数字化工厂,立足“一线”构建无限

西门子PROFINET助力青岛高校软控实现智能生产

青岛,一座富有活力的中国北方海滨城市,这里聚集着一大批勇于探索的制造型企业。当大数据、云计算开始升温,面对数字化、信息化,以及精益制造的浪潮,青岛把握机遇,走在前列。这其中,就包括已经在世界轮胎装备制造领域占据领先地位的青岛高校软控股份有限公司。

2014年10月,青岛高校软控率先在行业发布“数字化工厂”的概念,西门子作为软控的战略合作伙伴,全力支持软控在轮胎行业的数字化制造业务,为其提供最新电气化、自动化及数字化产品。一边是先进的工业自动化电气产品及软件供应商,一边是世界级的橡胶轮胎装备制造企业,西门子与青岛高校软控的合作让轮胎制造的未来充满无限可能。

拥抱数据的领跑者

“拥抱数据,这是历史的趋势。”软控副总裁于明进谈到公司的自我变革时,不无激动地描述道,“数据已经成为未来的核心生产力,数字化工厂的核心简单而言就是大数据!”

长期以来,无论是在制造领域还是在工厂以外,人们一直低估了数据所能产生的超级能量。以往,生产和工艺数据,或是由经验丰富的操作员掌握;或是被直接写成难以调取和利用的图纸文档;更多的,则是任由机器轰鸣、产线轮转,流失在工厂的生产过程当中。而当企业开始重视、并从生产第一线重拾数据之时,又面临一个崭新的问题:要想驾驭这股富有生机和价值的数据流,需要工厂重塑制造理念,升级原有的数据通路,引入一条稳定、灵活、高速、高效的信息传送管线,打造数据“黄金水道”。

“认识到大数据的重要性,才算读懂了制造业的发展方向。” 软控研究院院长张斌这样阐释了青岛高校软控的战略转型。近年来,当大多数制造企业仍然停留在对大数据的认识和学习阶段时,青岛高校软控已经开始勾勒数字化工厂的蓝图。

张斌说,2014年初,软控明显感觉到数字制造刻不容缓。于是公司专门成立了数字工厂项目组,制定战略路线图,集合设备、研究、物流、软件等各个部门的力量,确立清晰的年度目标。

“青岛高校软控不仅要成为市场龙头,也要在理念创新和创新实践上成为领跑者。”于明进说。汽车轮胎生产是为人类生活带来“速度”的产业,面对汹涌而来的信息化浪潮,整个轮胎行业也需要自我提速。从2010年开始,青岛高校软控已经连续4年排名橡胶轮胎制造装备行业的全球第二,能够提供行业90%以上的设备。

“青岛高校软控需要找到具有共同价值观的合作伙伴,这就是西门子。”张斌说,“软控崇尚新技术,推行数字化工厂,而西门子能够提供超值服务,与我们共担风险,共享成功。”

数字化工厂必须基于一体化的网络,使工厂实现数据互通,提供源源不断的信息流,其中的核心就是工厂自动化网络。 “在这方面,西门子的PROFINET是我们选择的最优解决方案。”张斌说。

一“线”与无限

“数字化工厂重现数据的价值,也对数据传输提出了新要求。”长期专注青岛高校软控业务的西门子销售经理宋炳国说,“当高校软控提出数字化工厂的概念时,西门子不仅能率先理解,更能从丰富且成熟的产品线上,找到先进的方案支持他们的理念。”

西门子PROFINET资深产品经理王旭晖说,数字化工厂的基础是要将工厂的现场数据、底层执行机构的信息采集上来,为控制层所用,继而为企业管理层提供参考——这就是工厂大数据的特点。要达到数字化工厂的目标,就需升级现有通讯网络。更稳定、更灵活、更高效、更开放的PROFINET完美地满足这一需求。

王旭晖所说的PROFINET正是已经入选国家推荐标准的工业实时以太网。它在继承目前广泛应用于工厂通讯的PROFIBUS总线技术诸多优点的基础上,开放性和灵活性大幅提升,从而成为可以无缝集成其他总线技术的新利器。

相较于传统工厂,数字化工厂首先表现为数据传输量更大。为此,工业以太网须要实现更大的传输容量。PROFINET巨幅提升了传输能力,从以往以KB/s为计算单位的传输提升到高达100MB/s,其高速数据传输的表现有利支持了工厂数字化的新要求。

PROFINET网络更加灵活,支持多种拓扑结构,可以允许多种技术协议同时进行,还具有实时的无线通讯能力。这也就意味着,借助一条统一的PROFINET电缆传输介质,不仅可以完成所有的控制任务,还能实现数据跨越现场层、控制层和管理层的上传下达,为管理决策起到辅助作用。由于PROFINET实现了从现场层到骨干管理网络的贯穿,用户不需要再考虑铺设其他的传输介质,从而让整体传输效率更高,将工厂各个部分联系为统一整体。

此外,PROFINET克服了软控复杂的工厂环境下普遍存在的电磁干扰问题。在工业生产中,PROFINET小于1us的抖动精度,令数据的传输更加稳定,且时钟频率极为精准,增强了生产确定性。相比传统现场总线技术,PROFINET让软控每段网络的站点数量都无任何限制,一台SIMATIC控制器可管理多达256台设备,达到行业最高水平。在数字化工厂中,I/O 设备必须快速免维护更换,PROFINET系统可帮助用户无需要参数化更新I/O设备,即装即用,控制其可以自动识别出新的I/O设备。通过外部交换机连接或直接通过设备上集成的PROFINET接口连接,即可实现介质冗余功能,无惧网络破坏,保证工厂连续生产。

更进一步,PROFINET工业以太网的应用还会给工厂连续生产带来新的可能:通过PROFINET自带的诊断功能,可以帮助用户快速找寻到设备故障点,从而在设备出现问题之前进行维护,最大限度减少停机时间,将经济损失降到最低。PROFINET的诊断功能在操作上也十分简便,它甚至不需要编程,只需要在CPU属性中勾选,通过在人机界面上现成的控件直接拖拽即可轻松实现。所有PROFINET系统的诊断功能,西门子都已经帮助用户提前做好,大大节省了用户的系统开发时间。

在张斌看来,PROFINET强大的自诊断功能得益于系统的开放性,而开放性才是西门子的真正远见所在。因为PROFINET兼容性好,几乎可以做到即插即用,它不仅让工厂设备互联变得十分便利,还可以与外接设备相连、与因特网互通,工厂管理者、操作人员可以通过电脑IE浏览器,甚至手机、iPad等移动设备进行控制。网络的开放性还带来PROFINET优越于其他协议的强大的系统诊断能力,可以覆盖每一个通道,这也就为工厂连续生产打下坚实基础。

于明进同样对PROFINET赞不绝口:“PROFINET功能非常强大,普通客户甚至只用到了其功能的1%-5%,它的更多功能其实就是留给数字化工厂未来应用的。”

重新定义需求

与西门子合作,应用PROFINET,青岛高校软控在朝向“数字化工厂”迈进的过程中变得底气十足。长期以来,橡胶行业的装备制造商总是处于一个被动供应的位置,往往是在客户提出需求的情况下,提供相适应的产品与之配套,缺乏创新的动能。

随着制造环境的变化,特别是数字化、信息化的快速发展,这一定向关系正在发生改变。张斌说“软控的目标不止是满足行业需求,而是要引领行业需求,重新定义需求!”

创新的结果,其实是供应商与生产商的共赢。张斌这样描述基于PROFINET的未来场景:以PROFINET为枢纽,基于企业生产管理平台的核心控制,数据的处理能力将得到尽情释放,设备供应商完全可以对橡胶制造工厂进行远程监控和预警;基于大数据、根据数据波动,设备具备自诊断功能,总是在将坏未坏之时发现问题,将其上报给服务方,工程技术人员可在远程完成维修;设备在生产过程中,能够进行生产的自纠正,通过自适应算法进行调整,提高生产的稳定性。

借助统一的PROFINET介质,不仅可以帮助软控提高生产水平,而且可以完成企业的精益化管理。与此同时,青岛高校软控也在筹划建设自己的数据中心。未来,通过PROFINET串联,企业的生产管理平台将实现统一的电子数据管理和信息集成,并与PLM、MES、ERP等系统对接,实现全制造环节的互联互通,在生产与企业管理层面全面实现数字化。

畅享数据,展望智能化远景。西门子与软控就是这样通过PROFINET一“线”相连,共同构建无限可能。中国制造2025刚刚踏上征程,面对智能制造激动人心的未来,青岛高校软控深耕市场,以理性的实践紧扼信息化奔腾跃动的脉搏,建设“数字化工厂”已经有了清晰的图谱。

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