智能氣動：通往更高效率，更高生產(chǎn)率的門戶

2021年3月10日

       開放靈活的IIoT系統(tǒng)可以查明泄漏和故障,，減少停機時間,，提高吞吐量并終改從食品和飲料加工到包裝產(chǎn)品和工廠自動化，制造設施都在轉向智能氣動裝置以提高能源效率,。在壓縮空氣系統(tǒng)中,，僅幾個百分點的改善就可以智能氣動可以提供的不僅僅是節(jié)能。通過從以前的“非智能”閥門,，氣瓶和空氣處理裝置中收集過程數(shù)據(jù),，硬件和軟件的協(xié)同作用可以發(fā)掘洞察力，從而減少停機時間,，縮短周期時間并提高整體生產(chǎn)率,。
實際挑戰(zhàn)
在氣動系統(tǒng)中，部件容易磨損,，可能導致泄漏,。隨著時間的流逝，這種泄漏將增加,，導致過多的能源使用,，更高的運營成本和更大的碳足跡。實際上,，由于泄漏,，平均每個制造廠每年浪費多達35％的壓縮空氣，而更大的泄漏會導致大量的能量損失,，更多的機器停機時間和增加的成本,。我們已經(jīng)看到一些工廠每年每臺機器的損失超過50,000美元！

對于許多操作員而言,，識別和解決壓縮空氣系統(tǒng)中的損失也可能影響他們的整體設備效率（OEE）,，因為空氣泄漏通常是其他性能問題的跡象。

OEE是制造過程中生產(chǎn)率的“實踐”度量,。從本質上講,，它確定了真正有效的計劃生產(chǎn)時間的百分比。OEE可由以下變量確定：

可用性：這是機器的正常運行時間,。該流程在計劃的生產(chǎn)時間內(nèi)是否連續(xù)運行,？

性能：這方面與機器的速度有關。流程是否運行得盡可能快且沒有緩慢的周期？

質量：這與終產(chǎn)品有關,，它可能會受到組件磨損以及機器性能差或不穩(wěn)定的影響,。生產(chǎn)中是否沒有缺陷和返工？

智能氣動與可編程和可擴展的開放軟件平臺相結合,，確保精心設計的監(jiān)控系統(tǒng)可以隨著未來的需求和期望而增長,。
OEE分數(shù)為100％代表了完美的生產(chǎn)：一臺機器只盡可能快地制造出好零件，而沒有停機時間,?？捎眯裕阅芑蛸|量方面的任何不足都會降低OEE總體得分,。85％的分數(shù)被認為是世界的,，許多制造商認為這是一個適當?shù)拈L期目標。

艾默生（Emerson）氣動系統(tǒng)專家的研究表明,，典型包裝生產(chǎn)線的OEE僅為大約45％至55％,。好消息：有足夠的機會進行改進。顯然,，那些以設計能力或接近設計能力運行的系統(tǒng)比那些沒有設計能力的系統(tǒng)更節(jié)能,，更有利可圖。但是,，要真正了解可以在何處獲得效率并降低成本,，就必須將生產(chǎn)率化到單個機器級別。

智能氣動的機會
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）正在*改變制造,，包裝和相關加工行業(yè),，并正在將數(shù)字化轉型帶入幾乎任何規(guī)模的氣動操作中。通過這種轉換,，操作員可以從氣動和其他機器元件中捕獲和處理數(shù)據(jù),，從而獲得新的生產(chǎn)見解。

AVENTICS AF2流量傳感器提供了有關氣流的實時洞察,，同時還捕獲了進料管線中的壓力和溫度數(shù)據(jù),。 
例如，壓縮空氣優(yōu)化是一種由IIoT驅動的進步,，它可以通過連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)中的空氣流以實時檢測泄漏,，同時還捕獲進料管線中的壓力和溫度等其他數(shù)據(jù)而成為可能。

將智能氣動系統(tǒng)中的原始數(shù)據(jù)轉換為可操作的內(nèi)容是減少停機時間,，降低能源成本,，縮短周期時間并提高整體生產(chǎn)率的關鍵。但是如何確定要收集的機器數(shù)據(jù)是否可行,？以及如何應用這些數(shù)據(jù)來改善車間操作和更高級別的決策,？

簡單的方法
只需幾個數(shù)據(jù)點,，就可以輕松地在本地級別實現(xiàn)智能氣動監(jiān)視-無需云。該系統(tǒng)使用艾默生的AVENTICS系列AF2流量傳感器或便攜式AVENTICS智能氣動分析儀（SPA）等組件來測量氣流,，該系統(tǒng)可以識別出任何出現(xiàn)問題的機器并相應地創(chuàng)建警報,，呈現(xiàn)易于使用的儀表板或向終用戶發(fā)送警報實時。通過從很少的單個零件開始,，操作員無需大量數(shù)據(jù)分析即可獲得可行的見解-并迅速實現(xiàn)成本降低,，生產(chǎn)質量提高，生產(chǎn)量增加以及就氣動系統(tǒng)而言降低能耗消耗,。

AVENTICS智能氣動分析儀（SPA）使客戶可以輕松訪問實時數(shù)據(jù),，以監(jiān)視氣動系統(tǒng)參數(shù)并提高整體設備效率（OEE）。 
AVENTICS智能氣動分析儀（SPA）使客戶可以輕松訪問實時數(shù)據(jù),，以監(jiān)視氣動系統(tǒng)參數(shù)并提高整體設備效率（OEE）。
在近的一個示例中,，艾默生與包裝機械制造商合作,，提供了強大的分析功能，可以幫助在裝卸托盤設備上提供高效,，可擴展的OEE增長,。該分析解決方案基于艾默生（Emerson）的PACEdge IIoT平臺，而不是復雜的數(shù)據(jù)集,，可查明哪些特定的執(zhí)行器或氣門歧管性能不佳,，并為解決可疑問題提供指導。該平臺易于開發(fā)和實施,，還可以根據(jù)周期計數(shù)或其他參數(shù)提供預測性維護建議,。它可以實時提供根本原因分析，以及一系列警告或嚴重警報,。數(shù)據(jù)的收集和可視化與主機控制器無關,，因此適用于舊式或第三方控制器。

通過初專注于一些機器或特定的痛點,，可以定義項目范圍,，并且可以更輕松地量化結果。同時,，重要的是要確保所選的監(jiān)視解決方案具有可伸縮性,，并且可以隨著未來的需求和期望而增長。擁有完整產(chǎn)品組合的提供商可以幫助避免設備堆疊,，從長遠來看,，這會增加成本。

運營商在考慮可能將其綁定到特定設備,，網(wǎng)關,，云服務或其他受限生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴或產(chǎn)品時應謹慎行事,。一些解決方案可能還需要大量時間和前期資本投資。例如,，在一種方法中,，可以收集數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)關將數(shù)據(jù)從可編程邏輯控制器（PLC）轉發(fā)到云。另一種方法可以將氣動裝置和其他模塊直接連接到PLC,。從那里,，數(shù)據(jù)仍必須轉到云中進行分析和可視化。兩種情況都涉及通過PLC,。這可能需要對PLC邏輯進行重大更改,，以通過PLC通過云進行“本地”可視化來捕獲分析。

對于不需要運營商或基礎架構來支持復雜云場景的制造運營,，像艾默生提供的那些那樣高度靈活和安全的系統(tǒng)就可以提供生產(chǎn)率和能源節(jié)省,，而無需云環(huán)境來實時顯示數(shù)據(jù)。采集模塊（例如傳感器或其他邊緣設備）可以直接通過網(wǎng)關連接,，而無需更改PLC,。這很重要，因為更改PLC邏輯可能需要花費大量時間和資源,，并且許多操作可能不希望更改其PLC編程,，尤其是在棕地應用中。利用像艾默生提供的那樣更靈活的選擇,，無論使用什么控制器,，棕場操作都可以通過云或在本地邊緣設備將數(shù)據(jù)上下文化。在綠地應用中,，

與傳統(tǒng)的基于消費者的IoT項目不同,，工業(yè)IoT設備通常提供高度的交叉兼容性-這是使用可編程且可擴展的開放式軟件（如PACEdge平臺）確保平穩(wěn)共存的關鍵因素。開放式通信協(xié)議可以在內(nèi)部基于云,，也可以集成到現(xiàn)有軟件系統(tǒng)中,。這些示例包括OPC UA和MQTT。例如,，前面提到的AF2系列流量傳感器與OPC UA兼容,，使用戶可以直接連接到上層系統(tǒng)或另一個IIoT網(wǎng)關進行高級分析。

無論是本地的還是基于云的,，IIoT技術的供應商都將根據(jù)運營商當前的基礎架構量身定制其系統(tǒng),，然后通過網(wǎng)關，控制系統(tǒng)或這些開放的IIoT協(xié)議提供機器見解,。知識豐富,，靈活的技術供應商將對任何IIoT實施采取咨詢方法，并將花費時間充分了解運營商特定需求的要求,。

切實的利益
過去,，對監(jiān)視成本相對較低的氣動零件進行投資是沒有意義的-更換費用和相關的生產(chǎn)停工時間僅被視為正常業(yè)務,。但是現(xiàn)在，信息改變了游戲規(guī)則,。

單個故障單個致動器可能會導致更大的問題,，從而影響整個系統(tǒng)的效率。如果得到適當利用,，由IIoT提供動力的智能氣動裝置可以幫助制造商發(fā)現(xiàn)執(zhí)行器不足等問題,，它們可以連接自動化孤島，解鎖被困機器數(shù)據(jù)并從根本上提高OEE,。在生產(chǎn)單個產(chǎn)品的機器涉及數(shù)臺（也許數(shù)十臺）機器的情況下,，其影響可能是深遠的。一臺機器的效率低下會在整個工廠內(nèi)產(chǎn)生級聯(lián)效應,。通過連接信息孤島,，典型的運營商可以期望以幾種方式實現(xiàn)投資回報：

減少停機時間：智能氣動裝置可以通過測量使用情況和周期時間來監(jiān)控磨損，從而更好地將機器中不斷出現(xiàn)的問題通知維護和生產(chǎn)團隊,。結合周期指示器,，操作員可以洞悉系統(tǒng)的剩余壽命，并可以使用預測性維護來減少生產(chǎn)停機時間,。

節(jié)省更多資金：泄漏更少，整個系統(tǒng)將需要更少的能源,，既節(jié)省了能源成本,，又減少了總碳足跡。

提高生產(chǎn)率：智能氣動裝置可以提供通知和警報,，以通知制造過程中的泄漏,，異常或閾值突破,。反過來,，這可以幫助確保的OEE和的生產(chǎn)率。

與可以提供整體方法的團隊合作-從氣動到機器控制以及應用支持平臺-可以幫助任何規(guī)模的操作員優(yōu)化流程并挖掘新的生產(chǎn)見解,。借助智能氣動裝置以及通過PACEdge平臺等系統(tǒng)可提供的強大洞察力,，就可以避免計劃外停機，降低能源成本,，縮短周期時間并提高整體生產(chǎn)率,。