在全球競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的制造行業(yè)中，每一分鐘、每一克原料和每千瓦時(shí)的能耗都會(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)成本造成影響。Wienerberger 集團(tuán)數(shù)十年來一直面臨著這個(gè)挑戰(zhàn)。最近，這家國際領(lǐng)先的創(chuàng)新建筑材料和基礎(chǔ)設(shè)施解決方案生產(chǎn)商以及全球最大磚瓦生產(chǎn)商采用 TwinCAT 和“Data Agent 技術(shù)”實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)。在全面實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，集團(tuán)每天需要將數(shù)百萬個(gè)測(cè)量值發(fā)送至云端進(jìn)行分析，以便公司的所有層面都能夠獲取有效數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，從而能夠有針對(duì)性地制定優(yōu)化措施。

　　TwinCAT 3 IoT Data Agent

　　為 Wienerberger 集團(tuán)的數(shù)據(jù)池提供技術(shù)支撐

　　節(jié)能建筑、安全的下水道系統(tǒng)、更具吸引力的公共空間：Wienerberger 集團(tuán)的專業(yè)知識(shí)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域。這家磚瓦、管道系統(tǒng)和鋪磚機(jī)生產(chǎn)商創(chuàng)建于 1819 年，總部設(shè)在維也納，200 多年來一直成功地推動(dòng)著建筑業(yè)的發(fā)展。集團(tuán)在全球 29 個(gè)國家擁有 197 個(gè)生產(chǎn)基地，是國際領(lǐng)先的建筑材料和基礎(chǔ)設(shè)施解決方案供應(yīng)商之一。最近，集團(tuán)推出了全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措，以便在全球化競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天也能捍衛(wèi)他們的領(lǐng)先地位。一方面，它旨在推進(jìn)智能產(chǎn)品(例如，用于收集水位或降雨量數(shù)據(jù)的塑料管)的生產(chǎn)制造以及新的數(shù)字業(yè)務(wù)模式的發(fā)展。另一方面，集團(tuán)正在盡其所能地提升每個(gè)生產(chǎn)基地的數(shù)據(jù)透明度。

　　從數(shù)字孿生到高效運(yùn)營

　　“我們的愿景是為每條生產(chǎn)線創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字孿生體，在其中存儲(chǔ)生產(chǎn)過程、規(guī)劃和質(zhì)量數(shù)據(jù)，以及詳細(xì)的系統(tǒng)操作人員的培訓(xùn)課程信息等?！盬ienerberger 集團(tuán)子公司 Pipelife 的高效運(yùn)營制造官 Roy Sibbald 解釋道。最終，他需要了解每一分鐘的生產(chǎn)情況，以及每一分鐘是否得到高效利用?！叭绻麤]有得到高效利用，這一分鐘時(shí)間就被浪費(fèi)了。這同樣也適用于我們使用的每一克原材料。這是否變成為我們可以銷售的產(chǎn)品?在它身上發(fā)生了什么問題?所有這些問題的準(zhǔn)確答案都具有巨大的價(jià)值?！盧oy Sibbald 解釋說道。據(jù) Wienerberger 集團(tuán) IT 戰(zhàn)略、創(chuàng)新和項(xiàng)目主管 Manfred Heger 所述，Roy Sibbald 為推進(jìn)生產(chǎn)環(huán)境的數(shù)字化轉(zhuǎn)型做出了重要貢獻(xiàn)。

　　位于維也納新村的 Pipelife 公司與解決方案供應(yīng)商 TietoEVRY 和 HEAP 工程有限公司以及倍福共同開發(fā)的 21 號(hào)和 26 號(hào)擠出生產(chǎn)線入選解決方案概念驗(yàn)證項(xiàng)目。對(duì)質(zhì)量有特殊要求的塑料管就是在這些生產(chǎn)線上生產(chǎn)的。“我們需要采集壁厚、橢圓度、離心率、每米公斤數(shù)、鋸切脈沖等數(shù)據(jù)?！盩ietoEVRY 公司高級(jí)業(yè)務(wù)顧問 Andreas Roither-Voigt 在描述其中一個(gè)生產(chǎn)過程時(shí)說道，除此之外，還必須找出對(duì)應(yīng)尺寸切割哪些管道，何時(shí)進(jìn)行切割，以及是否真正做到了精度達(dá)到一毫米。這些測(cè)量任務(wù)通過倍福的 EtherCAT 端子模塊 EL1512 和 EL5151 實(shí)現(xiàn)。“一個(gè) I/O 端子模塊可以直接連接編碼器，另一個(gè)模塊則實(shí)時(shí)傳輸當(dāng)前的計(jì)數(shù)器讀數(shù)，以便在 TwinCAT 軟件中計(jì)算管道長度，所有這一切都在邊緣網(wǎng)關(guān)上?！边@位控制工程師解釋說道。

　　最終用戶、系統(tǒng)供應(yīng)商與倍福專家團(tuán)隊(duì)之間的良好合作是成功的關(guān)鍵，尤其是像這樣的綜合性項(xiàng)目。

　　格勞博的點(diǎn)擊定子(右)包含多個(gè)由發(fā)卡式繞組組成的繞組輪轂(左)

　　工業(yè) PC 用作邊緣控制設(shè)備

　　同時(shí)，每天有來自 Wienerberger 集團(tuán)不同工廠的數(shù)百萬條數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在云端，用于分析。它們都配備了準(zhǔn)確無誤的工廠、生產(chǎn)線和設(shè)備類型代碼，以便明確分配傳輸過來的信號(hào)。“我們聯(lián)合起來創(chuàng)建了一個(gè)‘單向可信源(Single Source of Truth)’，實(shí)現(xiàn)了公司的‘所有相關(guān)數(shù)據(jù)總是在線’的愿景?！边@樣可以確保最終為每個(gè)用戶提供與他或她相關(guān)的信息。“無論數(shù)據(jù)科學(xué)家是否計(jì)劃將原始數(shù)據(jù)用作機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入，或者這些數(shù)據(jù)已經(jīng)被合并和/或集中在一起，以便整合到各個(gè)報(bào)表工具，這些數(shù)據(jù)在任何情況下都必須是完整和正確的?！盩ietoEVRY 公司物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)顧問 Manuel Hausjell 強(qiáng)調(diào)道。

　　因此，項(xiàng)目管理者已經(jīng)規(guī)定將所有設(shè)備集成到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，并將此方式作為標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。倍福的超緊湊型工業(yè) PC C6030 用作云端 Azure IoT Hub 的“安全守衛(wèi)員”，起著核心作用，它的設(shè)計(jì)緊湊，并搭載多核處理器(每個(gè)內(nèi)核主頻高達(dá) 3.6 GHz)，非常適合用作邊緣控制設(shè)備，HEAP Engineering 公司總經(jīng)理 Lukas Pechhacker 解釋道：“這就是基于 PC 的控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，控制設(shè)備可以根據(jù)要求進(jìn)行擴(kuò)展，并為現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理提供足夠的性能儲(chǔ)備。以卷繞機(jī)為例，采樣時(shí)間間隔在毫秒級(jí)范圍內(nèi)。因此必須使用邊緣計(jì)算，將其轉(zhuǎn)化為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，以保證傳向云端的信息在控制中?！?/p>

　　配備 TwinCAT 3 IoT Data Agent 的 C6030 通常要承擔(dān)很多“解釋器”的職能：一方面，它使用 TwinCAT ADS 和 OPC UA 在不同年代和不同來源的設(shè)備之間建立通信橋梁，另一方面，它又可以充當(dāng)通往云端的網(wǎng)關(guān)?！拔覀?cè)谌?29 個(gè)國家共有 197 座工廠，每座工廠之間的生產(chǎn)環(huán)境都有很大差異，使用的協(xié)議也非常多，而這些協(xié)議必須遵循一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)。在一些情況下，需要將 EtherCAT 端子模塊 EL6001 用作 RS232 串口，以建立所需的連接;在其它情況下，這需要通過 OPC UA 實(shí)現(xiàn)?！盠ukas Pechhacker 解釋說道。

　　通過倍福 PS 系列電源產(chǎn)品(右)供電的 C6030 超緊湊型工業(yè) PC(左)用作邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，起著核心作用

　　完美的團(tuán)隊(duì)協(xié)作

　　作為倍福的解決方案供應(yīng)商，HEAP Engineering 和 TietoEVRY 都了解如何能夠充分利用基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)。“我們項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人都可以互相信任，每個(gè)人都完全清楚對(duì)方正在做什么，而且在做任何事情時(shí)都能著眼全局。”Manfred Heger 稱贊道。由于新冠疫情對(duì)相關(guān)的國際出行限制，位于瑞典和荷蘭的兩座工廠甚至被遠(yuǎn)程連接到 loT 網(wǎng)絡(luò)上。“當(dāng)?shù)氐碾姽ぬ峁┝擞嘘P(guān)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。然后我們從倍福訂購了所需的組件，并由 HEAP Engineering 公司進(jìn)行預(yù)配置，以便在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的即插即用連接。然后 HEAP Engineering 公司重新介入，通過安全可靠的遠(yuǎn)程連接進(jìn)行最后的配置，我們?cè)谠贫嗽O(shè)定好合適的路線或進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查?！盩ietoEVRY 員工 Manuel Hausjell 在描述三方的完美合作時(shí)說道。

　　“我們每天都會(huì)萌發(fā)一些新的想法，想著我們還能夠做些什么改善我們工廠的日常運(yùn)營，在各個(gè)工廠之間建立一個(gè)基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)，支持預(yù)測(cè)性維護(hù)，減少資源的使用等等?！盧oy Sibbald 說道，他很清楚，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)持續(xù)發(fā)展的過程?！爸挥袑?duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的對(duì)比分析，才能真正實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。而我們系統(tǒng)最大的魅力就在于，它很容易擴(kuò)展和升級(jí)。”這位高效運(yùn)營制造官總結(jié)說道。此外，電流互感器被越來越多地布署在生產(chǎn)設(shè)施中，畢竟每一分鐘、每一克原料和每千瓦時(shí)的能耗都很重要。因此，項(xiàng)目也為減少二氧化碳以及原材料消耗和能源使用的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)做出了重要貢獻(xiàn)。而我們隨后實(shí)施的二維碼識(shí)別很好地說明了已安裝的解決方案的適應(yīng)性和靈活性?！拔覀兯枰龅闹皇羌せ罟I(yè) PC 上的視覺軟件授權(quán)許可，通過以太網(wǎng)連接相機(jī)，即可擴(kuò)展 TwinCAT Vision 的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，使其包括實(shí)時(shí)的圖像處理功能。當(dāng)然，已經(jīng)讀取的二維碼可以通過 TwinCAT IoT Data Agent 傳輸至云端。這些數(shù)據(jù)也可以提供給 MES 和 ERP 系統(tǒng)使用?！北陡＞S也納銷售辦事處負(fù)責(zé)人 Balazs Bezeczky 說道。