05.智慧工厂第一步-实现透明车间-开放性APROL智慧工厂平台-by潘俊-1

2016贝加莱智能制造&智慧工厂落地实现迈向智慧工厂的第一步：

开放性的APROL平台实现透明车间

B&R中国智慧工厂事业部

潘新技术-欧洲工业自动化专家产品与技术在自动化行业处于领先地位197919902000MultiprocessorPLC

withintegratedCNCMULTICONTROLDeterministicmultitaskingB&R2000SystemSeamlessly

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SafeWorkspaceSafeRoboticsFastestservodriveonthemarketACOPOSP3OEM市场领导者&创新者信任贝加莱（CNC、机器人、机加工）密封/焊接折弯后处理与涂装包装组装钻孔/冲压/研磨抓取码垛工业4.0智慧工厂的热门词汇：客户依然观望为主工业4.0&智能制造&物联网&MES&工业大数据&CPS创新的曲线：大众客户对4.0远没有充分理解这个阶段找到正确的客户，远比技术本身重要！！*曲线来自斯坦福大学我们所处的时代：如何落地有效？智能带来产业新的机遇我们所处的时代创新的曲线工业4.0,人工智能智慧工厂，智能制造云制造，工业互联网机器人换人、中国制造2025电气化、自动化、信息化时代2.5%13.5%2016概念层出不穷,我们如何选择？智能时代的工厂：数据无处不在流程生产离散生产智能物流R&D需求计划制造物流配送新需求订单分析生产订单物料清单质量管理工厂维护主维护工程变更产品设计制程设计库存智能物流发货WIP在制品追踪缺陷追踪数据采集生产过程控制人力追踪移动互联大数据分析智能分析物联网流程控制MPCAPC设备数据采集生产过程状态能源数据能源消耗状态运营维护远程诊断预测维护物流仓储质量品质资产管理制造业引入TPM、精益制造的管理理念“如果不能测量，则无法改进。”LordKelvin“Ityoucan’tmeasureit,youcan’tmanageit”彼得德鲁克(新技术下对工厂数据的要求：实时、可靠、准确、安全）智慧工厂的第一步：收集实时数据，实现车间透明化（自动化+物联网）可靠的绩效衡量与绩效指标车间的透明性基于客观的、实时的数据采集智能数据

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从原始数据中创建可操作的信息采用PDCA（策划-实施-检查-改进）的方法持续改进生产和工艺过程制造业数据采集的重要和必要性共同使命：最落地的4.0方案供应商&实施团队我们开启这段旅程与您携手共进工业4.0路线图今天的解决方案明天的愿景实现工业4.0传统制造业的工厂自动化现状单机为主,M2M通信不畅，设备接口不统一，无法发挥协同效应（1.0，2.0，3.0设备并存）管理层无法获得及时、可靠的车间运营数据，影响管理决策成本核算困难追溯困难经验知识库传递、管理难跨部门协作困难，部门间、供应商间扯皮现象严重缺乏全局观念，各自为政；理想很丰满，现实很骨感能源/批次?当前生产力?目前利用率,OEE?质量控制

?维护管理?技术及生产瓶颈?主要性能指标?如何提高效率？更多…XXX智慧工厂的第一步：车间透明化B&R建议的智慧工厂的实施路径：纵向集成

L3高级管理系统

（ERP、MES、PLM)

L2数据基础平台

APROL开放平台

L1设备&设施层

人才项目实施建议：分析和调研企业现状，选择开放性平台和设备根据企业状况，分步、分阶段实施，降低项目风险工业4.0不可能一步到位，先易后难，先局部再复制，先基础后高级智慧工厂自动化—Enmon+PDA模块PDA：完美解决设备通讯的信息孤岛问题v=10%v=30%满负荷部分负荷待机从各类设备采集实时数据，支持非B&R系统的设备所有数据存储与历史与实时数据库中，开放数据接口（OPC、MySql等）历史数据库实时数据库Fieldbus自定义报表，支持远程访问有通讯模板的设备类型：塑料、包装、印刷、纺织、CNC\数控、机器人…检验室数据連接系統模式产出信号启停信号报警信号能源计量工艺参数X20现场数据采控器

方案（A）历史数据库实时数据库APROL车间设备PDA（数据采集）功能的实现PLC类：总线通讯协议信息量大(B&R系统自带驱动程序）开放性较好方案（B）PC或者数控系统：宏指令信息量大(B&R系统集成驱动函数）开放性较差方案（C）老PLC设备：数据截帧信息相对有限(B&R开发驱动）方案（D）

无控制系统：硬件采集信息有限X20现场数据采控器

标准以太网冗余服务器1冗余服务器25种技术全面实时采集车间各类工业数据其他子系统（OPC接口）：DCS、DDC，SCADA等PDA–开箱即用的解决方案PDA系统面向的细分行业食品饮料吹瓶机、灌装机、贴标机、膜包机、箱包机、码垛机等制药吹瓶机、灌装机、贴标机、膜包机、箱包机、码垛机等印刷凹印机、涂布机、涂胶机、柔印机、水洗机、喷铝机、分切机、丝网印刷机等CNC\机器人\汽车\电子\机加工注塑、贴片机、打磨机、切割机、机器人、机械手、加工中心等PDA–开箱即用的解决方案开放性:可与各类控制系统厂家通讯通过开放统一数据平台相互协作工厂自动化中的关键成员机器和

过程操作员维护工程师生产经理

厂长

能源经理质量经理MESERP企业互联网数据仓库ConMonEnMonPDAAPCProcessControlPAL88+Control

ModulesCustomizedAPROL智能平台APROL智能功能单元.ConMonEnMonPDAAPC过程控制智能平台88+控制模块定制化ConMonEnMonPDAAPCProcessControlPAL88+Control

ModulesCustomizedAPROL工厂自动化平台APROL.适用各种应用需求流程自动化车间自动化基础设施自动化智能产线自动化全球4000+套系统安装

食品饮料企业产线方案—电子工厂第一阶段能源管理系统，检测分析能源使用情况统计每个槽位加药累积量，自动生成药剂消耗报表

阳极产线方案第一阶段安装智能仪表监测槽体状态在线监视所有槽体的状态（槽体上有无飞杆、液体浓度、温度、PH值、电导率以及液位）。统计槽体使用效率（负荷时间、空闲时间、故障时间）。槽体状态异常时，立即报警，在任何一台OperatorStation上都可获知报警信息。报警信息可追溯，可生成报警报表，并支持自动邮件发布。

产线方案—楼宇自动化第三阶段改善阳极产线车间内空气质量

降低产线车间内空气腐蚀性，延长设备使用寿命（如飞杆名牌）

改善产线车间周边空气质量，有利员工安全APROL--状态监测技术基础常见的机械故障及其分析技术皮带振动不平衡不对中润滑油污染叶片损坏定子损坏共振转子问题齿轮啮合问题轴承损坏噪声

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油液分析

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振动

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Contiform案例：Krones最新一代吹瓶机吹塑主轴和吹塑站润滑不良状态下的主凸轮振动信号及时避免进一步磨损；提前3-6个月发现问题延长设备使用寿命，防止意外停机CNC\加工中心数据采集Demo监控参数使用分析监控参数使用分析序号采集内容采集内容解释应用效果1设备状态

（关机\运行\报警\调试\空闲）关机：指设备处于下电关机状态

运行：指设备正在运行NC程序的状态（设备处于Auto模式，且正在运行）

报警：指设备出现异常而出现报警的状态

调试：指设备正处于调试参数或拆卸工件的状态（设备处于MDI、JOG模式）

空闲：指设备可以正常加工，但处于空闲的状态（设备处于Auto模式，但设备未运行）1）实时远程监控设备当前运行状态2通电时间开机后的总累积时间1）可以减少1个工作人员的工作量

2）可以知道夜班的工作人员有没有加工零件，及时进行监控以及人员编制

3）根据监控情况合理分配员工，提高设备稼动率3循环时间（程序开始-结束）程序加工一次的时间（含非切削如换刀，移位等）4运转时间程序累积加工时间5加工产量指程序加工循环完成每一次后的递增计数1）自动统计，实时了解产品的加工进度6报警代码指设备故障显示的报警号，单纯的英文和数字的组合代码，代表报警内容的代码1）监控机床故障，及时采取措施

2）节省机修人员排查故障原因并及时进行故障修复

3）查询追溯设备历史的报警状态及时间（针对操作人员在人为误操作后，导致机床报警，并在机床端清空报警信息的行为）7报警信息指故障报警的详细名称，如X轴超程等8当前机床坐标指当前工件的原点位置1）可以监控操作人员在开机后有没有执行回原点的操作9进给倍率指机床面板的F倍率值，如90、100、110等1）可实时监控操作人员是否有随意调节F倍率值

2）通过报表追溯F倍率值变更的历史操作记录10实际进给速度指程序F指令值与面板F倍率值的乘积，也就是机床当前的实际进给值1）是否在关键位置进给太大造成后续工序补偿

2）规范零件关键位置进给11主轴倍率指机床面板的S倍率值，如90、100、110等1）可实时监控操作人员是否有随意调节S倍率值

2）通过报表追溯S倍率值变更的历史操作记录12实际主轴转速指程序S指令值与面板S倍率值的乘积，也就是机床当前的实际主轴转速值1）抽查是否与程序转速一致

2）避免加工工时浪费，以及在过高的转速给刀具带来损伤13主轴负载主轴在切削过程中产生的负载值，可以通过该值判断机床是否在实际加工1）监控设备是否存在空运行或过载运行的行为14当前刀具号指机床当前切削零件的刀具号，如T011）监控刀具使用寿命，及时换刀

2）备刀中心提前备刀，及时供应刀具，减少备刀等待时间

3）减员增效15刀具寿命值（初始寿命、已用寿命、预警寿命）通过采集刀具的加工时间或次数来实现采集刀具的实际寿命值（与寿命理论值比较）或者直接采集机床自带的刀具寿命值16当前程序号指机床当前运行的程序号，如O003等1）程序标准化

2）通过采集程序名实现取消工序间刷卡17程序名（程序备注）通过在程序内容中维护零件号、工序号等程序备注信息，以实现零件号等信息的采集常用机床采集信息：支持数据采集的机床品牌（合作伙伴）制药行业项目展示注塑机的车间数据采集1注塑机的车间数据采集2无菌生产线的数据采集云屏

解决方案亮点：接入信号灵活

电脑只要连接网络就可上屏，IP视频都可直接解码显示，传统视频亦可快速转变为网络信号接入，所有的信号都可轻而易举地控制和管理调度。连通网络，随时随地无缝接入。管理层&总裁办公室、会议室数据监控中心如何让这些分散各地的显示数据集中管理？IPAD界面，拖拽，所见即所得，易用全透明

状态分析以确保长期改善APROL平台下的精益制造关键要素体现积极的沟通

精益制造所必须优化的质量

可靠性是我们成功的基石最大化效率

在全球市场竞争的特别挑战建立统一的标准目标管理与控制实现透明及持续改善未来3-5年行业内的趋势和设想封闭的工业市场将陆续走向标准化及开放（OPCUA,Powerlink)精益水平、工厂数字化的程度将是制造业的核心竞争力工业大数据是有待挖掘的金矿，会产生巨大价值产品(设备、系统）+远程服务、远程采集、卖服务将是标配物联网IOT，万物互联必将走向车间（工业4.0，工业互联网）OPCUA–IndustrialCommunication面向未来：B&R全面支持OPCUAOPCUAServerOPCUAmappViewclientOPCUAPLCclientOPCUASCADAclientOPCUAauditclientOPCUAHighlightsStandardIEC62541SecureandReliableManufacturerindependentPlatformindependentInformationmodelsSolutionforIndustrie4.0AutomationStudioUAConfigurationProfilesandFacetsHistorical

DataData

modelsEventsAlarmsConditionsMethodcallsProcessdata-Addressspace-Nodes-BrowsingIndustrie4.0PubSub3rdpartysuppliersRedundancyserverGlobaldiscoveryserverERPSystems(SAP,..)AggregatingServersOPCUAConceptionAddressSpacemodelBaseInformationmodel01APROL智慧工厂基础平台技术特色Server操作系统：SuseLinux（开源、稳定）上层总线：标准以太网,支持OPCDA/UA,XMLIO控制总线：EthernetPowerlink

（业内首个开源实时以太网）ControllerX20现场控制器: cycle-time<1ms（PC-based）总线扩展能力：支持主流主流总线Safety:SIL3,cycle-time<5ms数据库：BerkeleyDB，MySQL接口，对接MES、ERP系统，包含实时与历史数据库开发语言：CFC、ST、SFC、标准C语言、Python，驱动开发能力业内最佳的开放性、集成性通过FDAGAMP5认证（制药、食品等）,审计追踪APROL与IT系统共舞化繁为简，为E