新的车间数据收集和分析工具可以减轻物联网时代工厂运营数字化的压力
随着制造业向更紧密联系的方向发展的势头越来越大，制造商开始收集工厂车间数据，对快速、高效数据分析的需求变得越来越重要。数据收集和分析工具在数字制造/工业 4.0 时代至关重要，制造商正在准备新的解决方案，以帮助他们更有效地收集、管理和分析工厂数据，利用关键绩效指标 (KPI)，例如整体设备效率 (OEE)、机器正常运行时间、机器/主轴利用率和其他指标。
许多制造数据收集和机器监控选项可用，其中大多数至少在车间提供一些基本制造指标分析车间监控包或制造执行软件 (MES) 系统。在某些情况下，自动化公司 are 与成熟的 IT 供应商合作，例如最近由自动化供应商 ABB Inc.（卡里、北卡罗来纳州和苏黎世）和惠普企业公司（HPE；Palo Alto, CA）宣布的合作伙伴关系，这将结合 ABB 的工业自动化和运营技术 (OT) 专业知识与 HPE 的混合 IT 经验和软件组合。
将 OT 与 IT 结合
在 2017 年 11 月宣布的 ABB/HPE 合作伙伴关系中，ABB 的 Ability 数字产品将与 HPE 的混合 IT 解决方案相结合。 Ability 解决方案将在 HPE ProLiant for Microsoft Azure Stack 等混合平台上运行，根据需要部署在工厂和数据中心客户的首选位置，或部署在 Microsoft 公共云中，以满足性能、安全或跨站点的要求协作。
ABB 的工业控制室，制造商控制安全的边缘数据中心，分布式计算资源通常部署在关键任务基础设施附近。ABB 和 HPE 的合作伙伴关系将增加新的数据分析可用本地版本或通过 Microsoft Azure 在云中。图片由 ABB Inc. 提供该合作伙伴关系使用“边缘计算”将计算资源移动到更接近它们需要的地方。 ABB 和惠普将把控制和监控基础设施的 Ability 数据中心自动化与 HPE 的 IT 基础设施自动化软件 OneView 集成在一起。都柏林的 ABB 集团副总裁兼全球数据中心解决方案负责人 Ciaran Flanagan 说。通过结合目前基本上孤立的 IT 和 OT，“我们认为存在巨大的机会，而且是成熟的ng fast，”他补充道。
ABB/HPE 合作伙伴关系为用户提供远程工业环境的安全边缘数据中心，还将 Rittal 机架基础设施与 ABB 的工业配电系统和 HPE 的软件定义基础设施和服务结合使用。 “OT 中的协议层与 IT 中的协议层非常不同，”HPE 全球制造业副总裁 Volkhard Bregulla 观察到。 “IT 方面相当领先。” ABB-HPE 解决方案将于 2018 年上半年推出。
收集然后分析车间数据
在车间，存在许多用于监控和收集数据的选项，大多数至少提供基本的机器分析和一些复杂的车间分析。
在监控机器时，车间经理首先需要知道特定机器何时运行，或者它们是否停机或离线。总裁兼 C 总裁 David McPhail 表示，了解机器何时处于程序控制之下至关重要EO，Memex Inc.（安大略省伯灵顿）。他说：“在谈到连接方式时，我们不了解它。”
借助 Memex 的 MERLIN（制造执行实时精益信息网络）Tempus 平台，过程和离散制造商可以连接他们的机器在本地或云环境中。 MERLIN Tempus 是一款 MES 软件，具有仪表板功能，可以使用 FANUC FOCAS、MTConnect、OPC 和其他协议通过互联网连接机床。
Memex的MERLIN Tempus数据采集仪表板显示的加工中心单元格/显示 OEE 和其他关键运营数据指标的分析软件。图片由 Memex Inc. 提供。
对于传统的非智能设备，Memex 开发了一个 MTConnect 接口。 “机器有 16 个数字输入信号，”说麦克菲尔。 “共有三个数据流：来自设备；来自人力资本，这是人类可以控制的[并且]机器无法告诉我们的东西；以及来自 ERP 等外部解决方案。”
用户可以在车间运行 Tempus MES，这是一个制造运营管理 (MOM) 产品组合，以检查机器状态，McPhail 说。 “通常，我们的员工会在平板电脑上运行我们的软件，然后在车间走动。假设操作员在处理零件时遇到问题；您会收到一条消息，“支持内部客户”。这会将操作员从被动模式转变为主动模式。
“没有自定义编程，”McPhail 继续说道，并且该系统包含分析工具。 “数据收集部分是基础。我们选择的业务案例是 OEE，但您可以插入 TPM [Total Predictive Maintenance] 和许多其他案例。它本质上是计算穷人的财务影响性能。”
Memex 正在开发一个 FOEE（财务 OEE）模块，将于今年晚些时候发布，该模块将为商店计算在低于最佳设置的情况下运行设备的成本。该模块将向车间经理显示“现在您的运行性能低于最高性能，差了这么多，[在那个水平]运行的每个小时都会让您付出那么多的代价，”McPhail 说。
监控是必须的，但要避免分析瘫痪
对于设置数据监控/分析的商店来说，一个大问题是应该收集多少数据。虽然业界大肆宣传“大数据”分析的必要性，但对于普通商店来说，少可能多。
“我们与客户合作以了解等式。 how 是一个已知实体。 McPhail 说，Memex 正在研究“为什么，支撑它的业务案例”。但事实并非如此。 “大数据，我们称之为数字废气，”麦克菲尔补充道。 “如果你使用 Mazak 机器，如果你订阅每个标签，那么 [数据量] 会让你不堪重负。您真的需要知道每个数据点吗？”
另一家开发商 Predator Software（俄勒冈州波特兰市）将其 Predator 车间监控应用程序套件瞄准从两人车间到大型制造组织的所有领域，据 Predator Software 自动化和 OEM 关系总监 Mike Rogers 说。 “Predator MDC [机器数据采集] 是我们用于监控的核心产品，通过 20 多种不同的协议，包括 Mori、OPC 和 OPC/UA，我们可以监控车间的任何东西，”Rogers 说。
车间指标，包括 OEE、好零件与报废零件、机器利用率和 oPredator Software 的 MDC 版本 11 中的其他关键数据点为制造经理提供准确、实时的工厂绩效视图。图片由 Predator Software 提供如今，商店更接受收集和分析数据。 “这将成为最热门的话题，”罗杰斯说。 “每个人都想要它，但不是每个人都拥有它。 ……大公司需要大数据。小家伙 [需要] 在跑步前学会走路。否则你会不知所措。”
关键是说服客户专注于简单的事情，他指出，例如“机器会循环吗？是坐着吗？它在运行吗？ ......这可能是一个压倒性的过程，“罗杰斯说。 “我遇到的一个问题是在组织中找到能够坚持到底的拥护者。”
Predator 的 MDC 解决方案具有直观的界面，使用户可以轻松上手，罗杰斯说。 “MDC 具有 [内置] 字符丁和报告引擎。如果你运行排列，我们有大约 20,000-30,000 份报告。” MDC 是 Predator 的八个核心产品之一，旨在车间数据收集和监控、控制和通信。这些产品都在一个数据库上工作，当客户购买 MDC 时，他们也会获得 DNC 通信模块。罗杰斯说，Predator 的软件支持许多小型商店使用的 Microsoft Access 数据库，它还支持 Microsoft SQL Express、SQL Server 和 Oracle 数据库。 Predator 软件既可以在本地运行，也可以在云端运行。
关注 OEE
小型和大型商店都需要密切关注 OEE 指标，这可以让机器操作员和管理人员优化效率。将流程可视化，使车间人员能够轻松快速地查看、理解并对不断变化的条件做出反应，这一点至关重要。
“我们同时提供数据收集和数据分析服务ides，我们可以提供点菜式或完整的解决方案，”5ME LLC（辛辛那提）执行副总裁兼总经理 Jeff Price 说。借助 5ME 的 Freedom 套件，用户可以获得软件和可用硬件来链接和控制各种机器。
5ME Freedom eLog 车间数据收集和分析软件显示在智能板上，零件程序的关键指标和数据显示在最近的 Okuma 技术演示。图片由 5ME 提供
“我们的团队在 OT 类设备方面有着悠久的历史，我们拥有工厂中几乎所有资产的接口或适配器，通常在 CNC 控制器上，”价格已加。 “当我们有传统控制器时，我们也有一个硬件设备”来连接到网络。与 Freedom eLog 软件一起，5ME 提供数据 viPrice 说，“通过在平板电视上显示可定制的智能板实现个性化。”
“借助智能板技术，我们拥有仪表板或向导——带有饼图和条形图的数据集合——你可以将它们保存到智能板中，“ 他说。智能板使用 Raspberry Pi 嵌入式系统来帮助提高最需要数据的处理速度。 “我们使用带有智能板的 Raspberry Pi 来推动车间的可视化，”Price 说。 “多年来，我们在汽车工厂使用 Andon 板，但它们非常坚固。”
位于云端或本地的 Freedom 服务器是进行数据处理的地方。 Price 说，通过提供的连接性，客户可以在行业已经取得的成果的基础上再接再厉，例如精益制造和 6 sigma。 “我们缩短了整个过程，”他补充道。 “我们的大多数客户将看到 OEE 至少提高了 20% 的生产率，这是 com可用性、性能和质量。可用性是指您是否在 [以最佳水平运行]，性能是指您是否以应有的水平生产，而质量纯粹是一种产量类型的情况。”
仅凭 OEE 指标，商店就可以巨大的性能提升，他说。 “可用性是最大的收益所在。最初的改进是在 30 天内提高 10-20%。” Freedom 套件是通过网络安装的软件。 “它占用的 IT 空间很小，利用了控制器上的处理能力。我们可以在 4 周内完成 100 台机器。”
Price 补充说，商店必须筛选出最重要的数据。 “这取决于分析工具；我们称之为滴灌——数据丰富，信息匮乏，”他说。 “如果您的系统提供正确的指标，就会有很多改进。”
迈出第一步数据
并非所有商店，尤其是没有大 O 的小商店T/IT 预算很容易相信工厂数据监控的价值。 “人们正试图了解他们的基线，”普莱斯说。 “诸如您的设备运行频率之类的事情？仍然存在差距——我们的作用是弥合这一差距。他们不明白。” Price 说，Textron、Bell Helicopter、Caterpillar、Schlumberger 和 Cummins 等 5ME 客户对大数据很感兴趣，但他们并不是都有用例，尽管他在预测性维护中看到了这样的用例。
“数据收集和分析对于任何现代制造商来说都是必不可少的——从小商店到企业，”Cimco Americas Inc.（伊利诺斯州 Streamwood）的首席执行官 Jody Romanowski 说。 “准确的实时数据有助于确定可以改进的领域，无论是设备、流程还是人员。需要这些数据才能实现重大改进。” Cimco 的车间产品 MDC-Max 是一种数据收集器化解决方案提供结构化和自动化的生产监控。 Romanowski 说，可扩展的 MDC-Max 可以使小型商店和大型制造商受益。
Cimco America 的 MDC-Max 车间数据收集和分析软件为工厂操作人员提供各种实时统计数据VMC 的性能。图片由 Cimco Americas Inc. 友情提供。“当客户考虑进行实时数据分析时，他们通常会对各种数据点感到不知所措。我们的方法是让项目最初保持简单，分析三到五个数据点以确保早期成功，”她说。 “然后制造商可以开始逐步分析更多数据点。在 OEE 环境中，所有制造商都在努力对质量参数进行完整且一致的分析。
“我们不推荐使用大数据方法来收集机器数据，”Romanowski 继续说道。 “我们建议保持简单，一开始就收获唾手可得的果实，然后积累经验并克服挑战。当在世界各地经营车间的公司努力在全球范围内（包括跨业务部门）获得一致的概览时，项目的复杂性将急剧增加，尽管不一定是从大数据的角度来看。相反，复杂性通常来自处理遗留机器/系统和不同的程序和/或文化。这进一步强调保持第一阶段尽可能可操作和简单，同时在项目的后续阶段继续关注战术目标，例如 ERP 集成。”
对于收集数据但不收集数据的商店充分分析它，新的分析工具可能会提供优势。 “通常，他们当前的软件太有限、太死板或太复杂，”Romanowski 说. “MDC-Max 足够灵活，可以扩展并满足我们客户的未来需求。数据必须可以在任何设备上轻松访问，并且必须以有意义的方式进行聚合——例如在报告和实时仪表盘中。”
在中国天津以外的一家 Cimco 客户处，Romanowski 说，制造商有一台关键机器是生产力瓶颈，影响其他机器。 “在使用有限数量的数据点运行简单的 MDC-Max 系统后，制造商在该特定机器上的利用率提高了 30%，”她指出，“从而通过减少特定瓶颈和增加生产率来提高生产率所有其他机器上的生产力也是如此。在这种情况下，预计投资回收期不到四个月。”
