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2022-04-18
  • 公司新闻
自动化系统层级架构说明及后期维护指导
导入自动化工厂,首当其冲势必需要了解自动化系统的5个层级解决的事情,其潜在的作用。

导入自动化工厂,首当其冲势必需要了解自动化系统的5个层级解决的事情,其潜在的作用。工厂自动化的架构共为5个层级,LV0~3为运营层,作用于生产环节的管理。LV4~5为信息科技层,对工厂进行优化与经营决策。而伴随科技技术的进步与系统的衍生扩张,自动化的各系统或控制硬体可能不仅只存在于一个层面,例如:PLC(可程式逻辑控制器)过去多存于 LV1,现在技术为高阶的 PLC 已经衍生至 LV2层。

 

自动化系统LV0~LV5介绍

LV5 企业决策层:利用科技提升企业决策与营运

收集、整合企业各个层级的资料提供企业主或管理者进行经营决策的系统,在市场看已有的产品来看,BI商业智)与 DSS决策支援系统,DSS包含了决策分析、AI人工智能、大数据等技术特点,提供管理者最佳方案或是建议方案。例如,工厂经营规模扩大,需要增设一处工厂,要将工厂放在哪一个城市,市场的需求度有多少,预计的销售金额有多少,周边供应情况如何。在钢构行业领域中,XBIM数字工厂的产品解决方案中,也包含以上所述功能。

 

LV4 企业营运层:掌握营运状况,取得关键信息

最广为使用的就是 ERP(企业资源规划),以及近几年逐渐热门的 APS(先进规划排程系统)。ERP 由订单或销售状况等来预测需求,并透过 MRP(物料需求计划)展开工单与採购单,MRP 提供无资源限制的生产排程,而 APS 则是有资源限制的排程。接著将工单、排程等资讯与下层的 MES 或 MOM(制造营运管理)系统整合。在企业运营层,其目的是让管理者能实时掌控企业运营情况,通过各类的数据汇总,帮助企业觉得营运中关键的数据信息,以此来优化调整现有的营运情况。

 

LV3 制造营运层:联动机台设备,转入工厂自动化

制造营运层以下的系统或硬体则多与工厂自动化息息相关。MES 负责承接 ERP 开立的工单,依据工单的成品料号展开加工流程,从各个工作站所需的生产设备、设备生产配方、品质资讯、物料等信息,进行生产过程的控管与相关生产资讯的蒐集,一般可以简单地说,ERP 管头尾,MES 管过程。

 

LV2 生产程序监控与控制层

除了常见的生产信息资料与监控,监控整厂环境,如管线流量或设备参数等数据。在自动化整合当中有一个重要环节为 EAP设备自动化程式,由于 MES 与 RMS 并不直接与设备进行沟通,因此 EAP 或 BC 需要担当沟通的任务并且须具备设备通讯功能以及一部分的控制流程,分担 MES 的负荷,常见的标准通讯有半导体业的半导体设备通讯标准/共用设备模、开放平台通讯统一架构、传输控制协定/网际网路协定、微软讯息伫列、讯息伫列服务软体以及 可编程逻辑控制器等等。

 

LV0 与 LV1 实体设备层与感测控制层

多为硬体本身,如马达、电脑数值控制制器、CNC 机台、SMT表面黏著技术、量测设备、感测器、讯号撷取卡、HMI人机介面等等,多以满足硬体设备独立功能与封闭式控制系统为主,因此要确认设备本身的通讯能力是否可满足自动化整合的需求,例如设备是否具备相关通讯能力以及通讯方式,而且现今仍有些设备是无标准对外通讯功能,只能以改机等方式进行整合,且此种方式往往无法进行弹性生产,无法沟通的设备也只能维持人工输入资料的模式。

 

MES 与自动化设备之间的整合及相应工作程序

MES 与自动化设备之间的整合,于 LV2近似常以一个制造单元对应一支 EAP设备自动化程式或是整条产线对应到一个 BC整线控制的方式,负责在物料抵达工作站或生产线时,识别装置的条码或 RFID取得物料信息,跟 MES 确认是否可进行加工与配方等,确认后开始生产。

LV1 的部分可采用 Master-PLC可编程逻辑控制器或 DCS分散式控制系统,负责整个自动化制造单元的控制,例如协调感测器、ROBOT、输送带、AOI、加工设备、量测设备等等。DCS 则常见于连续型生产模式。

 

程序一:生产派工

首先以 MRP物料需求计画或 APS先进规划排程系统建立生产计划经确认后开立工单,透过派工系统或者是 APS 结果进行派工,指定各个自动化工作站的加工顺序与使用的设备。派工系统是透过一系列的派工法则进行各个制造单元的派工,亦即决定单元的加工顺序,当制造设备有空档时,会依派工法则取得可进行加工最优先次序者,并呼叫 MCS(Material Control System;物料控制系统)进行叫料搬运以进行生产。

 

程序二:生产前检查

当载具搬运物料至工作站的制造埠口(Port)时,会进行生产前的作业检查,例如是否与派工一致?EAP 跟 MES 询问这个设备上的物料是否正确?设备状态是否可进行制造?EAP 跟 MES 取得这个生产批次的配方 ID 并与设备上的 ID 进行比对,如配方 ID 不同则从 RMS(Recipe Management System;配方管理系统)更新配方,检查通过后才可开始生产。

 

程序三:配方比对

一般 MES 只设定工作站的配方 ID,配方内容则存放在 RMS,RMS 提供了配方编辑、配方上下传(Recipe Download,Recipe Upload)、版本控管以及配方签核认证等功能。由于制造人员可能会在生产过程进行设备参数的调整使制程稳定,因而在半导体业不只比对配方 ID,也会解析设备现在的配方参数是否在 RMS 设定的配方参数上下界。

 

程序四:制程参数监控

生产前作业检查通过后,MES 执行进站交易,设备开始进行生产,依据设备能力可进行制程参数的监控,最简单的方式就是设定上下界,如要做进阶的预测与参数的自我调适,则会引进 APC先进制程控制系统。

 

APC 分为资料收集、故障侦测分类、批次间控制,透过设备参数与讯号收集,由人员以统计学、时间序列、机器学习等方法进行数据分析以及数学模式建立,再导入至 FDC 或 R2R,在线监控设备异常状态或是制程参数的补偿,其常见于半导体业。

 

企业导入自动化,后续如何的维持与养护

中控可视化机台监测维护

导入自动化后会时常透过 SCADA资料收集与监控、EMS设备监控系统或电子看板等可视化软体监控设备状态和 OEE整体设备效率,例如是否有设备发生异常停机?设备警报讯息当有特定异常发生时,系统可透过警报系统通知工程师介入处理。

 

科学性预测保养

产线外可透过 OEE、警报历程、MTBF平均故障间隔、MTTR平均修复时间等资讯进行可靠度工程的分析与改善,如能进一步做到预测保养,则可有效的减少非计划的停机,但这需要结合资料分析以及领域专家进行深入的研究才有机会实现,一些顶尖的企业有蛮高的比例进行预测保养的研究计画并持续改善非计划停机。

 

规则化预防保养

不过预测保养较难实现,一般常见的仍是以定期、定时、计次方式制定 PM,例如日保养、月保养、年度保养等,这点与生产设备的日常维护相同,除了一些可能来自于国际标准规范,多是来自于设备商的建议或者产线经验制定。另外需纪录每次维修时更换的零件,日后才能针对各设备的各个零件统计生命週期,并制定新的保养计划


由于自动化导入的花费不小,导入后如果时常因异常停机或者频繁更换设备配件,会造成产能的损失以及较多的人力投入;设备监控或保养等都是协助人员提升设备产能,但最根本的还是设备本身的可靠度,所以公司内部须建立持续改善的可靠度工程计画,提升自我的设备维修能量,让自动化的效益提升到最高。

厦门鑫引利科技有限公司成立于2014年,是国内领先的专注工厂数智化软件产品研发的高科技企业,所提供的易用型MES云系统、设备智能控制系统、订单自动化处理软件,能帮助中小型工厂企业快速、低成本的实现数智化升级,并在短时间内产生实际的效益,如果你的企业持续壮大,我们还可通过数智化的解决方案与定制服务,帮助您构建属于您企业远大理想的独立应用平台,致力于为众多的中小企业提供高性价比、易用的数字化、智能化、平台化的解决方案,用技术与创新推动制造业转型升级。
鑫引利目前服务了建材加工、机械制造、设备制造等领域,已为国内30个省级行政区,全球超过72个国家和地区的加工生产型企业,提供了诸多的订单自动化处理软件、智能设备系统、MES云系统产品,助力《中国制造2025》,为众多的加工制造企业早日实现工业4.0,生产出打动世界的产品不懈努力。

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  • 当下自动化应用已愈发成熟,在交通、能源、电信、制造、国防、设施等领域,都有自动化的身影,本文将以自动化的应用性进行阐述与介绍。 谈及自动化生产,须首要了解什么是自动化? 我们定义“自动化”是以电子、机械等装置,来替代部分或是全部工人的作业、提升生产工人的制造能力、防止人员进行危险作业及出现工作风险的概率,通过监控与控制过程里一系列的执行步骤,以此来实现提供产品或服务,因而制造设备本身或是环境监控也属于工厂自动化的一环。 自动化 ≠ 智慧制造 在2013年的汉诺威工业博览会上,首次提出工业4.0后,世界各国也逐步推出各自的制造远景规划;例,我国推出的中国制造2025,在这大环境下,使得有关智慧制造、自动化工厂的相关议题也变得火热起来,但自动化与智慧工厂两者还是相差甚远。智慧工厂不仅包含自动化,同时具备了独立的信息与思考,而要给予这些信息与思考的行为,就还须结合物联网、大数据、AI、边缘计算等技术才具备智慧的元素。 而自动化是实现智慧工厂里的其中一环,自动化适用在重复性高、动作单一、工作环境危险性高的生产行为,其产生的效益较高,也可把它理解称为少样多量的生产模式会比较适合自动化,多样少量并非不适合,只是自动化的可靠度与成本可能是个难题。 自动化即可完成无人生产线! 在工厂的生产人员,每日的任务就是重复不停的上料、下料、堆垛,重复上数百次,也无须进行任何机台的调试或者工件的检验与测量,在这种情况下可以采用机械手臂来取代上下料人员重复性、单一的工作方式,在“机台加上机械手臂”就自成了一个自动化制造单元。一旦工厂自动化制造单元数量多起来,接着面临的问题将是,需要帮助这些制造单元补料工作维持在一个饱和的工作量,以此就会需要有补料人员协助,由此可以考虑建置自动化物流系统进行补料,如输送带等,再延伸到库房进出料,自动堆垛,后续则可以开始考虑建置自动仓储系统。 因此,进行工厂在实现自动化的过程,会逐渐看到工厂生产人员的逐步减少。 传统工厂转型智慧工厂! 工厂在逐渐向智慧制造方向靠拢的过程中,会从传统制造、转向数智化、自动化,最终实现智慧制造,这一过程是逐步向上线性的发展过程。国内多数的工厂仍处于依靠堆积工人进行任务的生产,特别在小型、中型制造工厂更是如此,未来必定是向智慧制造发展靠拢,且过程漫长,企业可从最浅的工厂数字化作为切入,在未来的过程中一步步的去完善制造链。 鑫引利科技为钢结构行业数字化整体解决方案。
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