在全球競(jìng)爭(zhēng)激烈的制造業(yè)中，一天中的每一分鐘、每一克原材料和每一千瓦時(shí)的能源都至關(guān)重要。制造行業(yè)多年來(lái)一直面臨這一挑戰(zhàn)。但最近，領(lǐng)先的創(chuàng)新建筑材料和基礎(chǔ)設(shè)施解決方案國(guó)際供應(yīng)商利用 TwinCAT 和“數(shù)據(jù)代理支持”實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)。在一項(xiàng)全面的數(shù)字化計(jì)劃中，這家自稱是全球頂級(jí)磚塊生產(chǎn)商的集團(tuán)已開(kāi)始每天將數(shù)百萬(wàn)個(gè)測(cè)量值發(fā)送到云端進(jìn)行分析，從而獲得公司各個(gè)領(lǐng)域的可行見(jiàn)解，作為有針對(duì)性的優(yōu)化措施的基礎(chǔ)。

節(jié)能建筑、安全的下水道系統(tǒng)、美觀的公共空間：制造行業(yè)的專業(yè)知識(shí)在生活的各個(gè)領(lǐng)域都有體現(xiàn)。這家總部位于維也納的磚塊、管道系統(tǒng)和路面磚生產(chǎn)商的歷史可追溯到 1819 年，200 年來(lái)，該公司一直致力于推動(dòng)建筑業(yè)的未來(lái)發(fā)展，目前在 29 個(gè)國(guó)家/地區(qū)擁有 197 個(gè)生產(chǎn)基地。

為了在全球競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的時(shí)代捍衛(wèi)這一領(lǐng)先地位，集團(tuán)推出了一項(xiàng)全面的數(shù)字化計(jì)劃。一方面，它推動(dòng)智能產(chǎn)品的創(chuàng)造——例如，可以收集水位或降雨數(shù)據(jù)的塑料管道——以及新的數(shù)字商業(yè)模式的發(fā)展。另一方面，該公司正在盡一切努力提高其自身生產(chǎn)基地的透明度。

數(shù)字孿生助力卓越運(yùn)營(yíng)

“我們的愿景是為每條生產(chǎn)線創(chuàng)建數(shù)字孿生，其中不僅存儲(chǔ)流程、規(guī)劃和質(zhì)量數(shù)據(jù)，還存儲(chǔ)系統(tǒng)操作員的詳細(xì)培訓(xùn)課程信息，”Wienerberger 子公司 Pipelife 的制造卓越官 Roy Sibbald 解釋道。

最終，Sibbald 希望了解生產(chǎn)過(guò)程中的每一分鐘，以及這段時(shí)間是否得到了有效利用。“如果沒(méi)有，那么這一分鐘就不是好時(shí)間。我們使用的每一克原材料也是如此。這是否變成了我們可以出售的東西，或者它發(fā)生了什么？所有這些問(wèn)題的可靠答案具有巨大的價(jià)值，”他解釋道。

Wienerberger 選擇了位于奧地利維也納新城 Pipelife 工廠的 21 號(hào)和 26 號(hào)擠出生產(chǎn)線，用于與解決方案提供商 TietoEVRY 和 HEAP Engineering GmbH 以及 Beckhoff 聯(lián)合開(kāi)發(fā)的概念驗(yàn)證。這些生產(chǎn)線用于生產(chǎn)具有特殊質(zhì)量要求的塑料管。

“這里必須記錄壁厚、橢圓度、偏心率、每米重量、鋸切脈沖等數(shù)據(jù)，”TietoEVRY 高級(jí)業(yè)務(wù)顧問(wèn) Andreas Roither-Voigt 說(shuō)道。在生產(chǎn)過(guò)程中，需要確定哪些管道在什么時(shí)候被切割，以及切割精度是否真的達(dá)到毫米，等等。Beckhoff 的 EL1512 和 EL5151 EtherCAT 端子模塊支持測(cè)量任務(wù)?！耙粋€(gè) I/O 端子模塊可以直接連接編碼器，而另一個(gè)端子模塊實(shí)時(shí)傳輸當(dāng)前計(jì)數(shù)器讀數(shù)，以便在 TwinCAT 軟件中計(jì)算管道長(zhǎng)度——所有這些都在邊緣網(wǎng)關(guān)上完成，”Roither-Voigt 解釋道。

工業(yè) PC 作為最佳邊緣設(shè)備

與此同時(shí)，每天，來(lái)自 Wienerberger Group 不同工廠的數(shù)百萬(wàn)條數(shù)據(jù)記錄都會(huì)被存儲(chǔ)在云端以供分析。為了明確分配傳輸?shù)男盘?hào)，這些信號(hào)都配有明確的工廠、生產(chǎn)線和機(jī)器類型代碼。“我們聯(lián)手創(chuàng)建了‘單一事實(shí)來(lái)源’，以實(shí)現(xiàn)公司‘所有相關(guān)數(shù)據(jù)始終在線’的愿景。除此之外，這還確保最終為每位用戶提供與其相關(guān)的信息，”TietoEVRY 的物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)顧問(wèn) Manuel Hausjell 說(shuō)道?！盁o(wú)論數(shù)據(jù)科學(xué)家是否計(jì)劃將原始數(shù)據(jù)用作機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入，或者這些數(shù)據(jù)是否已經(jīng)合并和/或集中以納入各種報(bào)告工具，它們?cè)谌魏吻闆r下都必須完整且正確?！?/p>

因此，項(xiàng)目經(jīng)理已標(biāo)準(zhǔn)化并指定了將各個(gè)機(jī)器集成到物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 網(wǎng)絡(luò)的方式。Beckhoff 的 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 充當(dāng)著云端 Azure IoT 中心的守門(mén)人這一核心角色。HEAP Engineering 董事總經(jīng)理 Lukas Pechhacker 表示，其緊湊的設(shè)計(jì)和高達(dá) 3.6 GHz 的多核處理器性能使其成為完美的邊緣設(shè)備。

“這就是基于 PC 的控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)——控制設(shè)備可以根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展，并為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理提供足夠的性能儲(chǔ)備，”P(pán)echhacker 解釋道?！袄纾瑢?duì)于卷繞機(jī)，采樣間隔在毫秒范圍內(nèi)。這就是為什么這里使用邊緣計(jì)算將其轉(zhuǎn)換為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，以控制信息流向云端的原因。”

搭載 TwinCAT 3 IoT Data Agent 的 C6030 通常要承擔(dān)很多“解釋器”的功能，一方面利用 TwinCAT ADS 和 OPC UA 在不同年份、不同產(chǎn)地的機(jī)器之間搭建通信橋梁，另一方面也充當(dāng)著通向云端的網(wǎng)關(guān)。

“我們?cè)?29 個(gè)國(guó)家/地區(qū)共有 197 個(gè)生產(chǎn)基地，我們面對(duì)的是極其多樣化的機(jī)器環(huán)境和眾多協(xié)議，而這些協(xié)議必須歸結(jié)為一個(gè)共同點(diǎn)。在某些情況下，需要使用 EL6001 EtherCAT 終端作為 RS232 串行接口來(lái)建立所需的連接；在其他情況下，這可以通過(guò) OPC UA 來(lái)實(shí)現(xiàn)，”P(pán)echhacker 說(shuō)道。

完美的團(tuán)隊(duì)合作

Wienerberger 的 IT 戰(zhàn)略、創(chuàng)新和項(xiàng)目主管 Manfred Heger 表示，作為 Beckhoff 的解決方案提供商，HEAP Engineering 和 TietoEVRY 都了解如何充分利用基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)的可能性?！拔覀冺?xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人都可以完全相信其他人確切地知道他們?cè)谧鍪裁?，并且他們總是能看到他們所做的一切的全局，”Heger 說(shuō)。

由于 COVID-19 的旅行限制，兩個(gè)生產(chǎn)基地甚至遠(yuǎn)程連接到了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)——一個(gè)在瑞典，另一個(gè)在荷蘭?！爱?dāng)?shù)仉姽ぬ峁┝擞嘘P(guān)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。然后從 Beckhoff 訂購(gòu)所需的組件，并由 HEAP Engineering 進(jìn)行預(yù)配置，以便在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的即插即用連接。然后 HEAP Engineering 通過(guò)安全的遠(yuǎn)程連接介入執(zhí)行最終配置，我們?cè)谠贫嗽O(shè)置適當(dāng)?shù)穆肪€或負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，”TietoEVRY 的 Manuel Hausjell 描述了一次完美的合作。

“我們總是會(huì)提出新想法，告訴我們還可以做些什么來(lái)改善工廠的日常運(yùn)營(yíng)，比如在各個(gè)站點(diǎn)之間進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試、實(shí)現(xiàn)質(zhì)量改進(jìn)、支持預(yù)測(cè)性維護(hù)、使用更少的資源等等，”Sibbald 說(shuō)道，并補(bǔ)充道數(shù)字化是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程?！爸挥袚碛杏行У谋容^數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)精益。我們的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它易于擴(kuò)展和升級(jí)?！?/p>

此外，電流互感器現(xiàn)在越來(lái)越頻繁地被放置在制造設(shè)施中，因?yàn)椴粌H每一分鐘和每一克，而且每一千瓦時(shí)的能源都很重要。因此，該項(xiàng)目還為減少二氧化碳以及能源和原材料消耗的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)做出了重大貢獻(xiàn)。隨著隨后實(shí)施二維碼識(shí)別，已安裝解決方案的適應(yīng)性已經(jīng)得到證實(shí)。