如何实现智能化生产?自动化系统架构解析

发布时间: 2023年02月13日

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企业智能化生产离不开自动化系统的建设,国际自动化协会在ISA-95与IEC/ISO 62264标准中定义了企业自动化系统架构,这为工厂智能化建设提供了方向。该架构在今天的自动化改造中依然受用。

 

工厂如何在保证生产效率的同时确保生产质量,以实现智慧化生产?工厂自动化是可选方向之一。

 

国际自动化协会ISA-95标准自动化系统架构(以下简称架构)可以分为OT(操作技术)层与IT(通信技术)层,根据不同的特性又可以细分为LV0~5层。从技术上讲,工厂可以通过自动化系统整合架构实现智慧化生产。各个系统或控制单元根据自身属性存在于一层或多层中,下面我们对架构每一层进行详细解析。

 

国际自动化协会定义的自动化系统架构

.国际自动化协会定义的自动化系统架构

LV0~1生产感知层:硬件级感知设备状态

生产感知层大多为设备本身,如电机、CNC机台、度量设备、传感器等,多以满足设备独立功能与控制系统为主,因此在自动化改造评估阶段就要确认设备本身的通信交互功能是否能满足整合的需求。现如今仍有些设备是无法对外交互的独立设备,想要实现自动化必须更换主体机台,这种方式并不符合弹性生产,而无法交互连通的设备也无法进行自动化操作。

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LV2生产控制层:自动化集成与监控

在工厂运行环境监控上常见的有数据采集与监视控制系统SCADA,除此之外,在自动化整合当中还有一个重要环节——设备自动化控制EAP,由于生产管理系统MES并不直接与设备进行通讯,因此EAP需要充当桥梁并且满足一定的设备通信协议以及一部分的控制流程,分担MES的负荷。常见的便准通信协议有半导体设备通信标准SECS、开放平台通信架构OPCUA、传输控制协定TCP、可编程逻辑控制器PLC等。

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LV3制造经营层:工厂自动化与设备互联建设

制造经营层以下的系统或硬件多与工厂自动化息息相关。MES或制造运营管理系统MOM负责承接企业资源计划ERP开出的工单,依据工单展开加工流程,从各个工作站获取所需的生产设备、生产配方、品质信息、物料等,进行生产过程的管控与相关信息的收集,一般可以简单地说,ERP管头尾,MES管过程。

LV4企业经营层:掌控经营信息,获取关键信息

使用最为广泛的就是ERP,以及近几年逐渐热门的先进规划编排系统APSERP由订单或销售状况等来预测需求,并通过物料需求计划MRP展开工单与采购单,MRP提供无资源限制的生产编排,而APS则是有资源限制的编排。接着将工单、编排等信息与下层的MES或制造经营管理系统MOM整合。

LV5企业决策层:实现数字化智能制造

通过整合企业内各个层级的资料提供企业主或管理者进行决策的支援系统,具有代表性的有商业智慧系统BI与决策资源系统DSSDSS包含了决策分析、AI、大数据等技术提供管理者最佳方案或是建议方案。能够同时实现企业决策层与控制层连动的企业很少,这也使更多的企业愿意进行数字化的智能制造转型。

 

在设备自动化控制中,格创东智自研的设备自动化控制系统EAP,可以根据来自连接到生产设备的实时数据流构建模型副本,实现整厂设备自动化控制,实现对生产的管理及管制。通过实时掌控设备状况,以便快速向相关系统和团队提供建议。使用 EAP设备自动化系统可以大幅提高生产效率及产品良率并减少相关的生产成本损失。

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