發布日期：2022-04-26 點擊率：104
按照工業4.0觀點運行的制造要求具有效率的生產管理
與第四次工業革命(工業4.0)同步，也催生出了用于制造IT的第四代軟件(圖1)。在此，除了與制造有著緊密聯系的IT系統外，IT系統的結構也越來越受到更多關注。由此，要求應用開放的平臺作為智慧工廠車間的IT基礎則更加合理。
制造IT將更為靈活
在此，讓我們回顧一下迄今為止的四代制造IT(圖1)：
● 用于企業數據監測(BDE)、機器數據監測(MDE)或計算機輔助質量控制(CAQ)的島式生產方案
● 符合德國工程師協會(VDI)指針5600的模塊化制造執行系統(MES)
● 制造管理系統和單片式的制造執行系統(MES)
● 技術服務和各應用軟件組成的平臺化解決方案
第一代系統通常是用于機器數據監測、質量安全或制造控制的專門的島式生產方案。第二代單片式IT系統常常是囊括了多個這樣的島式生產方案的解決方案，后來被稱之為制造執行系統(MES)。只有通過德國工程師協會(VDI)指針5600和在該指針中定義的制造執行系統(MES)，才產生了模塊化的第三代制造執行系統，例如MPDV公司的Hydra。由此，今天世界上的許多企業才能夠成功且全面的掌控自己日常生產。
并不是工業4.0才使得制造IT如同許多其他IT系統那樣面臨著進退兩難: 一方面是流程越來越復雜;而另一方面，需要標準化，以使這種復雜性變得可控和符合未來的要求。最終還是需要一個標準化的個性化軟件作為理想的解決方案。當前的在很多地方宣傳的平臺體系結構中顯露出類似的應用可能性，這不只是能夠將制造業從進退兩難的境地解脫出來，而且還能變成第四代制造IT 。
圖1 對迄今為止已驗證了的四代生產制造IT回顧
橫向集成將成為系統固有特點
平臺成功的一個重要標志是將標準化的可組態的基本技術服務與個性化應用分離開來。今天，人們談論的是技術服務和各種應用軟件。技術服務的作用是，研發人員不必每次都要進行的新發明便可以適合數據體系結構形式熟練的運行程序化的后臺功能。與此同時，平臺能夠確保各個不同生產廠家的各種應用軟件的互操作性。這樣，迄今為止經常熟練實施的水平集成便帶有本身固有的特性，并在平臺環境中繼續發揮作用。
當創新平臺的數量增加時，只有少數平臺可作為先進的制造IT的基礎。一方面是有所謂的物聯網平臺，這些平臺用于將所檢測的數據進行儲存和分配;而另一方面，則是一個純技術平臺，該純技術平臺在一定程度上用作各數據提供方的應用操作系統。這兩種類型的平臺有著不同的優點。而制造企業既需要能夠利用各種應用軟件，又能夠完整反映數字化生產的解決方案。在這種前后關系上，物聯網平臺可以充當數據提供方。
例如，在2018年漢諾威工業博覽會上，MPDV公司介紹了一個平臺：是制造集成平臺(MIP)(圖2)。其實質也被稱作是虛擬生產現實(ViPR)，組成生產數字雙胞胎的生存空間。在那里不只是儲存和儲備數據，更多的是將全部數據組成一個數字圖像模型。在這個關聯上，人們也稱之為語義學上的信息模型，該信息模型是以制造環境中長年積累的經驗為基礎的。
圖2 第四代生產制造IT: 制造集成平臺
此外，集成服務實現了與生產車間場地和其他IT系統(企業資源計劃系統)的通信。世界范圍內1000余個制造執行系統(MES)的未來安裝用戶均會從技術訣竅中受益。借助于研發平臺(SDK)可實現任意的應用。研發平臺(SDK)除了范圍廣泛的程序庫和學習程序外，還有示例應用，也就是所謂的制造應用軟件(mApps)。因為已經包含了所有重要的數據結構體系和基本功能，所以研發方可將制造集成平臺(MIP)作為基礎進行研發，從而節省大量時間和編程費用。制造集成平臺(MIP)自2018年年中起便可提供給客戶使用。目前，與首批試點用戶和研發合作伙伴的合作已在商談中。
在提高如制造集成平臺(MIP)這樣的平臺靈活性的基礎上，將來制造企業可從各種各樣的應用場景中受益。原則上由此能夠實現當今的制造執行系統(MES)的功能，而且，能夠實現的還會更多。這里有我們選擇出了幾個實例：
例1. 采用IT資源的實施方案
企業A是一個電子部件生產廠家，由于客戶的要求越來越復雜，因此企業A使用原先的制造執行系統(MES)已經不能滿足要求。特別是為了應對客戶提出的全面任務以及在產品應用中對產品維修實行跟蹤的要求，這便要求企業A在各種不同的應用生產中形成的各自的數據。
為了應對這樣的復雜性，企業A引進了制造集成平臺(MIP)，并利用相應的附帶技術服務與企業資源規劃(ERP)系統以及眾多生產機器相連接。 企業A還自行研發了手工輸入數據的制造應用軟件(mApps)，且制造集成平臺(MIP)為此利用軟件開發工具包。制造集成平臺(MIP0)的數據結構是開放式的，在物料交貨后，在生產的過程中監測的數據也能夠提供使用。企業A研發了一個與現實的技術服務中利用的IT系統實現數據同步的制造應用軟件(mApps)。該企業中期計劃是，實現將整個技術服務工具變成制造應用軟件(mApps)，以實現統一數據管理。
結論是：企業A利用制造集成平臺(MIP)建立了生產和技術服務中的現有IT系統的集成。通過在制造集成平臺(MIP)上的技術服務系統的遷移，產生進一步的協同效應，這樣資源便可進一步加以利用。
圖3 MPDV公司的制造集成平臺（MIP）
例2. 通過系統集成器和利用行業的關注來編制解決方案
企業B是一家機器制造生產廠家，該生產廠家有自己的金屬鑄造車間。傳統的生產(如安裝作業)要求能夠采用一個原先的制造執行系統(MES)，但是，因為企業B的客戶需要個性化合金機器零件，所以集成鑄造車間的流程是復雜的。由此，該企業的鑄造車間的運行應該采用該企業自行研發的IT系統。
在尋求一個適合的整體解決方案時，企業B找到了一個金屬加工的系統集成器S，該企業的客戶專用合金的使用對于該系統集成器無特別之處。遺憾的是，系統集成器S的安裝流程的配置中沒有制造執行系統(MES)功能。系統集成器借助于制造集成平臺(MIP)能夠與市場上可使用的安裝流程制造應用軟件(mApps)相連接，從而為企業B提供一個全面的技術解決方案。該方案一方面基于標準化的部件，另一方面精準的滿足了企業B的個性化需求。這樣，企業B便得到了一個符合未來需求的整體技術解決方案。該整體技術解決方案更加簡單，作為從制造執行系統(MES)在組合和鑄造車間的生產線方案(Insellosung)，該系統對模擬計算機輔助質量控制(CAQ)流程等其他流程制造應用軟件(mApps)是開放式的。
例3. 通過機器生產廠家的流程制造應用軟件(MAPPs)來提高生產效率
企業C已在很多生產部門全面利用制造集成平臺(MIP)?，F在是要在生產廠家M提供的新壓力鑄造機上引進利用制造集成平臺(MIP)。據稱，為了能夠監測重要數據，企業C 要完成生產廠家M提供的新壓力鑄造機與制造IT的連接。
在制造集成平臺(MIP)的基礎上，企業B現在能夠提供用于技術數據監測和圖像化以及用于調整數據自動化傳輸的制造應用軟件(mApps)。該制造應用軟件(mApps)可使客戶能夠在其制造集成平臺(MIP)上進行調準，并能夠立即與新的機器進行信息交換。這樣，企業C不僅能夠保護其自己的IT資源，與此同時還能夠更快的使新機器投入運行。
在很多情況下，未來的目的是要在努力實現標準化的基礎上的連接個性化的設備，也就是說，一個標準化的個性化軟件。為此目標，生產制造IT市場在逐步繼續向前發展。許多企業在中期還在使用傳統的制造執行系統(MES)時，對于生產制造IT第四代的需求已經明顯顯現。
這樣，生產制造企業將來可以選擇是否要利用一個制成的、通過市場檢驗的制造執行系統(MES)，或是要選擇一個第四代制造集成平臺(MIP)。在此，企業自己對相關IT技術訣竅和與之相關聯的工業4.0戰略則有著決定性的意義。
