)律地鍛造相同產(chǎn)品時，人工干預較少，此時機器數(shù)據(jù)采集模塊、自動工藝分析模塊和一種以基于數(shù)據(jù)分析的持續(xù)工藝改進模塊會發(fā)揮最高的價值。針對上述不同情況，西馬克集團開發(fā)了相應的解決方案，可分階段逐步實施來滿足這些需求，并盡可能做到讓客戶投資小、收益大。通過增加更多的解決方案，并將各數(shù)字化模塊相組合，逐步提高數(shù)字化智能化程度是實現(xiàn)數(shù)字化工廠的有效途徑。

西馬克信息管理診斷指示系統(tǒng)

信息管理診斷指示系統(tǒng)(簡寫為MIDIS+)運行在設備自動化系統(tǒng)及其相應的生產(chǎn)線控制之上，是生產(chǎn)線的大腦。

圖1 為鍛造行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了一套全面的模塊化解決方案

我們開發(fā)這套系統(tǒng)使其滿足工藝的特定需求，處理從原材料交付和儲存到最終產(chǎn)品包裝和裝運的整個過程。MIDIS+從ERP 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)接收訂單，并管理短期和中期生產(chǎn)計劃。他提供了特定的配方，以便根據(jù)最終產(chǎn)品將所有生產(chǎn)步驟的設定值自動傳遞到本地自動化系統(tǒng)，還全流程地跟蹤材料，并將相應的測量數(shù)據(jù)與產(chǎn)品關(guān)聯(lián)起來，以便進一步評估。提供詳細的產(chǎn)品報告和產(chǎn)品證書，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和能源消耗完全透明。雖然生產(chǎn)計劃和報告屬于辦公室層面的應用，但其也與設備自動化系統(tǒng)進行通訊交換產(chǎn)品的特定信息。這樣一來就可以對生產(chǎn)工具、故障中斷和材料進行管理和跟蹤，為工藝過程的持續(xù)改進奠定基礎(chǔ)，一切始于MIDIS+，并在此得以繼續(xù)，或者進一步結(jié)合西馬克集團的其他數(shù)字化模塊獲得進展。

ComForge?和 ForgeBase?鍛造工藝軟件

ComForge?和ForgeBase?都是西馬克集團的鍛造工藝軟件，屬于是通過對單個鍛件計算最佳工藝參數(shù)(如道次表和爐溫設定點)來優(yōu)化生產(chǎn)的技術(shù)解決方案。雖然基本功能相似，但ComForge?專門用于徑向鍛，而ForgeBase?用于自由鍛。這些解決方案可以集成到自動化系統(tǒng)中，既可用于實際生產(chǎn)，也可以用作辦公層面的應用，以實現(xiàn)規(guī)劃、優(yōu)化和分析目的。

借助SMSMetrics 實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)分析

數(shù)字化的總體目標是獲取現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并從中產(chǎn)生價值。這不僅適用于單個工藝步驟，也適用于整個生產(chǎn)線。雖然MIDIS+側(cè)重于針對產(chǎn)品的分析，并為工具使用、生產(chǎn)中斷原因、材料特性或最終產(chǎn)品質(zhì)量等元數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)，但SMS-Metrics 也從PLC 收集詳細的時間序列數(shù)據(jù)，將其(如果可用)與MIDIS+的數(shù)據(jù)相結(jié)合，并進行實時過程監(jiān)控。該解決方案具有可擴展性和易維護性，針對不同生產(chǎn)過程的實際需求，已經(jīng)做了預配置，從第一天使用起就可以帶來切實的好處。

SMS-Metrics 提供預定義的集成式規(guī)則和儀表板功能，用于監(jiān)控過程分析的參數(shù)和結(jié)果。重點是自動監(jiān)控機器數(shù)據(jù)，并在偏離正常情況時發(fā)出警報，這可以通過將產(chǎn)品信息與評估值關(guān)聯(lián)起來實現(xiàn)。

SMS-Metrics 針對所有領(lǐng)域進行優(yōu)化：

⑴生產(chǎn)模塊，為管理層提供所有鍛造壓機的總體生產(chǎn)率總覽，以及每臺壓機的更詳細的情況；

圖3 SMS Metrics 能源儀表板的客戶示例

⑵狀態(tài)監(jiān)測模塊，專門為設備維護團隊提供信息；

⑶能源管理模塊，專門為能源管理和工藝過程改進團隊提供信息；

⑷工藝模塊，專門為技術(shù)和工藝改進團隊提供信息。

這些不同的模塊基于西馬克公司的專業(yè)知識，并作為軟件即服務的內(nèi)容不斷擴展——一部分是基于西馬克集團不斷積累的經(jīng)驗，一部分是與用戶溝通后的反饋結(jié)果。

另一個優(yōu)勢是使用機器學習算法的輕松擴展性，因為SMS-Metrics 可以確保存儲干凈的數(shù)據(jù)。借助其他工具，例如來自西馬克數(shù)字化公司的AIXpert 可以直接訪問數(shù)據(jù)，并有助于以后直接集成人工智能。

智能警報管理系統(tǒng)

本地自動化系統(tǒng)根據(jù)設定的極限值，評估、檢查工藝和機器數(shù)據(jù)。如果超過限值，則會生成相應的警報，并在本地自動化人機界面上顯示。

智能警報管理系統(tǒng)Smart Alarm 有助于處理有關(guān)工廠狀態(tài)信息，所有自動化系統(tǒng)的警報消息都收集并永久存儲在這里。系統(tǒng)中集成了一些附加功能，如通過電子郵件或短消息發(fā)送警報通知、警報排除方法管理或警報原因分析。智能警報是一種軟件即服務(SaaS)的解決方案，仍在不斷開發(fā)，并添加了其他功能。該軟件帶來了很多好處，包括更短的故障排除時間、更好的專業(yè)知識管理，以及通過改進維護計劃而降低維護成本。

維護顧問

維護顧問是一個簡單易用的系統(tǒng)，可以通過電子方式組織和跟蹤維護工作。在大多數(shù)工廠，維護都是用手寫的、單獨的、經(jīng)常令人困惑的筆記來跟蹤的，因此很難跟蹤和評估實際發(fā)生的事情。使用我們的方案，可以人工或通過基于時間、運行時間、計數(shù)器或負載的觸發(fā)器來安排設備維保工作。對有計劃的維保內(nèi)容進行可視化，并以數(shù)字方式跟蹤其執(zhí)行情況，以便日后進行分析。

其好處是由于更好以負載為導向進行規(guī)劃，損耗件的壽命更長，由于清晰的時間表和提醒，使維護工作更可靠，以及基于網(wǎng)頁技術(shù)使用移動設備直接在機器上進行更高效地跟蹤。

電子文檔管理eDoc

以電子格式提供文件，使其易于查閱，并使得整個工廠從現(xiàn)場到單個部件一目了然。它有助于在所有設備中進行智能快速導航，并通過設備樹、熱點圖和多功能搜索功能方便地識別零件。極大減少了搜索時間，避免了零件不匹配。相同的零件搜索功能，向用戶顯示零件是否在不同的位置使用，這有助于備件庫存的優(yōu)化，以及防止出現(xiàn)關(guān)鍵位置備件缺失。

數(shù)字化路線圖

正如各家鍛造設備和流程各有不同之處一樣，各家的數(shù)字化之路也各不相同。一般來說，有兩種合理的方法：

一種通用的方法是基于數(shù)據(jù)開始并持續(xù)改進，在所謂的數(shù)字學習周期中，收集現(xiàn)有數(shù)據(jù)可能輔以額外的傳感器或MIDIS+系統(tǒng)，以數(shù)字方式跟蹤和規(guī)劃過程。重點是使用SMS-Metrics 對數(shù)據(jù)進行可視化和分析。與西馬克集團專家一起建立KPI 關(guān)鍵指標，并識別脫離正常狀態(tài)的偏差?？梢詫@些進行分析，以發(fā)現(xiàn)在哪里可以改進流程。發(fā)現(xiàn)的任何潛力點都要通過創(chuàng)建新規(guī)則和警報，加以分析和充分利用?？梢詣?chuàng)建額外的儀表板來顯示更多細節(jié)，并可以根據(jù)實際需要添加新的傳感器。

另一種方法是，如果已知系統(tǒng)存在有待利用的可優(yōu)化的潛力點，就可采取更有針對性的措施。這可能包括增加機器的正常運行時間、能源效率、質(zhì)量或工藝效率。第一步，安裝SMS Metrics 以收集和存儲當前過程數(shù)據(jù)，同樣的，基于現(xiàn)有的條件可補充其他傳感器或系統(tǒng)。此時，可以先給當前性能畫一條基線來衡量后續(xù)優(yōu)化的成功與否。根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，西馬克專家以他們的專業(yè)知識與鍛造廠的技術(shù)相結(jié)合，進行過程分析并發(fā)現(xiàn)可以改進的潛力點。另一種選項是采用機器學習方法來尋找影響因子。在最后階段，開始持續(xù)改進過程，確保任何發(fā)現(xiàn)的潛力點都得到持續(xù)開發(fā)和舉一反三的利用。