这是一个长达数十年的追求,但制造商终于找到了将数据从工厂设备和应用程序转移到企业级系统的可靠方法。更重要的是,他们还在学习如何将这些数据转化为可以用于驱动业务决策的信息。
“大约75%的制造执行系统(MES)用户和50%以上的控制系统和先进的应用用户,整体而言正在进行某种形式的企业集成,”产品营销,资产,业务总监Maryanne Steidinger说和信息软件施耐德电气.“自20世纪90年代中期发展,这一直在努力。它是真实的,在今天的商业环境中,需要。“
行业分析人士认为,将工厂车间与更高层次的系统连接起来,可以为制造商提供一种必要的智能,以跟上不断变化的市场动态。ARC咨询集团创造了“制造智能”一词来描述这些连接产生的信息类型。另一家分析师公司,国际数据公司(IDC)制造的见解,称之为“运行智能”。
Lorenzo Veronesi是IDC制造洞察力的高级研究分析师,最近撰写了一份报告概述了为什么制造商如何收集和使用包括操作智能的信息。2014年8月的报告,“从数据到可操作信息:通过部署运营情报改善运营流程,”PT Solutions委托,该基于英国工业IT解决方案供应商。
Veronesi表示:“(创建运营情报)的最终目标是通过将工厂运营与客户需求联系起来,提高客户满意度。”但是,正如他的报告所述,客户的需求并不总是很容易得到满足,这就是为什么Veronesi认为整个制造业正朝着“未来智能密集型工厂”的方向发展。
Veronesi认为,运营情报将是必要的,因为制造商能够凭借单一因素在市场中脱颖而出的日子正在消逝,这些单一因素包括始终如一地向客户提供最低价格或最高质量的产品。相反,所有制造商都将被期望以合理的价格提供高质量的产品,而要成功做到这一点,需要随时访问整个企业的生产数据。
Veronesi表示,未来的工厂将“以IT和运营技术为基础,创建实时决策环境,使运营团队能够改进和加快决策。”
行业专家 - 分析师和供应商是 - 自从第一届MES系统在超过二十年前首次亮相以来,已经预测了这些类型的结果。然而,目前的植物楼面到企业系统集成的现实并不总是符合那些早期预测。
大多数早期的愿景都涉及到数据的直线传输——从工厂设备到MES系统,然后再到企业资源规划(ERP)系统。但当制造商开始实施这些集成项目时,这条直线有时会根据单个公司的需求而偏离。
有时这种分歧发生在企业系统层面,数据被导向供应链规划或产品生命周期管理系统,而不是ERP。其他时候,数据仍然停留在MES级别,但是跨部门、和/或设施、跨企业共享。
由于他们更加了解制造商的欲望,以分享整个企业的厂房,技术供应商以各种方式回应。
最初的步骤之一是组建行业联盟,开发连接不同供应商的应用程序的标准方法。这一举动背后的逻辑是,如果制造商知道将新购买的系统安装到他们现有的工厂基础设施中很容易,那么更多的制造商将愿意购买新技术,从而为所有供应商带来更大的潜在利润。
这OPC基金会自20世纪90年代中期以来,该公司一直处于这一标准化运动的前沿,当时该公司发布了第一套工厂应用程序之间交换数据的规范。就在这个时候,软件工程师发现,图形用户界面使得微软Windows成为办公电脑的实际标准,也可以很好地显示工厂级数据。
考虑到这一点,OPC基金会利用了微软的分布式组件对象模型 - 广泛称为COM / DCOM - 以创建一组标准,用于从各种供应商处交换厂房自动化和控制应用程序之间的数据。这些早期标准专注于三种类型的数据交换:
- 跨系统共享过程数据,如价值、时间和质量信息;
- 确保警报和事件数据可以分布在不同的应用程序中;和
- 创建统一方法,用于从各种工厂地板数据库中拉动历史数据。
这些规范是由大型自动化和控制供应商社区采用的,使制造商更容易构建植物地板信息系统。然而,正如奥委会基金会总统汤姆布克在最近指出的那样自动化的世界网络广播,这些早期规格仅支持位于特定设施的同一控制网络上的系统之间的数据交换。这一限制阻止了他们促进真正的植物落地融合。
应用程序级链接
OPC基金会通过开发一套名为OPC ua或统一架构的新标准来解决这个问题,该标准可以以安全的方式在基于互联网的网络上传输数据。
据OPC基金会称,超过3600家自动化和控制供应商已经使他们的应用程序与OPC ua兼容。使用这些应用程序的制造商可以开发涉及在来自不同供应商的应用程序之间移动数据的流程,然后扩展这些流程,以包括企业甚至供应链合作伙伴中的多个设施。
据InduSoft高级技术销售人员Scott Kortier称,InduSoft通过使其兼容OPC ua,提高了其Web Studio应用程序开发平台的价值。
Kortier解释道:“Web Studio有内置驱动程序,可以将工业pc与plc或其他设备连接起来,但我们并没有针对市场上所有设备的驱动程序。“在没有驱动程序的情况下,我们通过OPC与设备连接。数据传送到OPC服务器,这是一个充当翻译的软件。它会说设备的专有语言,并将其翻译成Web Studio和其他应用程序能够理解的语言。”
虽然OPC提供了一种用于连接厂房和企业系统的经过验证的方法,但这不是唯一用于制定此类联系的策略技术供应商。
例如,ERP软件巨头SAP现在有了自己的一套制造应用程序。它还为客户提供多种方法来将工厂设备与这些应用程序连接起来,以及将数据发送到其旗舰SAP Business Suite中的应用程序。
一个名为SAP Plant Connectivity的产品将OPC UA集成到一个平台中,用于将工厂级设备与SAP应用程序连接起来。然而,用户也可以使用专用的SAP技术来建立这些连接,如果它适合他们的需要。
仪表制造商移动数据
一个项目德国埃尔斯特是一家全球智能电表的制造商,用于天然气,电气和水实用程序,说明了OPC UA如何支持从工厂楼层到企业级系统的数据流。Elster创建了一种基于OPC UA的网络,用于将数据从连接到生产机器的PLC移动到其SAP MES。
埃尔斯特在启动这个项目时有明确的目标,首先是能够收集精确的可追溯性信息,以帮助其客户在全球100多个市场中遵守产品责任要求。
项目中的第一步涉及附加PLCBeckhoff自动化到埃斯特生产线上的特定机器。Beckhoff在所有设备中嵌入OPC服务器,因此选择PLC的品牌提供了ELSTER一个用于与其他设备和系统通信的开放通道。
由于数据将从Beckhoff plc转移到SAP的MES, Elster选择SAP的Plant Connectivity平台作为其通信渠道。在这个项目中,埃尔斯特的PLC程序员指示PLC收集通过生产线的每个部件的具体测试数据,并将信息传递给MES。
MES使用该数据来确定部件是否可以移动到下一个生产阶段或被返回以进行返工。除了提供可想要的可追溯性信息ELSTER外,该连接还提供了一种用于监控整体产品质量的额外工具,以及创建可用于推动连续过程改进的关键性能指标(KPI)的方法。
Roland Essmann,Elster的MES和Mailing It的项目经理,表示,Beckhoff和SAP在他们的产品中使用了OPC UA,这是项目的成功。“SAP ME系统,凭借其基于Web的图形用户界面,易于使用,”Essmann说:“如果没有我们的商店地板设备,则非常容易通过OPC UA连接。”
集成基础设施
ERP以外根源的供应商也创建了自己的企业集成基础架构。产品生命周期管理软件供应商达索系统公司股价已经创建了一种通过一系列收购将工厂地板数据带到产品开发过程中的方法。
Dassault的进程开始购买Delmia,该公司提供模拟产品设计和编程机器的解决方案,在产品组装之前生成零件。在过去的两年里,达索通过收购自动化和控制软件供应商进一步扩大了其业务范围Apriso提供,以及一家供应链规划和执行软件公司Quintiq.
Apriso产品营销执行副总裁Tom Comstock表示,Apriso/Delmia的整合是通过使用嵌入式业务流程管理(BPM)技术实现的。“这意味着每个应用程序共享一个公共数据模型,使它们能够与其他应用程序一起工作。”
除了拥有自己的基于BPM的集成基础架构之外,Comstock还表示Apriso还支持与主要ERP解决方案的各种集成方法,例如SAP和Oracle。
拖拉机制造商犁数据
Apriso对SAP集成技术的支持起到了帮助作用细致地这家全球农业设备供应商的一家拖拉机厂的运营出现了大幅改善。
一个集成的Apriso-SAP解决方案已经在一个最近采用了精益生产原则的工厂中实施。虽然精益方法已经对运营改善做出了贡献,如降低库存、提高产品吞吐量、减少报废和减少产品质量问题,但AGCO管理层能够将额外的积极指标归功于其MES和ERP系统之间的联系。
这些指标中最能说明问题的是减少了takt时间,这是一个与精益原则相关的术语。节拍时间是衡量制造过程中每个操作必须花费多长时间,以确保产品始终满足客户的预期交货日期,而不保留多余的库存。除了将AGCO的获取时间缩短到10分钟以下,mesto - erp连接还有助于实现以下指标:
- 在第一年的装配线生产率提高8%,前三年增加了25%至30%的预测。
- 整体设备有效性(OEE)在核心加工区域中的22%的改善。
- 每年介绍的新产品数量增加。
作为自动化和控制设备的知名供应商,施耐德电气也一直在疯狂收购,在此期间,它组装了监控和控制自动化过程的软件产品组合。其中一项收购是英维思公司,该公司还收购了几家自动化软件公司,包括InduSoft和Wonderware.后两个品牌都有自己的平台,用于在整个企业中分发工厂数据。
Wonderware是第一个自动化软件供应商中完全接受Microsoft技术的厂商之一,其解决方案主要基于该环境。类似于Apriso,Wonderware表示其产品均配备,让用户在创建链接系统和在企业中移动数据的方法时遵循BPM原则。
F&N奶牛场一家马来西亚公司,生产和销售康乃馨牛奶和沉没果汁等家庭名称的包装饮料,使用了两个奇妙的产品,使其其中一个植物符合IDC制造的智力化工工程的描述。
通过连接Wonderware history工业数据库和Wonderware InTouch HMI应用程序,F&N创建了一个制造操作解决方案,它称之为Process Nexus II。
在安装此系统之前,F&N人员手动录入和跟踪所有工艺数据。F&N生产经理sitthhai Sribunyapirat说:“Nexus II实施后,总结和整合工厂数据非常方便。”“我们现在能够实时收集工艺上游和下游功能的产品追溯信息。”
该系统还提高了F&N管理其库存的能力。从历史上看,F&N将成品送到一个仓库,在那里等待运输到港口,然后分销给全球各地的客户。
随着Process Nexus II系统的到位,成品现在直接被送到集装箱货车上,准备转移到港口进行分销,完全绕过仓库——这对未来的工厂来说是一个合适的发展。