工業(yè)4.0，也被稱為第四次工業(yè)革命，智能制造或IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)），在非織造布行業(yè)中占據(jù)了一席之地。機械制造商開發(fā)的平臺為制造業(yè)帶來了新的互聯(lián)世界，包括自動化、數(shù)字化、M2M（機器對機器）技術(shù)、機器學習，實時數(shù)據(jù)等。雖然仍然處于早期階段，并且存在一些挑戰(zhàn)，但全球各地的組織已經(jīng)開始看到工業(yè)4.0給制造業(yè)帶來的好處。
Osprey公司總經(jīng)理ToddDietz表示，工業(yè)4.0技術(shù)的直接好處之一是通過減少機器停機時間來提高生產(chǎn)率。Osprey公司是為一次性用品行業(yè)提供空氣過濾和回收系統(tǒng)的開發(fā)商。“由于機器監(jiān)控功能得到增強，可以自動提醒客戶解決問題，并實現(xiàn)早期維護干預，從而縮短了停機時間?！?/span>
他補充說，該技術(shù)的第二個好處是通過能源監(jiān)控來降低成本?！暗谝徊绞亲尶蛻粽莆账麄兊南到y(tǒng)在任何給定時間的實際用電量，但真正的好處在于，能夠?qū)⒂秒娏颗c不同的運行條件或系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)聯(lián)。這些信息使客戶能夠做出更明智的選擇，以幫助減少系統(tǒng)的總體能耗?！彼忉尩?。
Osprey的設(shè)備包括許多類型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如機器傳感器和電力監(jiān)控設(shè)備。這些設(shè)備和技術(shù)生成的數(shù)據(jù)通過安全的VPN設(shè)備連接到云端，客戶可以通過OspreyCONNECT應用程序訪問這些信息。
“大量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)其實本身的使用有限，但是通過數(shù)據(jù)分析得到預測性維護的建議和操作警報，可以充分挖掘這些數(shù)據(jù)的價值，”Dietz說，“因此，數(shù)據(jù)分析正成為我們持續(xù)改進工作的重點領(lǐng)域之一。我們還在開發(fā)遠程指導解決方案，使客戶和技術(shù)人員能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化，并在與設(shè)備連接時與其他專家協(xié)作。”
機械供應商A.Celli集團的目標是機器的全球整合，從卷繞和復卷流程開始，擴展到提供用于管理和優(yōu)化倉儲、貨運代理流程的集成解決方案。因此，該公司的愿景主要集中在數(shù)字化和集成領(lǐng)域。A.Celli集團投資建立了一個專門的智能制造技術(shù)公司——ExtremeAutomation。
ExtremeAutomation工業(yè)4.0解決方案分為兩大類——現(xiàn)場技術(shù)和云集成平臺?，F(xiàn)場技術(shù)旨在通過“自動缺陷識別”等創(chuàng)新技術(shù)為實時流程提供快速解決方案，使用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI算法對生產(chǎn)缺陷進行分類和編目。云集成平臺旨在提供稱為“儀表板機器監(jiān)控”的分布式監(jiān)控系統(tǒng)，是一種稱為“Efficiency4.0”的工業(yè)智能平臺，以及稱為“iREEL”的產(chǎn)品護照方法，以改善生產(chǎn)性能和實現(xiàn)完全集成的框架，A.Celli的數(shù)字解決方案經(jīng)理DanieleCardesi表示，這樣能在工業(yè)和商業(yè)軟件應用程序（如MES、PLM、ERP等）中實現(xiàn)機器和數(shù)據(jù)之間的對話。
通過ExtremeAutomation解決方案的推出，A.Celli看到了市場對空閑時間分析功能所具有的巨大潛力充滿興趣?！拔覀円呀?jīng)能繪制出機器的閑置情況，現(xiàn)在仍在改進數(shù)據(jù)收集并生成數(shù)字報告的工具，以總結(jié)流程中的任何閑置情況，并對于何時干預以及在何處進行流程審核提出建議?！盋ardesi說。
非織造布系統(tǒng)供應商安德里茨將其開發(fā)的所有數(shù)字解決方案匯集在Metris品牌下。Metris技術(shù)旨在讓機器和工廠實現(xiàn)數(shù)字化和聯(lián)網(wǎng)。在MetrisUX平臺的幫助下，客戶只需一個界面即可訪問為機械和流程提供的所有不同解決方案和應用程序。所有解決方案和元素都相互兼容，但也可以單獨使用，這樣每個客戶都能獲得個性化的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
新開發(fā)的MetrisUX數(shù)字平臺提供了一個人機界面，以在整個生命周期內(nèi)為工廠提供全面支持。它結(jié)合了分布式控制系統(tǒng)（DCS）的功能、生產(chǎn)模擬和實時工廠模擬，以及通過集成的智能傳感器進行狀態(tài)監(jiān)測。
“該平臺讓我們的客戶能使用數(shù)據(jù)分析功能建立一個完整的分布式控制系統(tǒng)（MetrisX），它可以作為優(yōu)化過程性能（MetrisOPP）的一種集成工具，”安德里茨高級副總裁AndreasLukas說。
作為安德里茨數(shù)字解決方案的一部分，Metris智能服務專注于內(nèi)部和外部業(yè)務流程的優(yōu)化和數(shù)字化。通過Metris備件目錄，客戶可以有效地訂購備件和易損件，通過Metris客戶服務（新的B2B門戶），客戶可以通過增強現(xiàn)實的方式獲得所有Andritz數(shù)字服務的單點入口。
“最為重要的是，不同機器元件的聯(lián)網(wǎng)和通信是整個生產(chǎn)線平穩(wěn)運行的初始先決條件，”Lukas說，“AndritzNonwoven提供完整的針刺、水刺、濕法成網(wǎng)和轉(zhuǎn)換解決方案，從纖維制備到卷繞。作為這些完整生產(chǎn)線的供應商，我們最了解工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能給哪些可優(yōu)化的領(lǐng)域帶來真正的益處和優(yōu)勢。當然，Metris也可以在任何其他機器中正常運行，即使不是安德里茨的機器?！?/span>
目前，有幾種工具可以幫助安德里茨的客戶在工業(yè)4.0時代更好地管理生產(chǎn)。其中，neXtrend已經(jīng)應用于AndritzNonwoven的壓延設(shè)備，可對已安裝的設(shè)備進行遠程監(jiān)控?！巴ㄟ^收集、分析和評估數(shù)據(jù)，可以對維護活動進行快速預測，或是提出更換或更新單個元件的建議，”Lukas解釋說，“客戶提前收到明確的建議，便可以降低意外故障和機器停機的風險。”
另一個安德里茨無紡布工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的示例是ProDyn，這個系統(tǒng)用于針刺生產(chǎn)線可節(jié)省原材料，此外還有neXecodry熱風烘干濕度傳感器，以及用于節(jié)能的相關(guān)控制回路。
“neXecodry和ProDyn都是將客戶工廠的數(shù)據(jù)循環(huán)保留在現(xiàn)場進行處理，不需要與Andritz服務器系統(tǒng)進行進一步通信。”他繼續(xù)道。
根據(jù)Andritz介紹，Metris可以幫助客戶達到生產(chǎn)和經(jīng)營目標，提高工廠的效率和盈利能力，優(yōu)化資源的使用，避免生產(chǎn)中斷，獲得最高的產(chǎn)品質(zhì)量。“將機器、流程和相關(guān)人員進行網(wǎng)絡(luò)化，可以在控制、監(jiān)控、規(guī)劃和流程加速方面帶來多種可能性?！盠ukas說。
KansanMachinery也將一系列工業(yè)4.0技術(shù)集成到他們的濕巾機械和設(shè)備中。這些解決方案包括預測性維護組件，如i/o連接傳感器和PLC，可以幫助收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)和監(jiān)控機器，以及通過OPCUA進行通信的機器。這些機器還計算自己的OEE（整體設(shè)備有效性）數(shù)據(jù)，這使得監(jiān)控設(shè)備和操作員效率成為可能。Kansan區(qū)域銷售經(jīng)理BuseDusunceli說：“濕巾生產(chǎn)商想要的是機器能夠減少意外停機，以及可以識別警報信號并將必要的信息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，這就是預測性維護。這是一種更好地計算生產(chǎn)成本和更靈敏地計算能源和原材料消耗的方法?！?/span>
使用工業(yè)4.0解決方案，機器停機時間顯著減少，而機器OEE和生產(chǎn)過程效率明顯提高。“重要的是以盡可能高的速度運行機器，因此這項技術(shù)有助于增加機器的總生產(chǎn)時間和提高生產(chǎn)速度?！彼a充道。
全面監(jiān)控
TeknowebConverting是一家為濕巾行業(yè)提供完整制造解決方案的供應商，他們于2017年推出了工業(yè)4.0平臺——ConnectedWipes。
ConnectedWipes項目采用IoT（物聯(lián)網(wǎng)）框架，包括：讓機器與制造商的架構(gòu)進行通信的特定協(xié)議和網(wǎng)關(guān)；專門用于數(shù)據(jù)存儲的元件；數(shù)據(jù)處理元件；通過商業(yè)智能和分析工具給出數(shù)據(jù)的工具；以及與ERP和MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）通信的網(wǎng)關(guān)。TeknowebConverting首席商務官GuidoConio表示，通過ConnectedWipes，Teknoweb還提供可選的云技術(shù)，所有這些都可以融入真實和完整的MES，并成為車間和生產(chǎn)的支柱。
“客戶希望能夠全面監(jiān)控機器性能并收集數(shù)據(jù)，以便快速、有效地推動業(yè)務決策，”他說，“我們的工業(yè)4.0讓客戶不斷改進，提高設(shè)備綜合效率，并最終獲得更高收益?！?/span>
Teknoweb借助工業(yè)4.0幫助許多客戶實現(xiàn)了具有挑戰(zhàn)性的目標。在所有項目中，公司共享從機器收集的數(shù)據(jù)，并且每周與客戶一起討論如何消除引發(fā)故障的因素，這些因素可能是技術(shù)限制或是操作員的培訓需求。“我們共同構(gòu)建了一條路徑，并每周都能顯示完成的進度，這讓客戶體會到這個框架的潛在作用?！盋onio補充道。
在節(jié)省成本方面，使用ConnectedWipes的客戶可以監(jiān)控出現(xiàn)廢品的原因?！敖鉀Q這些原因?qū)⑹箼C器工作更為順暢，不會過度浪費原材料和成品，”他解釋道，“要知道單個濕巾設(shè)備有85％的運營成本是原材料，所以這樣做可以節(jié)省大量成本?！?/span>
總部位于新加坡的DiaperRecyclingTechnology公司采用最先進的回收設(shè)備，將廢舊尿布分離成原始的原材料、SAP、絨毛漿和塑料。其專有技術(shù)和設(shè)備僅需30平方米的占地面積，同時實現(xiàn)突破性的提純水平，還不會損壞提取的SAP。
根據(jù)董事長兼首席技術(shù)官MartinScaife的說法，該公司的AllenBradley、西門子和三菱都標配有工業(yè)4.0接口，可以硬線接線訪問所有系統(tǒng)IO、模擬和數(shù)字以及全系統(tǒng)HMI人機接口控制臺。
“我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)公司現(xiàn)在都希望將工業(yè)4.0接口作為標準配置。”Scaife說。
DiaperRecyclingTechnology最近增加了一個攝像頭監(jiān)控套件，可以供客戶選購。它由8到24臺攝像機組成（取決于機器產(chǎn)能），并標配工業(yè)4.0接口?！爱斂蛻舻谝淮慰吹綌z影片段時，通常會留下非常深刻的印象，因為圖像清晰，并具有LED照明和來自過程的實時視覺效果?！彼f。
學習曲線
對于應用工業(yè)4.0技術(shù)的公司而言，獲取高科技解決方案只是其中的一部分。尋找合適的新員工并進行員工培訓是在第四次工業(yè)革命中取得成功的一個重要因素。
“許多公司認為要想搭建工業(yè)4.0框架并從中受益，唯一需要做的是購買技術(shù)，”Teknoweb的Conio說，“不幸的是，你必須意識到公司需要采用新的方法來處理機器。首先，運營商必須在必要時輸入有意義的數(shù)據(jù)。所有決策都要基于數(shù)據(jù)。不僅僅是感受和體驗，而是實際的數(shù)據(jù)分析。”
從Teknoweb的角度來看，這不僅僅是招聘員工，還需要培訓?！耙庾R到這一切后，公司必須準備好投資培訓，并在實施新技術(shù)后讓業(yè)務增長，”Conio補充說。
Osprey的Dietz也認同培訓是智能制造時代成功的關(guān)鍵?！半S著更多工作變得自動化，行業(yè)需要重新培訓員工才能使用新技術(shù)，并適應數(shù)字化工作場所。因此，對數(shù)據(jù)員、程序員和工業(yè)設(shè)計師的需求將迅速增長。過去，公司通常可以招聘具備特定技能的員工。然而，隨著向工業(yè)4.0的過渡，公司需要做好準備，為所有員工提供更多的持續(xù)培訓，以跟上快速發(fā)展的技術(shù)趨勢。”
根據(jù)Dietz的說法，制造商的一個優(yōu)勢是工業(yè)4.0技術(shù)可以實現(xiàn)更好的員工培訓：虛擬現(xiàn)實使員工能夠沉浸在培訓環(huán)境中，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以更好地跟蹤正在發(fā)生的事情，實時數(shù)據(jù)分析能進行即時反饋?！叭绻鞠Ｍ谛碌墓I(yè)4.0領(lǐng)域取得成功，公司將需要專注于招聘新員工和重新培訓現(xiàn)有員工。”他說。
由于引入新的智能數(shù)字服務需要采用與行業(yè)通常不同的技能，因此A.Celli的ExtremeAutomation提供三種不同的服務。用戶體驗和用戶界面可以持續(xù)進行改進，以簡化所提供技術(shù)的訪問和可用性。最終用戶培訓服務能提供解決方案培訓和工業(yè)市場的數(shù)字創(chuàng)新課程。最后，可以對話的平臺通過采用ExtremeAutomation解決方案確保了最佳結(jié)果。“我們將ExtremeAutomation云平臺集成并連接到一個特定的智能對話和機器人平臺，以便在現(xiàn)場操作員/主管和機械供應商之間共享數(shù)據(jù)、流程和最佳實踐?！盋ardesi說。
其他挑戰(zhàn)
毫無疑問，安全性仍然是工業(yè)4.0時代面臨的主要挑戰(zhàn)之一。
Andritz的Lukas表示，最大的挑戰(zhàn)是讓客戶相信Andritz會對他們提供的數(shù)據(jù)進行加密，保證其絕對安全，并且沒有第三方可以訪問它。安德里茨看不到某些數(shù)據(jù)集，除非它們是必要的，例如，對于前面提到的過程優(yōu)化?！皼]有客戶希望他的生產(chǎn)流程出乎意料地出現(xiàn)在其他地方。由于這些數(shù)據(jù)的敏感性，Metris的編程在數(shù)據(jù)安全方面也必須是最先進的?！盠ukas說。
同樣對于Osprey來說，它在實施OspreyCONNECT時遇到的最大挑戰(zhàn)是許多客戶的信息技術(shù)（IT）部門不愿意讓他們的生產(chǎn)機器連接到云端的外部網(wǎng)絡(luò)。因此，這些客戶無法利用應用程序的基于數(shù)據(jù)的部分，他們無法利用數(shù)據(jù)分析來提高運營效率，Dietz解釋說：“Osprey正與這些客戶和行業(yè)團體合作以解決安全問題?！?/span>
Osprey預計未來將建立起全球行業(yè)安全標準，這將使工業(yè)4.0的實施過程變得更加容易。
相關(guān)的挑戰(zhàn)是Osprey仍處于開發(fā)強大數(shù)據(jù)分析功能的早期階段，以便客戶做出更明智的決策。但Dietz表示，在他們能夠訪問更多現(xiàn)場數(shù)據(jù)之前，很難確定哪種類型的數(shù)據(jù)分析能為客戶帶來最大的益處和價值。“我們設(shè)計了應用程序，讓客戶即使無法讓我們的設(shè)備訪問云網(wǎng)絡(luò)，某些功能也能正常運行。如果未來安全問題持續(xù)存在，可能有必要通過邊緣計算將數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析功能轉(zhuǎn)移到本地計算機上。”
Teknoweb的Conio也表示，客戶擔心向機器制造商披露過多信息，盡管與機器制造商的數(shù)據(jù)共享來實施工業(yè)4.0框架能帶來莫大的益處，但客戶對云技術(shù)、數(shù)據(jù)共享、協(xié)作項目和集成協(xié)同效應持懷疑態(tài)度。
DiaperRecyclingTechnology公司的Scaife說，在大多數(shù)情況下，公司的防火墻需要依據(jù)正確的工業(yè)4.0界面重新設(shè)置。“我們發(fā)現(xiàn)一些公司希望建立VPN連接以增強安全性，雖然這是標準技術(shù)，但可能還需要三到四周才能為VPN系統(tǒng)提供支持?！彼f。
預測
供應商預計，工業(yè)4.0將在未來幾年內(nèi)繼續(xù)改進，最終機器將能在沒有人為干預的情況下采取進一步措施。
Osprey認為制造業(yè)仍處于工業(yè)4.0的早期階段。“制造商和生產(chǎn)商正在利用傳感器技術(shù)、連接和數(shù)據(jù)分析來降低成本并提高機器的生產(chǎn)率。制造商更為靈活，并且由于新技術(shù)使得效率提升，可以更快地響應消費者的偏好。下一步將是創(chuàng)建智能工廠，其中各自獨立的機器可以互相通信，并自動調(diào)整其性能而無需用戶干預。在建立全球安全和通信標準以使不同的制造商遵循相同的協(xié)議之前，這一步驟可能還不能普及?！?/span>
從A.Celli的角度來看，工業(yè)4.0已經(jīng)在加速自動化和生產(chǎn)效率?！拔覀冋趶脑O(shè)備產(chǎn)能和產(chǎn)品品質(zhì)保證，發(fā)展到數(shù)字技術(shù)，再到業(yè)務平臺能力，”Cardesi說，“業(yè)務平臺能力將是整個數(shù)字化整合所達到的最高目標。業(yè)務平臺能力將允許行業(yè)、機械供應商、材料供應商以共同創(chuàng)新的方式進行合作，監(jiān)控近實時過程，以非常高的頻率和預測控制來改善結(jié)果?！?/span>
安德里茨的Lukas將其與汽車、醫(yī)療或智能家居等行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)演變進行比較，毫無疑問，自動化和數(shù)字化在非織造布領(lǐng)域也將繼續(xù)發(fā)展。他補充說：“時間和成本節(jié)約方面展示的潛力，以及可以進一步優(yōu)化工藝的學習型AI非常誘人。從長遠來看，可能所有生產(chǎn)技術(shù)和機械生產(chǎn)線都會與全面的數(shù)據(jù)管理進行聯(lián)網(wǎng)。因此，全流程的自動化將繼續(xù)發(fā)展。其范圍從錯誤檢測到訂購，再到相應的備件交付，以及與相應的服務人員自動協(xié)調(diào)時間以更換零件。在這一方面，通過數(shù)字化的自動化，客戶和供應商之間的關(guān)系越來越緊密?！?/span>
DiaperRecyclingTechnology公司的Scaife表示，過去五年出現(xiàn)了巨大的轉(zhuǎn)型，他們認為創(chuàng)新的速度在不斷提高。該公司在三個月前推出新的離線機器操作技術(shù)，使公司能夠在正常運行機器的同時，減少現(xiàn)場員工，降低成本?！皬男蕘砜矗覀儼l(fā)現(xiàn)直接來自機器內(nèi)部的視頻流使得離線操作員能夠更好地了解該過程，而不是站在機器旁邊，”他解釋道，“我們相信，隨著更高的計算能力和人工智能的到來，五到十年后的視頻流將可以集中處理，計算機系統(tǒng)會自動查看流程的所有細節(jié)，并自動采取措施來管理流程，而無需人工介入?！?/span>
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