1 從終端用戶視角看塑料機械的挑戰(zhàn)

　　彼得 .德魯克曾經(jīng)說：“動蕩時代最大的風(fēng)險不是動蕩本身，而是企圖以昨天的邏輯來應(yīng)對動蕩”。人們常用 “VUCA”來形容我們所處的時代 -對于制造業(yè)同樣如此， 經(jīng)歷了改革開放40余年的高速發(fā)展，把握著時代的脈搏， 企業(yè)從小做大。但是，過去依靠單——產(chǎn)品，以及低價競 爭的低盈利，高周轉(zhuǎn)，在快速變化的時代，使得企業(yè)面臨 著非常艱難的生存。貿(mào)易政策的突變、融資、銀行利率、 市場需求的波動等等因素經(jīng)常會讓企業(yè)陷入危機之中。中 國制造業(yè)必須走“高質(zhì)量發(fā)展”的道路，這就要求不斷以 “用戶需求為導(dǎo)向”的產(chǎn)品研發(fā)，提升企業(yè)自身的技術(shù)與 運營護城河，以跨界融合提升差異化競爭力，確保在變化中，仍舊可以獲得長期的企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。而這一切，就 像彼得 .德魯克所說，  需要改變過往的發(fā)展邏輯，  而邁向 新的發(fā)展道路。

　　當(dāng)然，對于制造業(yè)不變的是“穩(wěn)定的高品質(zhì)”產(chǎn)品生 產(chǎn)，而除此之外，用戶的需求也變得更為多樣—— 而復(fù)雜問題，需要化解為簡單的細(xì)分問題來解決。

　　塑料工業(yè)作為一個傳統(tǒng)領(lǐng)域，隨著消費升級，對于 產(chǎn)品的品質(zhì)、功能性設(shè)計也提出了更高的要求。另外，也隨著新材料，以及新興領(lǐng)域如電動汽車、光伏、鋰電、燃 料電池、醫(yī)療器械等快速成長也面臨著新機遇。而塑料機械，必須敏銳把握市場的需求變化，以及橫向科技的發(fā)展，以跨界融合創(chuàng)新來解決用戶問題。

　　(1)讓機器具有自適應(yīng)能力?

　　對于塑料工業(yè)，首要的挑戰(zhàn)在于產(chǎn)品越來越多的多樣 性需求，這使得設(shè)備如何具有自適應(yīng)能力，才能快速適應(yīng) 制品的規(guī)格變化，以及快速的調(diào)整能力，其中包括：

　　? 如何開發(fā)自適應(yīng)工藝的機器，實現(xiàn)一機多用?

　　? 如何降低新產(chǎn)品生產(chǎn)的開機浪費?

　　? 如何讓機器更智能，以降低技師經(jīng)驗的依賴?

　　? 如何提供自適應(yīng)能力?

　　? 在機器研發(fā)中如何去面對材料的變化?

　　? 如何快速的機器出廠測試?

　　(2)如何賦予機器數(shù)字化能力融入到工廠?

　　對用戶來說，注塑機已然不再是過去的傳統(tǒng)單機生 產(chǎn)，它必然會融入到各個制造領(lǐng)域。在不同的工廠，注塑 機需要與其它設(shè)備構(gòu)成協(xié)同的產(chǎn)線，  通過機器人/AGV/柔 性輸送線連接到其它生產(chǎn)單元。

　　這意味著，塑料機械不再獨立存在，而必須有快速融 入工廠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、軟件接口標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、數(shù)據(jù)框架 與存儲、分析所需的數(shù)字化提供能力。

　　(3)遠(yuǎn)程的診斷與互聯(lián)

　　中國的塑機產(chǎn)業(yè)在全球有著巨大影響力 —— 這意味 著，  大量遠(yuǎn)銷到全球各地。而這將使得服務(wù)變得壓力倍 增。如何讓設(shè)備被以最便捷、又安全的方式連接，并借助 于無所不在的網(wǎng)絡(luò)資源來快速定位問題，并能夠提供程序 的遠(yuǎn)程修改、上傳、下載。這對于用戶來說，也是非常有 吸引力，而對于自己也同樣大幅降低成本的。

　　(4)設(shè)備能效

　　由于塑料工業(yè)都需要大量的加熱控制，以及傳動所需 的動力，這使得本身的能耗也成為了終端生產(chǎn)企業(yè)考量的 關(guān)鍵點。在制品的每個1%的能耗，都會累積出巨大的成 本，而換言之，更好的系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，則可以為用戶帶來 額外的“利潤回報”，因此，電氣控制傳動系統(tǒng)的能耗控 制就變得重要。

　　(5)材料節(jié)省

　　塑料工業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍往往很小，幾秒鐘就會一個產(chǎn)品 被注射成型，每分鐘數(shù)百米的薄膜生產(chǎn)，每小時成百上千 個瓶子的生產(chǎn)，即使是1%的材料節(jié)省一年都會累積出一 個驚人的數(shù)字。

　　高端制造業(yè)的用戶，具有非常強的ROI，以及設(shè)備 OEE評價能力。因此，  對于高質(zhì)量的用戶，  他們會給出真 正的評價，一個好的機器究竟能帶來的回報是什么?而什 么是值得采購的設(shè)備?這往往在一個精密的計算中，并非 是價格越低越好—— 很多時候，價格高只是一個謝絕的理 由，而非真相。

　　2 塑料工業(yè)的數(shù)字化

　　(1)基礎(chǔ)互聯(lián)OPC UA | EUROMAP

　　數(shù)字化首要在于連接，這包含了設(shè)備間和設(shè)備與生產(chǎn) 管理系統(tǒng)間的連接。貝加萊是最早EUROMAP規(guī)范的主要 推動者，也是積極參與者。在貝加萊系統(tǒng)中，嵌入了多種 EUROMAP規(guī)范。如EUROMAP  67 -基于信號的物理連 接，而EUROMAP  77則定義了通過OPC  UA標(biāo)準(zhǔn)的注塑 機與機械、上位MES之間的數(shù)據(jù)交互，包括基于管理殼的 數(shù)據(jù)交互，  EUROMAP  79則定義了注塑機與機器人的連 接能力。EUROMAP  83則是基本的通用類型的定義，對 于擠出EUROMAP 63/84等規(guī)約的滿足。

　　(2)EUROMAP 79——注塑機與機器人的交互

　　在EUROMAP  79中定義了注塑機與機器人如何進行 交互，圖3即是一個比較直觀的表達來體現(xiàn)注塑機與機器 人之間為了協(xié)同工作所需的信息。

　　通過滿足OPC  UA統(tǒng)一架構(gòu)的EUROMAP行業(yè)規(guī)約， 貝加萊可以讓用戶的機器快速被管理系統(tǒng)訪問，通過標(biāo)準(zhǔn) 以太網(wǎng)也可以獲得毫秒級的數(shù)據(jù)連接能力。

　　(3)設(shè)備到工廠的數(shù)字化應(yīng)用能力

　　在貝加萊的mapp軟件模塊中，為機器融入工廠提供了眾多的數(shù)字化能力。

　　? mappSQL -用于支持開放的數(shù)據(jù)庫查詢;

　　? mappVIEW;更易于理解的機器操作與用戶管理;

　　? mappData -讓數(shù)據(jù)被有效的訪問;

　　? mappBackup -數(shù)據(jù)備份;

　　?  mappAudit- 審計追蹤，例如滿足制藥行業(yè)所需的 21CFR Part11;

　　?  mappRecipe -配方的管理，并可通過OPC  UA與 MES/ERP的工藝參數(shù)下發(fā)匹配;

　　?  mappUser-管理用戶的權(quán)限和訪問，并可以為不 同人員提供管理權(quán)限的不同(如操作員、工程師、電氣工 程師、工藝工程師、工廠經(jīng)理);

　　? mappReport-可生成被辦公系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)報告。

　　(4)安全的遠(yuǎn)程診斷與維護技術(shù)

　　設(shè)備數(shù)字化的另一個基本能力則是遠(yuǎn)程的診斷與維護 技術(shù)，貝加萊通過安裝于本地的Link  Manager經(jīng)由在云 端架構(gòu)的服務(wù)器(GateManager)，可以連接現(xiàn)場的機 器(SiteManager)，如圖5所示。

　　其實，我們可以通過各種云(如阿里云、華為云、亞 馬遜、微軟Azure等)  來進行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)訪問—— 建立安 全的連接通道，這確保數(shù)據(jù)與程序的安全。

　　3 塑料機械智能化的實現(xiàn)

　　不僅在塑料工業(yè)，其實，每個產(chǎn)業(yè)都會存在這樣的迫 切訴求，即，機器如何能夠具有自我的判斷力，根據(jù)生產(chǎn)來降低應(yīng)用。

　　(1)智能稱重與配料系統(tǒng)

　　對于擠出、注塑等眾多領(lǐng)域，稱重系統(tǒng)需要在材料成 本與品質(zhì)間進行平衡，而更為智能的系統(tǒng)，能夠高速響應(yīng)工藝制程的材料所需。貝加萊稱重算法針對多種模式(稱 重，失重和混合模式)等多種場景。

　　智能算法，能夠為不同的制造規(guī)格提供自適應(yīng)的稱重參數(shù)匹配，快速實現(xiàn)稱重的精準(zhǔn)、高效。

　　(2)智能開合模

　　對于開合模來說，它的復(fù)雜性在于如何讓機器根據(jù) 產(chǎn)品的變化，能夠形成不同的開合模運動控制曲線的設(shè)定 與精準(zhǔn)執(zhí)行。而另一方面，隨著產(chǎn)品的復(fù)雜性，以及機器本身的液壓、機電傳動的結(jié)構(gòu)變化，這使得它變得比較復(fù) 雜，往往需要由經(jīng)驗豐富的師傅來進行配置，而這又使得 它依賴于人的經(jīng)驗，而帶來不確定性，尤其對于批量小， 不良品率放大會影響產(chǎn)品的成本。

　　貝加萊的控制系統(tǒng)，具有算法設(shè)計能力，不僅是基于 高級語言的算法設(shè)計能力，也可以基于學(xué)習(xí)模式來進行參 數(shù)學(xué)習(xí)，通過對多次的師傅的經(jīng)驗學(xué)習(xí)，機器可以獲得自 己的最佳參數(shù)收斂，并且，它是一個不斷迭代的系統(tǒng)。

　　在硬件上 ，它依 賴于 高性能 計算 的P a nel  P C 的 Hypervisor能力，可以運行Windows/Linux系統(tǒng)，在軟件上可以通過C/C++或通過exOS來實現(xiàn)Linux下訓(xùn)練模 型與機器的交互。

　　(3)預(yù)測性維護技術(shù)

　　貝加萊的智能故障診斷系統(tǒng)，可以用于重值設(shè) 備的故障預(yù)測。通過預(yù)測性維護，可以實現(xiàn)以下功能：

　　? 在機器組裝階段對安裝進行分析;

　　? 對機器的故障進行早期定位;

　　? 延長設(shè)備的綜合使用壽命;

　　? 降低用戶非計劃“宕機”帶來的損害。

　　(4)智能溫控中蘊含的節(jié)能力量

　　在貝加萊的工藝閉環(huán)控制模塊中mappTemprature不 僅可以確保良好的溫度斜坡跟蹤，快速的溫度調(diào)節(jié)能力， 在節(jié)能方面，也同樣具有非常巧妙的設(shè)計。

　　貝加萊的mappTemperature溫控功能可以實現(xiàn)以下 節(jié)能效果：

　　? 降低輸入端波動帶來不必要的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)節(jié)能;

　　? 解耦算法消除多溫區(qū)干擾，達到有效節(jié)能;

　　? 精準(zhǔn)溫度軌跡控制，保證品質(zhì)與節(jié)能效果;

　　? 前饋提升響應(yīng)速度并提高能源效率;

　　? 合理的加熱/冷卻匹配策略，消除內(nèi)耗。

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