【现有工厂改造】建立工业物联网提高设备综合效率(OEE)

作为一项综合性能指标,设备综合效率(OEE)在提高制造型资产生产力方面发挥着重要的作用。然而,收集计算OEE 所需要的数据存在着困难,这常常阻碍它被用来改善较老旧的现有工厂系统。现在,有一种解决方案可以让您轻松获取数字隔离设备的运行数据,并从自动采集、协调和分析中受益,包括实时OEE 监控。


设备综合效率是用于追踪制造型资产生产力的关键绩效指标。用于计算OEE 的三个基本因素是良品与总产量的比率(质量因素),生产速度与设计速度的比率(性能因素)以及实际正常运行时间与计划生产时间的比率(可用性因素)。充分优化这些因素中的一个(例如,实现零意外停机),将导致可用性因素达到100%。将这3 个因素相乘可以为您提供OEE 值。


由于没有普遍接受的方法来确定每个因素的最佳水平,因此只有计算的因素保持一致,比较不同生产线或设施的OEE 指数才有意义。


通过使用最新技术连接制造系统,可以收集和评估广泛的工艺和运营数据,来实施工业4.0 和工业物联网(IIoT)所设想的解决方案。在一个新建工厂项目中,当它从一块白板开始,这很容易期望得到这些功能。然而对于大多数工厂经理来说,现实情况却有点复杂。


“一家企业不能拆除所有设施并从头开始。” 贝加莱IIoT 现有工厂集成专家RenéBlaschke 说道。在改造传统设备来支持新的工业物联网解决方案时,第一步是找到一种自动收集和协调其运营数据的方法。然后,你需要使用这些数据来计算OEE,以显示生产力损失,并以此作为改善整体绩效的基础。


 从现有设备中自动采集数据 


截止目前, 机器操作员用记事本和铅笔涂抹运行数据的现象并不罕见。“ 然后这些数据会放在分析师的办公桌上进行处理。”Blaschke 说道。这不仅与实时分析的数字时代理想相去甚远,而且期望每次换班都能以一致且标准的方式记录其数据也是不现实的。“这在生产数据采集中一直是个令人头疼的问题。”Blaschke 指出。这也使得比较不同机器的性能变得很困难。


工业制造设备的使用寿命特别长。机器通常可以运行25 到30 年,因此一台15 年前安装的机器很容易再运行10 年。对于希望实施工业4.0 的企业而言,这样的等待太过漫长。“所以,你需要的是一种能够为现有工厂设备的剩余使用寿命弥补短板的方法,”Blaschke 说道。


对于工厂管理者而言,这意味着要找到一种可靠的方式来收集和分析缺乏必要连接的机械设备中的数据。凭借全新的Orange Box概念,贝加莱已经证明这样做可以非常简单。“Orange Box 可以大幅减少停机时间,并提高现有机器和产线的可用性,”Blaschke 说道,“这将使你的整个运营变得更加高效和有效益。”


设备综合效率(OEE)是用于追踪制造型资产生产力的关键绩效指标。


 智能手机通知 


Orange Box 可以将重大事件通知给机器操作员,直接显示在他们的智能手机上。这使他们可以立即做出响应,并尽快恢复生产。当意外停机的频率被清楚地记录下来之后,需要在哪些地方做出有针对性的改进就变得显而易见了。


通过比较机器、产线或班次之间的生产率, 可以确定进一步改进的潜力。“ 相对微小的调整经常会对生产力产生很大影响。”Blaschke 说道。改善维修和休息时间的同步性就是一个很好的例子。


Orange Box 可以将受频繁意外停机困扰的生产线(图左)转变为极少出现停机情况的生产线(图右)。


 简洁的技术


从技术角度来看,Orange Box 概念相当简洁。贝加莱控制器要么通过接线的I/O 通道,要么直接从机器控制器上通过通信协议读取操作数据。Orange Box 可以通过相应的INA、ISO on TCP 或EtherNet/IP 协议读取贝加莱、西门子或罗克韦尔自动化控制器上的数据,并将其转换为OPC UA 信息进行处理。


“结果(比如OEE 值)可以直接显示在机器上或传输至上位系统。” Blaschke 解释道。Orange Box 拥有一个OPC UA 服务器,它允许任意制造执行系统(MES)或企业资源规划(ERP)系统访问数据。当用作边缘设备时,Orange Box 也能够将数据发送至云端。


Orange Box 可以提供任意制造型资产运营数据的清晰概览。


 适合您解决方案的mapp 


“为了使Orange Box 能够提供尽可能最大的益处,”Blaschke 说道,“我们知道它必须易于设置和使用。”就是为什么该解决方案围绕着mapp 技术模块化软件组件构建的原因。mapp 组件(简称mapp)可以进行预编程以自动交换信息。“配置mapp 组件比设置电子邮件账户更容易。”


例如,只需要进行一些快速设置,mappOEE 就能随时提供一台机器的OEE 数据。“ 不必编写任何一行代码。”Blaschke 强调说。mapp OEE 拥有一个在后台工作的配套HMI 组件。结合mapp View——贝加莱基于HTML5 的HMI 解决方案,该组件可以在任何支持网络的设备上显示实时内容。直观的仪表盘可以提供所有最重要信息的全面概览。


 按使用付费 


Orange Box 并非传统产品,而是由每个客户和机器的独特需求塑造的概念性解决方案。它的特定功能可以根据需要进行定制, 只需添加适当的mapp 即可。例如,可以使用mapp Alarm设置报警系统,还可以使用mapp Tweet 通过电子邮件或短信提醒机器操作员相关报警。像PackML 这样的行业标准也可以封装在mapp中, 以便轻松集成到Orange Box 中。


“ 作为客户, 你可以挑选你所需要的功能,”Blaschke 说道,“就像智能手机上的应用程序一样,这些是你唯一需要付费的。”mapp 技术平台提供的软件管理功能允许Orange Box用户通过LAN、WLAN或USB 闪存安装更新或新的mapp 组件。


 由客户要求塑造 


O r a n g e B o x 的模块化软件由其相同的模块化硬件加以补充。最紧凑的形式是具有25 毫米宽的紧凑型控制器。“ 你只需要它和mapp OEE 就能收集必要的数据,并计算机器的OEE。”Blaschke解释道。对于更高级的功能,如报警管理或能源监控,该解决方案可以通过使用更强大的控制器和其它软件组件实现轻松扩展。希望为Orange Box 提供现代用户界面的客户可以添加带有集成控制器或面板安装PC 单元的操作面板。


“所有硬件和软件都是完全互操作的。”Blaschke 指出。工厂管理者可以在不同机器上使用不同的硬件和软件组合, 而且不会增加额外的开销。OrangeBox 可以快捷地将现有工厂设备从数字隔离中提取出来,从而享受到工业物联网带来的所有益处。