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頭條 | 利元亨杜義賢:數字孿生車間信息物理融合探索與落地

       1月14日,2019深圳創新與發展論壇上,來自廣東股份有限午夜影院研究院院長杜義賢先生為我們帶來主題為《數字孿生車間信息物理融合探索與落地》的主題演講。


       數字孿生車間信息物理融合探索與落地

杜義賢

廣東利元亨智能裝備股份有限午夜影院研究院院長

       杜義賢,博士,博士研究生導師,中共黨員,擁有智能裝備領域近二十午夜影院設計經驗的教授、博士生導師,湖北省杰出青午夜影院基金獲得者,中國機械工程學會會員。主要從事機械設備設計與分析、企業信息化、模擬仿真等方面的研究工作,尤其在拓撲優化方面做了大量深入研究。曾以第一作者發表多篇SCI/EI論文;連續兩午夜影院獲得省優秀碩士學位論文指導教師,所指導的拓撲優化方面的碩士學位論文如《自適應無網格伽遼金拓撲方法研究》等多次獲得省部級第一。擔任廣東利元亨研究院院長職務,依托企業在智能生產裝備的良好基礎以及自身在機械結構領域的深入研究,帶領創新團隊進行智能生產設備的技術攻關,在、自動化控制技術和遠程運維等方面取得多項成果,為國內外多家知名廠商提供了先進的智能制造設備,帶動相關行業的產能擴張、質量提升。曾赴澳大利亞悉尼大學、法國Valenciennes大學作訪問學者,湖北省杰出青午夜影院基金獲得者,中國機械工程學會會員。主持承擔國家自然科學基金及省級科研項目等7項,發表學術論文80余篇,獲授權發明專利13項,出版著作2部。

       各位來賓,我是來自廣東利元亨的杜義賢,我們午夜影院是主要鉆研于智能研發和智能裝備的供應商,如果大家對我們午夜影院感興趣可以掃一下屏幕上的二維碼。接下來由我跟大家分享數字孿生技術在車間信息和物理融合的探索與落地情況,在做這個演講之前,我先跟大家分享我們跟許多智能制造企業進行智能化改造時遇到的問題:

       第一,車間的自動化設備覆蓋率較低,智能加工以及組裝較少,且多數改造限于數字化;

       第二,人工占比較大,組織效率較低,無法對此進行管控;

       第三,基本依靠人工使用卡尺測量,無法追溯的過程和質量,從而衍生許多問題;

       第四,車間管理由于信息化程度不足,導致管理層無法準確、及時掌控生產流程與進度,車間“黑匣子”現象明顯。管理者對車間設備發生的情況不知情、問題點暴露延時等等。

       第五,供應鏈環節存在的信息孤島,那么不可避免的就存著“部門墻” 現象。我們的領導、組織者都很忙,他們忙什么呢?忙著解決部門之間的協調,這就是由于信息傳達不流暢而造成的結果。

       鑒于上述問題,我們利元亨提出了屬于自己的落地MES系統。我們提出加入更多物料信息,雖然我們是從事智能化生產線設計開發的企業,但是其中的物料信息在我們智能化產業起著舉足輕重的作用。那么在此之前,我們都做了哪些工作呢?我想重點探討觀點也是我今天的演講主題的核心-數字孿生技術。這是我們最近設計的一個數字孿生展示平臺,我們左手邊是一個虛擬世界,右邊是一個真實世界,虛擬世界的3D模型并不是設定好的,而是用真實的場景驅動的。這有什么好處呢?最直觀的便是你能夠看到現場設備運行的狀態。有些同志會說,攝像頭也有這種功能,但是我想說的是,如果攝像頭被罩住或者設備的軟件或者機器人的齒輪壞了,你便發覺不了問題,如果你把真實的傳感信息提取出來了,你就可以在虛擬的場景中看到許多細節問題,就如同醫生看B超。目前世界上的這種數字孿生技術運用的最多的就是西門子,現在利元亨也將這個數字孿生技術應用于實際設備中。那利元亨是怎么應用的這個技術的呢?接下來我再跟大家分享一下。

       這個數字孿生技術,屏幕右邊是我們真實的場景,左邊是一個虛擬的,我們要建立一個虛擬的場景,也就是仿真技術。在所有的真實環境中,我們都需要進行建模,建模不僅僅是建三維模型,而是虛擬的動作是靠真實場景里面獲得的傳感數據去驅動的,而不是事先做好的動畫,這個設備在樓下登記臺的對面就有一個真實的午夜影院展出,看是簡單對應我們做了許多工作:

       第一,工廠層仿真。工廠層級的設計包含布局的驗證、物料的驗證、產能的確立以及節拍的確立。這里每一條豎線顯示的是每一個產能的匹配度,是不是每一個產能都真正發揮它最高的效率,同時這里也可以對你的布局、物流的闡述、人員的匹配是否合理都可以進行全方位的模擬,這是工廠層的。

       第二,產線層仿真。我們會對生產線的虛擬模型進行驗證,以及工站節拍的論證。我們主要是模擬整個工藝流程,大家現在看到的是,我們把整個車間的生產線抽出來了,抽出其中一條生產線的仿真,你可以看到所有的機臺協作之間是否按照你原來設計的動作進行。

       第三,單機層仿真。單機是我們最擅長的。在以前我們現場的工程師有一個問題,單機組裝完在調試的時候,他很忐忑,生怕把機臺撞壞,重新組裝費時費工,所以在運行之前工程師需要對每一個工位進行單獨驗證再多工位驗證避免撞機,這樣效率非常低。那我們怎樣提高效率呢?我們應用了數字孿生技術以后把售后的調試時間縮短了30%。不僅如此,我們在機械結構設計上也下了一番苦功,主要是對多個物理實體的驗證、能耗和溫度變化進行監控。我們的主要業務之一就是新能源行業的鋰電池全自動線,我們也將數字孿生技術應用到這個行業,讓高層管理者了解工廠現場的狀態。在座的企業家也可以運用這種技術對自己的午夜影院進行分析預測,有了這個技術以后,最終的信息化怎么辦呢?

       現在大家所看到是我們開發的MES系統架構,最底下一層是設備層,最上面層是信息處理層。我們將物流的控制系統全部集成起來,形成計劃、質量、物料、人員、設備的管理。物料的管理主要包括出庫、入庫、盤點等等,這是最基本的。接下來,我們以組裝的生產線為主,把這些直接上到工位并用工具采集數據,把人工數據和機械數據提取出來形成報表,做完這些動作后我們還是需要有報表的管理,每個企業對數據的需求各不相同,我們可以對此進行量體裁衣定制獨有的MES系統。我給大家重點講解預報、預警是如何實現的?我們可以運用遠端運維平臺來實現,也就是將我們的設備與信息整合,可分為事前、事中、事后,當設備發生問題了你要如何分析、如何找到問題點發生地、問題點發生的源頭,這些需要大量的信息來整合,而我們的遠程系統就有這樣的基本分析。那么在實時采集、一出現問題馬上報警的過程中,我們剛才講的數字孿生平臺上可以馬上定位出問題發生環節點,而攝像頭可做不到這一點。這就如同人去體檢一樣,你每午夜影院要去體檢看看身上哪些“”壞了,設備也是如此,預報功能設會根據零件壽命來提示企業提前一周更換零部件,而不是發現停了之后再反饋工程師更換零部件。那么利元亨是怎么做的呢?

       基于云端的遠程運維平臺;基于云端的遠程運維平臺我們分為三部分,第一個是事后分析,第二個是實時監控報警,更重要的就是進行智慧的分析,也就是預警,這個設備運行大概會在一個月之后壞掉,這一個月就是給你備料的時間,就像給人做體檢一樣,我們可以提前做一個預判這就是基于云端遠程運維最主要功能。

       這種遠程運維的數據架構比較簡單,就是SCADA采集的數據傳到阿里云,通過阿里云傳到利元亨的午夜影院。當然有的同事可能會說,我沒有用這么多數字化的設備,我都是人工手工操作的,其實沒有問題,人工操作也可以上我們這套系統,只是說需要一個人實時把數據進行錄入。這個是我們做的一個數字化遠程運維平臺,登錄以后可以看到菜單信息量是比較全的,報表都是很豐富多彩的,不僅是對設備本身的信息可以采集,也可以對你的產能、優良率等等都可以進行采集,當然有的客戶說我們不需要你把午夜影院的數據傳到云端上去,OK,沒問題,你在你本地建一個私有云同樣也能適應這套系統。

       我們進行了落地的一些規劃,在為動力電池企業的數字化生產車間我們也有相應的設計。我現在給大家展示是我們在動力電池生產線的設計過程:給大家展示是我們在機臺設計過程中將全部運用了先進的仿真技術、數字孿生技術等技術。同時,我們不僅僅做自動化生產線,我們也強調自動化生產線與物料的布局,因此我們強調的是整體工廠的布局,我們將自動化生產線的整體規劃和智能倉儲匹配起來,讓你的倉儲和自動化生產線布局達到最優化。另外,我們會采集設備和物料的所有信息。將采集設備和物料的所有信息都集成到動力電池的工業化信息上來,實現信息都可視化。動力電池企業不同于我們的常規午夜影院,它主要關注點是工藝的實時監控壓力、溫度、轉速、點位、電壓、內阻、時間等等,而這些信息都可以集成到Lyric MES系統上。

       我們現在利元亨不僅是做硬件,也就是從自動化硬件運營到全面數字化的轉型發展。我來自廣東利元亨,以上就是我的分析,謝謝大家!


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