自动化

如何在远程操作中使用自动化技术

用于远程操作和设备维护的自动化技术越来越普遍。

作者:Justin Lesley, Timothy Albers, Pranesh Rao 2021年5月13日
图1:想象一下工厂楼层的每决定都有明确的原因,而不是通过传统管理。礼貌:Nidec和Motion。

随着工厂、配送中心和其他工业环境变得越来越自动化,企业领导人必须确保投资于适当的技术,以最大限度地提高生产率和效率。远程运行一项操作可能意味着在工厂的另一端或世界的另一端管理一条生产线,而每种情况所需的网络工具都是不同的。云技术和5G蜂窝网络为远程工作展示了很多前景,但它们也面临着挑战。网络安全是许多工业领域的技术专业人士最关心的问题,而许多公司在连接和远程控制方面划清了界限。这条线通常通过防火墙和其他安全措施将过程自动化控制与公共互联网分开。

许多工业技术玩家通过使用工业互联网(IIOT)解决方案的工业互联网(IIOT)解决方案,专门并将控制权脱离谈话来解决这些挑战。该方法正在制作一种混合方法,可以使业界占主导地位,多年来,在云中发现云中发现的洞察力在植物中,在建议的改变被批准后,人员在现场单独采取行动。远程运营的未来将由当今工业设备制造商的进步而定义,因为更多的数据收集硬件和软件是机械设备。工业世界中的“智能”或“连接”设备的扩散将继续为远程运营提供更多机会,因为网络安全创新巩固了该未来现实的效果。

尽管远程操作主要集中于利用大数据的决策权,精简人力资源的人员和专业知识,但它们成为行业领导者的目标有很多原因。进一步考虑这两个主题。在第四次工业革命的这个时间点上,我们只是刚刚开始触及大数据分析带来的好处的皮毛。从机器可靠性到产品质量,从库存控制到流程效率,优化工厂决策的潜力是无穷无尽的。

事实是,当涉及来自多个来源的数据中的趋势和相关性时,人类无法与高级分析软件进行竞争。我们更少能够首先从地板手动收集适用的数据。传感器,摄像机,尺度和其他数据收集设备不断监控其各自的应用程序,这导致比在步行评估期间的技术人员的数据更大的数据。由于工业领导人继续排名数据收集和分析,他们的首要任务,将在每个角落都发现生产力和效率提升。想象一下,工厂楼层的每一个决定都有明确的原因,而不是通过传统来管理(见图1)。“这就是我们一直这样做的方式”将不再是一个有效的理由,而且企业会因为它而茁壮成长。

图1:想象一下工厂楼层的每决定都有明确的原因,而不是通过传统管理。礼貌:Nidec和Motion

图1:想象一下工厂楼层的每决定都有明确的原因,而不是通过传统管理。礼貌:Nidec和Motion

从预算的角度来看,管理员工数量一直是经理们的优先事项,但现在它可能比以往任何时候都更重要,原因不同:熟练劳动力的减少。机械师、电工、机械师、设备操作员、工程师和其他技术人力资源的短缺,限制了领导者为其设备配备适当人员的能力,尤其是在多个地点。由于婴儿潮一代即将退休,以及年轻一代更换雇主的频率高于以往的标准,现有的技术劳动力岗位正在以越来越快的速度空缺。获取那些有经验的员工的知识,并将他们的知识量化为用于数据驱动决策的算法,是系统生成的数据驱动决策的关键组成部分。

有许多场景可以算作远程操作。设想一个通用的示例,其中一个公司团队管理位于不同地理位置的多个生产站点。考虑三个技术领域,它们将在我们的示例中实现远程操作,并有助于其在现实世界中的扩散:数字孪生、预测性维护和增强现实。

数字的双胞胎

生产过程的“数字双胞胎”是从真实(或近乎实际)时间的实际过程中具有指标和关键性能指标(KPI)的线的图形模型。可以通过建模原材料,传送带,加工设备,装配机器人,质量检查站,包装站等,在3D建模软件中创建数字双床。存在视觉模型后,在数字生产线的适当部分内插入动态性能度量。这些KPI可能是诸如次数,重量,压力,温度,振动水平,速度,部分计数的变量,质量缺陷的原因码等。除了由线路上的传感器产生的信息,实时视频馈送还可以补充数字双胞胎以进一步提高管理能力。数字双胞胎也可用于比较“设计”性能免于实际性能。在某个允许的带外的两个外部的任何变化都可以用作线路或设备中潜在缺陷的早期指示器。它也可以用于微调过程以获得最大效率或吞吐量。

预见性维护

“预测性维护”(PdM)是一种现代实践,通过传感器和分析软件持续监控机器健康和性能。收集和分析机器健康数据(如温度、振动、能源使用等)的目标是更有效地进行维护工作。PdM解决方案允许领导者将他们的资源集中在基于性能数据的故障风险最大的资产上,而不是依赖于传统的基于时间的维护过程,这可能不适合给定的应用程序。使用PdM工具,领导者可以在资产降级到关键故障状态之前安排他们的维护工作。维护的测量、规划和评估可以远程进行,而实际的维护只能在现场进行。

增强现实

“增强现实”(AR)是一种可用于多个远程应用程序的交互技术。如果你对增强现实技术不熟悉,可以设想一个实时的、免提的视频会议,其中视频反馈与你周围的真实世界相结合。增强现实技术的解决方案可能包括一种类似头盔的可穿戴组件,它可以在用户的直接视野中创建视觉投影,同时不会模糊他们的视觉。一种流行的AR应用是让技术专家在工厂车间远程指导新技术人员完成一个程序。在这种情况下,指南可以看到和听到现场用户环境中的一切,并通过一个程序指导新手,同时用指导性图形填充视场。在其他AR应用程序中,程序可以一步一步地记录下来,从而创建一个数字说明手册,这样用户就可以在执行程序时实时地自我教育。AR技术正积极应用于工业,特别是服务和维修。

每种技术都有两个共同的特点:收集和分析大量的数据,以及将数据实时传输到远程位置。云计算是大数据分析和存储需求的流行解决方案。尽管云应用在许多行业中都很普遍,但商业领袖仍对安全威胁保持警惕。当云或基于互联网的数据源可能影响物理操作时,这些问题会呈指数级增加。虽然网络安全是领导者们最关心的问题,但它并不是阻碍真正远程操作的唯一挑战。在任何需要实时输入进行过程控制的情况下,网络延迟和可靠性也是需要考虑的因素。你的网络服务100%的正常工作吗?我们中的大多数人都经历过服务中断,许多领导者还没有准备好依赖持续的基于云的输入来控制他们的设施。

一种用来缓解网络安全和网络问题的方法是混合云和边缘架构。在这种方法中,大多数连续操作和分析都是在服务器或工业计算机(边缘设备)上本地执行的。边缘机器定期与云通信,并/或使用预定义的规则。云平台接收这些选定的输入,执行分析并调整发送到边缘计算机的算法。这种方法就像在PC上运行杀毒软件。病毒的“定义文件”会定期更新,例如一天更新一次,但即使没有互联网连接,杀毒软件也会使用最后一个可用的定义文件在PC上持续运行。

用于远程操作和设备维护的自动化技术越来越普遍。虽然有合法的技术和实际问题尚未允许完全的远程操作,但技术正在迅速发展,企业正在寻找创造性的方法来实现远程操作带来的一些好处。

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欲了解更多信息,请访问Motion.com/plantengineering或发现P2MRO(www.P2MRO.com), Mi最新的工业4.0技术,旨在提高您的工厂的正常运行时间和效率。


贾斯汀·莱斯利,蒂莫西·阿尔伯斯,Pranesh Rao
作者简介:Justin Lesley是行业4.0行业创新经理。他指导IIOT战略和与MRO产业有关的伙伴关系。他的职业生涯中的职业生涯效率为他的精益制造和六西格玛认证的运营效率和他的工程凭证相结合。Lesley通过帮助他们使用连接的预测维护解决方案,引导沿着他们的数字转换旅程的制造商。Timothy Albers是Nidec Motor Corporation的商业和工业电机部/美国汽车产品的产品管理总监。他目前的职责包括商业和工业电机的产品管理,产品规划和新产品开发。在过去的二十二年内,Albers在Nidec Motor Corporation和Emerson Motor Company营销各种职位,包括Nema Motors的产品线经理。他是IEEE的高级成员,并在许多液压学院技术委员会上服务。他还为美国海军军官的积极和预备役度过了12年,是一名合格的经营工程官。Pranesh Rao是Nidec Motor Coryabo10.comp的新产品,电子和软件总监,他负责开发Nidec集成电机驱动器和IIOT平台。 He has product development and entrepreneurial experience in the utility, industrial and renewable energy businesses.