智能氣動(dòng)：通往更高效率，更高生產(chǎn)率的門戶

2021年3月10日

       開放靈活的IIoT系統(tǒng)可以查明泄漏和故障，減少停機(jī)時(shí)間，提高吞吐量并終改從食品和飲料加工到包裝產(chǎn)品和工廠自動(dòng)化，制造設(shè)施都在轉(zhuǎn)向智能氣動(dòng)裝置以提高能源效率。在壓縮空氣系統(tǒng)中，僅幾個(gè)百分點(diǎn)的改善就可以智能氣動(dòng)可以提供的不僅僅是節(jié)能。通過(guò)從以前的“非智能”閥門，氣瓶和空氣處理裝置中收集過(guò)程數(shù)據(jù)，硬件和軟件的協(xié)同作用可以發(fā)掘洞察力，從而減少停機(jī)時(shí)間，縮短周期時(shí)間并提高整體生產(chǎn)率。
實(shí)際挑戰(zhàn)
在氣動(dòng)系統(tǒng)中，部件容易磨損，可能導(dǎo)致泄漏。隨著時(shí)間的流逝，這種泄漏將增加，導(dǎo)致過(guò)多的能源使用，更高的運(yùn)營(yíng)成本和更大的碳足跡。實(shí)際上，由于泄漏，平均每個(gè)制造廠每年浪費(fèi)多達(dá)35％的壓縮空氣，而更大的泄漏會(huì)導(dǎo)致大量的能量損失，更多的機(jī)器停機(jī)時(shí)間和增加的成本。我們已經(jīng)看到一些工廠每年每臺(tái)機(jī)器的損失超過(guò)50,000美元！

對(duì)于許多操作員而言，識(shí)別和解決壓縮空氣系統(tǒng)中的損失也可能影響他們的整體設(shè)備效率（OEE），因?yàn)榭諝庑孤┩ǔＪ瞧渌阅軉?wèn)題的跡象。

OEE是制造過(guò)程中生產(chǎn)率的“實(shí)踐”度量。從本質(zhì)上講，它確定了真正有效的計(jì)劃生產(chǎn)時(shí)間的百分比。OEE可由以下變量確定：

可用性：這是機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)間。該流程在計(jì)劃的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)是否連續(xù)運(yùn)行？

性能：這方面與機(jī)器的速度有關(guān)。流程是否運(yùn)行得盡可能快且沒(méi)有緩慢的周期？

質(zhì)量：這與終產(chǎn)品有關(guān)，它可能會(huì)受到組件磨損以及機(jī)器性能差或不穩(wěn)定的影響。生產(chǎn)中是否沒(méi)有缺陷和返工？

智能氣動(dòng)與可編程和可擴(kuò)展的開放軟件平臺(tái)相結(jié)合，確保精心設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)可以隨著未來(lái)的需求和期望而增長(zhǎng)。
OEE分?jǐn)?shù)為100％代表了完美的生產(chǎn)：一臺(tái)機(jī)器只盡可能快地制造出好零件，而沒(méi)有停機(jī)時(shí)間?？捎眯裕阅芑蛸|(zhì)量方面的任何不足都會(huì)降低OEE總體得分。85％的分?jǐn)?shù)被認(rèn)為是世界的，許多制造商認(rèn)為這是一個(gè)適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)期目標(biāo)。

艾默生（Emerson）氣動(dòng)系統(tǒng)專家的研究表明，典型包裝生產(chǎn)線的OEE僅為大約45％至55％。好消息：有足夠的機(jī)會(huì)進(jìn)行改進(jìn)。顯然，那些以設(shè)計(jì)能力或接近設(shè)計(jì)能力運(yùn)行的系統(tǒng)比那些沒(méi)有設(shè)計(jì)能力的系統(tǒng)更節(jié)能，更有利可圖。但是，要真正了解可以在何處獲得效率并降低成本，就必須將生產(chǎn)率化到單個(gè)機(jī)器級(jí)別。

智能氣動(dòng)的機(jī)會(huì)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）正在*改變制造，包裝和相關(guān)加工行業(yè)，并正在將數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶入幾乎任何規(guī)模的氣動(dòng)操作中。通過(guò)這種轉(zhuǎn)換，操作員可以從氣動(dòng)和其他機(jī)器元件中捕獲和處理數(shù)據(jù)，從而獲得新的生產(chǎn)見解。

AVENTICS AF2流量傳感器提供了有關(guān)氣流的實(shí)時(shí)洞察，同時(shí)還捕獲了進(jìn)料管線中的壓力和溫度數(shù)據(jù)。 
例如，壓縮空氣優(yōu)化是一種由IIoT驅(qū)動(dòng)的進(jìn)步，它可以通過(guò)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)中的空氣流以實(shí)時(shí)檢測(cè)泄漏，同時(shí)還捕獲進(jìn)料管線中的壓力和溫度等其他數(shù)據(jù)而成為可能。

將智能氣動(dòng)系統(tǒng)中的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可操作的內(nèi)容是減少停機(jī)時(shí)間，降低能源成本，縮短周期時(shí)間并提高整體生產(chǎn)率的關(guān)鍵。但是如何確定要收集的機(jī)器數(shù)據(jù)是否可行？以及如何應(yīng)用這些數(shù)據(jù)來(lái)改善車間操作和更高級(jí)別的決策？

簡(jiǎn)單的方法
只需幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，就可以輕松地在本地級(jí)別實(shí)現(xiàn)智能氣動(dòng)監(jiān)視-無(wú)需云。該系統(tǒng)使用艾默生的AVENTICS系列AF2流量傳感器或便攜式AVENTICS智能氣動(dòng)分析儀（SPA）等組件來(lái)測(cè)量氣流，該系統(tǒng)可以識(shí)別出任何出現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)器并相應(yīng)地創(chuàng)建警報(bào)，呈現(xiàn)易于使用的儀表板或向終用戶發(fā)送警報(bào)實(shí)時(shí)。通過(guò)從很少的單個(gè)零件開始，操作員無(wú)需大量數(shù)據(jù)分析即可獲得可行的見解-并迅速實(shí)現(xiàn)成本降低，生產(chǎn)質(zhì)量提高，生產(chǎn)量增加以及就氣動(dòng)系統(tǒng)而言降低能耗消耗。

AVENTICS智能氣動(dòng)分析儀（SPA）使客戶可以輕松訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以監(jiān)視氣動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)并提高整體設(shè)備效率（OEE）。 
AVENTICS智能氣動(dòng)分析儀（SPA）使客戶可以輕松訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以監(jiān)視氣動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)并提高整體設(shè)備效率（OEE）。
在近的一個(gè)示例中，艾默生與包裝機(jī)械制造商合作，提供了強(qiáng)大的分析功能，可以幫助在裝卸托盤設(shè)備上提供高效，可擴(kuò)展的OEE增長(zhǎng)。該分析解決方案基于艾默生（Emerson）的PACEdge IIoT平臺(tái)，而不是復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，可查明哪些特定的執(zhí)行器或氣門歧管性能不佳，并為解決可疑問(wèn)題提供指導(dǎo)。該平臺(tái)易于開發(fā)和實(shí)施，還可以根據(jù)周期計(jì)數(shù)或其他參數(shù)提供預(yù)測(cè)性維護(hù)建議。它可以實(shí)時(shí)提供根本原因分析，以及一系列警告或嚴(yán)重警報(bào)。數(shù)據(jù)的收集和可視化與主機(jī)控制器無(wú)關(guān)，因此適用于舊式或第三方控制器。

通過(guò)初專注于一些機(jī)器或特定的痛點(diǎn)，可以定義項(xiàng)目范圍，并且可以更輕松地量化結(jié)果。同時(shí)，重要的是要確保所選的監(jiān)視解決方案具有可伸縮性，并且可以隨著未來(lái)的需求和期望而增長(zhǎng)。擁有完整產(chǎn)品組合的提供商可以幫助避免設(shè)備堆疊，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這會(huì)增加成本。

運(yùn)營(yíng)商在考慮可能將其綁定到特定設(shè)備，網(wǎng)關(guān)，云服務(wù)或其他受限生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴或產(chǎn)品時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎行事。一些解決方案可能還需要大量時(shí)間和前期資本投資。例如，在一種方法中，可以收集數(shù)據(jù)并通過(guò)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)從可編程邏輯控制器（PLC）轉(zhuǎn)發(fā)到云。另一種方法可以將氣動(dòng)裝置和其他模塊直接連接到PLC。從那里，數(shù)據(jù)仍必須轉(zhuǎn)到云中進(jìn)行分析和可視化。兩種情況都涉及通過(guò)PLC。這可能需要對(duì)PLC邏輯進(jìn)行重大更改，以通過(guò)PLC通過(guò)云進(jìn)行“本地”可視化來(lái)捕獲分析。

對(duì)于不需要運(yùn)營(yíng)商或基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)支持復(fù)雜云場(chǎng)景的制造運(yùn)營(yíng)，像艾默生提供的那些那樣高度靈活和安全的系統(tǒng)就可以提供生產(chǎn)率和能源節(jié)省，而無(wú)需云環(huán)境來(lái)實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。采集模塊（例如傳感器或其他邊緣設(shè)備）可以直接通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接，而無(wú)需更改PLC。這很重要，因?yàn)楦?/span>PLC邏輯可能需要花費(fèi)大量時(shí)間和資源，并且許多操作可能不希望更改其PLC編程，尤其是在棕地應(yīng)用中。利用像艾默生提供的那樣更靈活的選擇，無(wú)論使用什么控制器，棕場(chǎng)操作都可以通過(guò)云或在本地邊緣設(shè)備將數(shù)據(jù)上下文化。在綠地應(yīng)用中，

與傳統(tǒng)的基于消費(fèi)者的IoT項(xiàng)目不同，工業(yè)IoT設(shè)備通常提供高度的交叉兼容性-這是使用可編程且可擴(kuò)展的開放式軟件（如PACEdge平臺(tái)）確保平穩(wěn)共存的關(guān)鍵因素。開放式通信協(xié)議可以在內(nèi)部基于云，也可以集成到現(xiàn)有軟件系統(tǒng)中。這些示例包括OPC UA和MQTT。例如，前面提到的AF2系列流量傳感器與OPC UA兼容，使用戶可以直接連接到上層系統(tǒng)或另一個(gè)IIoT網(wǎng)關(guān)進(jìn)行高級(jí)分析。

無(wú)論是本地的還是基于云的，IIoT技術(shù)的供應(yīng)商都將根據(jù)運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前的基礎(chǔ)架構(gòu)量身定制其系統(tǒng)，然后通過(guò)網(wǎng)關(guān)，控制系統(tǒng)或這些開放的IIoT協(xié)議提供機(jī)器見解。知識(shí)豐富，靈活的技術(shù)供應(yīng)商將對(duì)任何IIoT實(shí)施采取咨詢方法，并將花費(fèi)時(shí)間充分了解運(yùn)營(yíng)商特定需求的要求。

切實(shí)的利益
過(guò)去，對(duì)監(jiān)視成本相對(duì)較低的氣動(dòng)零件進(jìn)行投資是沒(méi)有意義的-更換費(fèi)用和相關(guān)的生產(chǎn)停工時(shí)間僅被視為正常業(yè)務(wù)。但是現(xiàn)在，信息改變了游戲規(guī)則。

單個(gè)故障單個(gè)致動(dòng)器可能會(huì)導(dǎo)致更大的問(wèn)題，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的效率。如果得到適當(dāng)利用，由IIoT提供動(dòng)力的智能氣動(dòng)裝置可以幫助制造商發(fā)現(xiàn)執(zhí)行器不足等問(wèn)題，它們可以連接自動(dòng)化孤島，解鎖被困機(jī)器數(shù)據(jù)并從根本上提高OEE。在生產(chǎn)單個(gè)產(chǎn)品的機(jī)器涉及數(shù)臺(tái)（也許數(shù)十臺(tái)）機(jī)器的情況下，其影響可能是深遠(yuǎn)的。一臺(tái)機(jī)器的效率低下會(huì)在整個(gè)工廠內(nèi)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)。通過(guò)連接信息孤島，典型的運(yùn)營(yíng)商可以期望以幾種方式實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)：

減少停機(jī)時(shí)間：智能氣動(dòng)裝置可以通過(guò)測(cè)量使用情況和周期時(shí)間來(lái)監(jiān)控磨損，從而更好地將機(jī)器中不斷出現(xiàn)的問(wèn)題通知維護(hù)和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)。結(jié)合周期指示器，操作員可以洞悉系統(tǒng)的剩余壽命，并可以使用預(yù)測(cè)性維護(hù)來(lái)減少生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間。

節(jié)省更多資金：泄漏更少，整個(gè)系統(tǒng)將需要更少的能源，既節(jié)省了能源成本，又減少了總碳足跡。

提高生產(chǎn)率：智能氣動(dòng)裝置可以提供通知和警報(bào)，以通知制造過(guò)程中的泄漏，異?；蜷撝低黄啤７催^(guò)來(lái)，這可以幫助確保的OEE和的生產(chǎn)率。

與可以提供整體方法的團(tuán)隊(duì)合作-從氣動(dòng)到機(jī)器控制以及應(yīng)用支持平臺(tái)-可以幫助任何規(guī)模的操作員優(yōu)化流程并挖掘新的生產(chǎn)見解。借助智能氣動(dòng)裝置以及通過(guò)PACEdge平臺(tái)等系統(tǒng)可提供的強(qiáng)大洞察力，就可以避免計(jì)劃外停機(jī)，降低能源成本，縮短周期時(shí)間并提高整體生產(chǎn)率。