跨越制造智能—对数据的进一步挖掘和分析

　　简称为制造智能（MI），是一个专用名词，即使用软件把公司制造相关的数据从多个源收集到一起，完成报告、分析、可视概要、企业级和工厂级系统数据传输的目的。由于数据的收集来自多个源，所以计算的结果能够体现一种新结构或新内容，从而引发新思考，能够帮助用户找到哪些地方需要忽略，哪些地方需要改进。制造智能的基本目的就是把大量的制造数据转换成实际有用的知识，并且通过这些知识优化业务流程，获得更多的收益。

　　制造智能有五个核心功能，每个实施企业制造智能的应用都应该体验到：

　　● 数据收集：使来自多源的数据（大多来自数据库）更有意义； 

　　● 融入背景：提供一种新结构或新模型，使结果能够帮助用户找到他们所需要的内容。文件夹通常使用一种分层的树型结构，类似于ISA-95标准提到形式。

　　● 数据分析：能使用户能够跨越源、特别是超越生产地点来分析数据。这通常包括了真实、特别报告的能力。 

　　● 数据可视：提供工具创建数据的可视概要 ，对瞬间最重要的信息提醒和告知决策者注意。最常用的可视化工具是仪表板。

　　● 数据传播：数据能够自动实现双向传输，从生产现场到企业级系统，诸如SAP。

　　罗克韦尔自动化的FactoryTalk Metrics（智能制造）软件、FactoryTalk Historian（历史数据库）软件，通过关键性能指标（KPI）和整体设备性能（OEE），可以为用户提供一种协同、基于角色改进性能的方法。 

　　目前的制造设施，由于系统独立、数据分散而造成很多效率低下的问题。在这种环境下生产，实际上会造成成本升高，阻碍生产率的提高，得到的信息不完整，导致做出的决定不明智，结果会使材料浪费和产品召回，丢失我们的忠实客户，延迟新产品的发布。使用来自罗克韦尔自动化的组合工具，制造商能够实现信息可视化，避免人工数据采集、生产报告错误的发生。统一生产模型（UPM）把采集数据转变为有意义的可执行行动，在工厂里能够迅速提高基于用户角色的操作能力。

　　关键性能指标（KPI），诸如停机时间、生产量和劳动成本，长期以来一直是制造商衡量生产运行是否良好的标准，但这些指标也对系统提出了更高的要求： 

　　● 信息是精确和及时的吗？

　　● 怎样把工厂中出现的问题融入运行画面？

　　● 怎样把系统获取的信息得到实际的利用？ 

　　自动数据采集可以克服由于人工记录KPI例如停机时间精度和实时性的问题。使用罗克韦尔自动化的FactoryTalk Metrics来记录机器事件，不管是停机还是运行，不管是否成为下游的瓶颈，都可以清楚地显示在操作员的屏幕上。但知道停机出现仅是事件的一个部分。如果与FactoryTalk Historian的时间戳信息联系在一起，制造商就能够把各自的过程变量像温度、压力、速度、和现在其他的生产变量与该产品的历史最佳参数进行比较。

　　事件和比较的可视化能力对于制造商是至关重要的。通过这些参数可以找出机器事件和过程变量之间联系，发现问题所在，及时做出调整，这是制造智能能够提高运行效能的金科玉律。 

　　比如，一台包装机写进了一份OEM的采购合同，规定这台设备必须以90％的效率运行。当机器放在现场运行数据采集开始后，用户非常清楚地发现：它达不到这个性能等级。无论制造商如何调节参数，得到的是相同的结果。制造商然后注意到：每当生产线速度提高时，设备就要停机，因为机器需要一段时间加热，然后才能正常运行。因为机器事件带有记录的过程数据，制造商通过分析，很容易证明：这台设备的加热器尺寸不够大－这是OEM设备的一个设计缺陷，因此不得不进行修改，否则会一直得到坏结果。 

　　这种机器事件时的相关性过程数据，使用FactoryTalk VantagePoint就可以获得。FactoryTalk VantagePoint收集多种数据，如果把他们放在适当的环境中，可以为基于角色的操作员提供显示和报告，同时提供行动指南。它还可以为用户创建直接指导生产运行的KPI－从一条生产线到多个工厂－判断生产状态是否都在有效运行。 

　　"这个想法非常简单，"麦特 乔达诺说，他是罗克韦尔自动化的产品经理。"如果问题是停机，用户不用查别的，报告会给出问题的原因。信息无论是来自控制器或者历史数据库，质量系统能够给出相关的报告，提供解决问题的明确方法。" 

　　另外，FactoryTalk VantagePoint为用户提供了可视化，显示停机事件或其他相关的KPI数据，所以，当某一数据开始走偏，用户可以对系统用鼠标一级一级地挖掘，找到问题的原因，采用相关建议，执行纠偏措施，这就达到了最佳成本效益。 

　　例如，一位操作员可以在机器等级的仪表板上看到整体设备效能（OEE），这个数据嵌入进每台hmi的屏幕中，当过程变量达到它们的上限值或下限值时会提醒操作员。当一条生产线的管理员看到OEE的数据低于预计的运行水平时，可以进一步挖掘在线速度或质量百分比详细报告。一位工厂经理可以使用一种简单的显示 --  带有三种颜色的条状指示器：红、黄、绿－告诉他现在工厂是否在正常生产，或生产出现了问题。一位总经理可以关联产品的生产量与财务信息，信息的一部分来自企业资源计划（ERP）系统；还可以挖掘出像浪费的材料或工时、实际生产量与销售量的差别等信息。 

　　"制造智能正在从生产运行朝企业集成的方向转移：工厂与他们的供应链、分销系统、客户关系和商业系统，"乔达诺说。"所有这些系统的协同使得我们能够对数据进行切割、粉碎、混合、搅拌，以一种我们从前不能想象的方式使用。以一种前所未有的画面进行显示，使我们的制造企业能够达到最大的收益。" 

　　一家为瑞典家具巨头供货的供应商，一直面对其他供应商的残酷竞争。小批量生产的缺点是订单经常跑到竞争对手公司的手里。然而，如果能够采用高水平的机器监视，提高机器的可用性，公司能够获得更强的竞争力，获得更多的订单。 

　　"我们每年的生产能力大约为制造一千三百万个抽屉，我们准备安装第四条机械生产线提高生产能力，"制造商的技术经理说道。"因为我们设备的运行完全是自动化的，我们一直努力追求机械的高利用性。" 

　　公司需要用一种简单的方法收集机器信息，把当前的运行情况通过网络－与它的目标相关－传送到公司内的不同功能部门。"我们选择在FactoryTalk Metrics软件上进行投资，"经理解释到。"它可以收集来自机器的可编程控制器（plc）数据，然后把数据转换成整体设备效能（OEE）的图型显示，并且对需要看到的人员进行显示。" 

　　FactoryTalk Metrics软件来自罗克韦尔自动化，能够实时监视工厂的现场设备，对机器性能提供准确、及时、精细、特定的信息。这些数据对分析设备低效、浪费、减产的成因提供了基础。 

　　开放的通信协议，诸如EtherNet/IP和DeviceNet，使该软件可以使用已经存在于工厂和办公室网络的接口，促进了信息的双向流动，保证了从现场底层到企业顶层数据的畅通无阻，通过标准的网页界面实现了工厂运行的可视化。 

　　"FactoryTalk Metric使我们对每条生产线可观察其质量数据、机器利用水平和运行效率，"技术经理说道。"关键性能指标（KPI）、整体设备效率（OEE）和停机时间原因能够显示在中控室的屏幕上，所以每个人都能看到机器的性能如何，与建立的目标参数进行比较。" 

　　"在安装之前，所有的测量工作都由人工来完成，"他解释道。"不同的人可能提交不同的测量数据，作为最终结果，我们的机器使用率为60％。现在，所有数据的测量都按照标准化的格式，所有的停机时间都能精确地监视。作为最终结果，设备和人员的工作效率大大提高，这对抵御低价恶性竞争是至关重要的。仅在四个月后，我们的机器利用率接近到了70％。" 

　　经理总结道，"我们已经成为市场领域的强者，比起过去我们能够销售更多的产品。使用 FactoryTalk Metrics是我们所做出的最佳投资决策之一。"