單機(jī)到連線生產(chǎn)正在成為未來大勢
當(dāng)中亞、僅一、新美星等這些國內(nèi)的包裝機(jī)械制造商開始生產(chǎn)吹瓶機(jī)的時候，這一現(xiàn)象代表著一種趨勢，包裝不再是離散型的生產(chǎn)，為了能夠提供整廠的交付能力，設(shè)備的連線變得更加重要，從技術(shù)的角度來看，這是為了能夠更好地提供具有機(jī)械連接性、硬件、軟件一致性的需求，而從客戶的需求來說，交鑰匙工程變得更加重要。
對于大量的生產(chǎn)，如啤酒、可樂、礦泉水、牛奶這些產(chǎn)品來說，連線生產(chǎn)能夠提高其生產(chǎn)效率，而Krones,SIG,Trapack這些的制造商早已提供的不僅僅是設(shè)備，他們提供了整個工廠的解決方案-事實上，硬件已經(jīng)不再那么重要，而他們正在提高更高附加值的系統(tǒng)，整廠生產(chǎn)管理與優(yōu)化系統(tǒng)軟件與解決方案。
Krones的這個圖顯示了其整廠管理系統(tǒng)架構(gòu)，各個生產(chǎn)單元的數(shù)據(jù)如機(jī)器狀態(tài)、批次控制數(shù)據(jù)等通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線到了上位，而設(shè)備的配置參數(shù)、配方數(shù)據(jù)、主控數(shù)據(jù)等也通過標(biāo)準(zhǔn)總線下達(dá)到生產(chǎn)設(shè)備級，生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)、操作控制、文檔、維護(hù)、分析、優(yōu)化等在上一管理級來實現(xiàn)，通過用戶接口與ERP系統(tǒng)進(jìn)行連接，實現(xiàn)整個工廠的數(shù)據(jù)管理。
整個Krones系統(tǒng)的生產(chǎn)過程得到了有效的監(jiān)控，影響產(chǎn)品質(zhì)量與效率的各種因素也被量化并提交給上位分析工具，以便使得管理人員能夠及時獲得現(xiàn)場設(shè)備及工藝存在的問題并給予及時的修正，包括影響成本的各種因素得以控制，并且能夠?qū)Τ杀窘档瓦M(jìn)行有效的分析，從而整體的提高生產(chǎn)效率。
ERP與控制以及現(xiàn)場儀表級的集成使得整個工廠變得透明，更易于獲得優(yōu)化與改善。這也是未來包裝工業(yè)的發(fā)展方向-軟件在這里變得更加重要，而不僅僅是設(shè)備。
完整的工程設(shè)計平臺
如何實現(xiàn)整個生產(chǎn)流程的集成架構(gòu)？這需要一個完整的平臺支撐-能夠為整個系統(tǒng)提供完整的軟件的平滑的連接，更能實現(xiàn)模塊化的程序設(shè)計，并且具有開放的軟件庫支持能力，如IEC61131,PLCopen Motion,Safety,Hydraulic,Logic的設(shè)計能力，并且，對于OMAC的PackML具有功能庫的支持，而B&R的控制系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些開放的庫集成在其工程平臺中，這將為包裝機(jī)械的設(shè)計者提供更好的平臺，使得他們能夠更為快速的采用已有的庫函數(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)的開發(fā)。
Automation Studio是B&R的完整的控制系統(tǒng)設(shè)計，它采用了All In One的設(shè)計，在一個Automation Studio開發(fā)平臺里提供了整個包裝產(chǎn)品生命周期里的全流程支撐能力，從項目的協(xié)同管理、版本管理、項目配置、編程、仿真到調(diào)試診斷與維護(hù)，它能夠使得在統(tǒng)一的平臺上實現(xiàn)機(jī)器的全流程和全部對象的設(shè)計，這是迄今為止在自動化領(lǐng)域zui為強(qiáng)大的工程設(shè)計平臺。
無論從產(chǎn)品開發(fā)的簡便性、還是未來多種產(chǎn)品的連線生產(chǎn)能力設(shè)計、以及整個產(chǎn)品生命周期的管理角度來看，一體化的開發(fā)平臺至關(guān)重要，也是未來自動化廠商贏得客戶的關(guān)鍵因素。
軟件正在成為未來的競爭力核心
軟件正在成為系統(tǒng)的競爭力關(guān)鍵，軟件時代正在來臨，這取決于軟件系統(tǒng)的以下特征:
1.軟件是Know-how的封裝容器-它使得那些制造商對于工藝的深度理解被封裝起來，不易于被復(fù)制，而這些構(gòu)成了機(jī)器的競爭力核心。
2.軟件賦予了機(jī)器更為靈活的功能：在硬件不變的情況下，或者在硬件變化不大的條件下，軟件使得機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)更為豐富的功能，能夠充分的將硬件的潛能得到zui大的發(fā)揮，賦予機(jī)器更多的功能設(shè)計，例如：在硬件一定的條件下，例如配方的管理、質(zhì)量分析工具如SPC、遠(yuǎn)程維護(hù)功能等等，都將給機(jī)器帶來更多的競爭力。
軟件賦予了機(jī)器更高的附加值，也賦予了機(jī)器更高的競爭力。
3.標(biāo)準(zhǔn)化的軟件設(shè)計正在成為潮流
在不同的機(jī)器流程以及不同的機(jī)器功能設(shè)計里，提取出具有共性的功能塊，如套色、張力、信號濾波、PID等都可以被標(biāo)準(zhǔn)化，也包括了功能的標(biāo)準(zhǔn)化，B&R在2007年開始針對貼標(biāo)、熱膜包裝、碼垛等包裝流程里的機(jī)器軟件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的軟件封裝，通過這項工作，在未來，它的目標(biāo)在于參數(shù)化設(shè)置而無需編程，將調(diào)試時間縮短到數(shù)天以內(nèi)，這得益于對工藝和機(jī)器的整個的了解和模型抽取的能力，它無疑將大大縮短Time to Market，并且對于整個開發(fā)和調(diào)試的成本節(jié)省是巨大的。
上圖顯示了在包裝流程的不同機(jī)器中來抽取其共性模型的結(jié)構(gòu)，在包裝流程里可以對不同的單元進(jìn)行共性抽取，標(biāo)準(zhǔn)模塊的調(diào)用將會使得未來機(jī)器大大降低開發(fā)時間和難度，甚至如DCS系統(tǒng)那樣只需要進(jìn)行組態(tài)，而無需編程。
當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)化的不僅僅是軟件模塊，也包括項目文檔、調(diào)試步驟、溝通機(jī)制等等的標(biāo)準(zhǔn)化操作，這樣才能有效的使得開發(fā)邁入一個的軌道。
運(yùn)動控制正為機(jī)器帶來革新
沒有一個行業(yè)像包裝這樣面臨巨大的變化，包裝廠商希望所投入的設(shè)備能夠完成更多的工作，并且換裝時間要盡量的短，伺服系統(tǒng)的大量應(yīng)用為機(jī)器帶來了巨大的提升，除了加工速度和精度的提高，更為重要的是，它賦予了機(jī)器更加靈活的生產(chǎn)能力，通過參數(shù)的設(shè)置，伺服系統(tǒng)可以改變速度、位置來滿足不同規(guī)格產(chǎn)品的需求，甚至無需人工去做任何調(diào)整即可實現(xiàn)訂單的切換，這帶來換裝時間的大大縮短，同時，降低了人工對機(jī)械的操作調(diào)整帶來的不確定性。
實時通信技術(shù)的應(yīng)用
隨著生產(chǎn)速度提升的要求，控制單元之間的數(shù)據(jù)交換的實時性也更為苛刻，傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線已經(jīng)無法滿足今天生產(chǎn)對于數(shù)據(jù)交換的需求，1.數(shù)據(jù)量更大，對于總線的數(shù)據(jù)負(fù)載能力提出了要求，2.傳輸速度的要求，由于運(yùn)動控制、多CPU數(shù)據(jù)交換需要快速的傳輸數(shù)據(jù)，因此，原有的總線如CAN、Modubus、Profibus等已經(jīng)無法滿足這些需求3，實時性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅绕湓谶\(yùn)動控制的同步動作中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置與速度關(guān)系的綁定，必須由高速的總線為其提供實時的數(shù)據(jù)通信，才能保證高度的同步4.由于與管理層的數(shù)據(jù)交換的需要，而必須能夠支撐更為開放的通信系統(tǒng)。
由于管理層軟件采用了標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)，這拉動了控制層和現(xiàn)場層對于以太網(wǎng)技術(shù)的需求，然而，以太網(wǎng)卻無法提供實時性，Ethernet POWERLINK,Profinet IRT、SERCOSIII等實時通信技術(shù)在今天都得到了迅猛的發(fā)展，并為眾多廠商所支持。另一方面，為了能夠保證原有的應(yīng)用軟件投入得到保護(hù)，又需要能夠兼容過去的程序，而Ethernet POWERLINK技術(shù)正是滿足這一需求的*通信技術(shù)選擇，它設(shè)計為100Mbps的高速以太網(wǎng)，并且提供了實時協(xié)議棧來處理高速的實時數(shù)據(jù)交換，而其應(yīng)用層也保留了應(yīng)用的CANopen，由于它同時兼容TCP/IP應(yīng)用，使得他能夠滿足未來一網(wǎng)到底的管控一體化需求，它也必然成為未來包裝領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)通信系統(tǒng)
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