工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器行業(yè)的可靠性

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器行業(yè)的可靠性-藤倉(cāng)自動(dòng)化

在工業(yè)過(guò)程中，一臺(tái)停機(jī)機(jī)器會(huì)影響整個(gè)供應(yīng)鏈。本文討論了機(jī)器可靠性及其在工業(yè)自動(dòng)化中的重要性。在復(fù)雜的制造過(guò)程中，機(jī)器和子系統(tǒng)相互依賴才能順利運(yùn)行。其中一臺(tái)機(jī)器的停機(jī)將影響工廠的總產(chǎn)量。

這是遵循準(zhǔn)時(shí)制(JIT)方法的運(yùn)營(yíng)中的一個(gè)重大問題。當(dāng)一臺(tái)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，下游的所有流程都會(huì)受到影響。它還會(huì)導(dǎo)致瓶頸并在上游造成阻塞。擁有在整個(gè)預(yù)定運(yùn)行時(shí)間內(nèi)按預(yù)期工作的可靠機(jī)器至關(guān)重要。這就是機(jī)器可靠性的用武之地。

　　一、機(jī)器可靠性

機(jī)器以所需的輸出特性運(yùn)行而無(wú)故障或停機(jī)的能力被稱為機(jī)器可靠性。它以機(jī)器無(wú)故障運(yùn)行的時(shí)間占機(jī)器總計(jì)劃時(shí)間的百分比來(lái)衡量。

機(jī)器可靠性=（機(jī)器無(wú)故障運(yùn)行的實(shí)際持續(xù)時(shí)間/計(jì)劃的總運(yùn)行時(shí)間）*100

具有100%可靠性的機(jī)器是理想的，但在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)可能難以實(shí)現(xiàn)。因此，需要能夠在預(yù)定運(yùn)行期間的大部分時(shí)間內(nèi)運(yùn)行的機(jī)器。在比較來(lái)自兩個(gè)不同OEM的機(jī)器時(shí)，最好選擇可靠性最高的機(jī)器。

　　二、機(jī)器可靠性的重要性

最近的全球事件表明供應(yīng)鏈?zhǔn)嵌嗝创嗳?。政府?qiáng)制實(shí)施的封鎖導(dǎo)致供應(yīng)短缺和商品價(jià)格上漲。一艘無(wú)法通過(guò)蘇伊士運(yùn)河的船只造成了交通擁堵，造成了數(shù)十億美元的損失。

半導(dǎo)體工業(yè)制造的不同種類芯片的制造之間的轉(zhuǎn)換困難正在造成巨大的芯片短缺。這反過(guò)來(lái)又會(huì)影響許多商品的生產(chǎn)，從工業(yè)傳感器到日常汽車。

工廠中的機(jī)器是各自全球供應(yīng)鏈的一部分，可能會(huì)導(dǎo)致波及整個(gè)經(jīng)濟(jì)的連鎖反應(yīng)。幾乎所有的生產(chǎn)過(guò)程都依賴于亨利福特帶來(lái)的現(xiàn)代化裝配線。裝配線的基本原則是一個(gè)工位或一臺(tái)機(jī)器專門完成一項(xiàng)特定任務(wù)，這意味著只有完成特定任務(wù)后才能完成下游的所有流程。

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以組裝汽車為例。必須在所有內(nèi)飾件都裝配好后才能安裝車門，否則在裝配內(nèi)飾件時(shí)車門會(huì)妨礙操作。如果協(xié)助安裝內(nèi)部組件的機(jī)械臂出現(xiàn)故障，則整個(gè)過(guò)程必須停止。機(jī)械臂下游的任務(wù)將不會(huì)收到任何新工作，并且將處于空閑狀態(tài)。另一方面，上游的流程仍然可以運(yùn)作，上游的裝配線將生產(chǎn)過(guò)剩。這會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)延遲，并且在故障機(jī)械臂修復(fù)之前，工廠將無(wú)法達(dá)到其預(yù)期的產(chǎn)量水平。

　　三、自動(dòng)化和機(jī)器可靠性

工廠或制造設(shè)施中的大多數(shù)錯(cuò)誤都是由人為錯(cuò)誤造成的。對(duì)于機(jī)器故障的原因也是如此。在經(jīng)歷的所有停機(jī)時(shí)間中，幾乎有四分之一可以通過(guò)某種方式歸因于人為錯(cuò)誤。更多的人參與機(jī)器的操作會(huì)導(dǎo)致更多的潛在故障。

工業(yè)3.0的改進(jìn)使自動(dòng)化成為所有工業(yè)活動(dòng)的前沿。這意味著工廠的操作可以使用所需的操作邏輯運(yùn)行，從而減少操作條件和輸出的可變性。人類將更少地參與生產(chǎn)過(guò)程。在生產(chǎn)環(huán)境中采取的任何操作都屬于以下功能。（1）監(jiān)視器（2）建議（3）決定（4）實(shí)施

這些中的每一個(gè)都可以由計(jì)算機(jī)或人來(lái)完成。隨著計(jì)算機(jī)完成更多這些功能，自動(dòng)化水平更高，從而消除了人為的可變性和錯(cuò)誤。操作會(huì)根據(jù)算法順利運(yùn)行，減少麻煩。這將在短期和長(zhǎng)期內(nèi)提高機(jī)器的可靠性。

　　四、適得其反的自動(dòng)化

自動(dòng)化帶來(lái)了流程改進(jìn)，從而降低了成本并提高了運(yùn)營(yíng)效率。自動(dòng)化水平的提高將改進(jìn)流程。機(jī)器可靠性隨著自動(dòng)化水平的提高而提高，但這種關(guān)系不是線性的。

為了提高工廠或工廠的成本效率，通常需要流程改進(jìn)和提高機(jī)器可靠性。自動(dòng)化流程是有代價(jià)的。但達(dá)到一定程度后，自動(dòng)化的成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)收益。從那里開始，更高水平自動(dòng)化的成本將對(duì)工廠的盈利能力產(chǎn)生負(fù)面影響。這是行動(dòng)中的收益遞減規(guī)律。有時(shí)，由于當(dāng)前技術(shù)的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的自動(dòng)化水平。最近在現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)例子是生產(chǎn)Model 3的特斯拉工廠。它的延遲超出了管理層和投資者的預(yù)期。這是因?yàn)閾碛幸粋€(gè)完全自動(dòng)化的汽車生產(chǎn)設(shè)施。使用當(dāng)前技術(shù)無(wú)法經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水平，這導(dǎo)致自動(dòng)化規(guī)?？s小以完成項(xiàng)目。

未來(lái)的機(jī)器可靠性

工業(yè)4.0帶來(lái)了與在生產(chǎn)中使用數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。由于現(xiàn)代算法和促進(jìn)它們的計(jì)算能力，數(shù)據(jù)被認(rèn)為是21世紀(jì)的石油。在物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)（IIoT）將在所有生產(chǎn)環(huán)境是共同的。所有設(shè)備和組件都將配備傳感器，能夠測(cè)量和存儲(chǔ)其操作的所有相關(guān)物理屬性。他們還將能夠通過(guò)具有大帶寬的低延遲網(wǎng)絡(luò)中繼此信息。這將產(chǎn)生大量運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，其中包含對(duì)工廠運(yùn)營(yíng)的重要洞察。

將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并帶走是不夠的；來(lái)自一家工廠的數(shù)據(jù)每天可能達(dá)到TB級(jí)。人類無(wú)法分析生成的大量數(shù)據(jù)以獲得可操作的見解。人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)算法可用于從原始數(shù)據(jù)中提取洞察力。這可用于改進(jìn)流程、降低成本和制定替代行動(dòng)方案。

人工智能的應(yīng)用還有助于進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。維護(hù)活動(dòng)將在實(shí)際故障發(fā)生之前完成，而不是被動(dòng)維護(hù)。現(xiàn)代算法將預(yù)測(cè)故障的發(fā)生，并且可以進(jìn)行干預(yù)以避免它。這將提高機(jī)器的可靠性。

下一步將是實(shí)施數(shù)字孿生。在這里，來(lái)自同一OEM的所有機(jī)器的數(shù)據(jù)將有一個(gè)雙胞胎駐留在云中，使用最先進(jìn)的算法和處理器。來(lái)自一臺(tái)機(jī)器的數(shù)據(jù)可用于改善全球另一臺(tái)機(jī)器的操作。在這種設(shè)置中，對(duì)黑天鵝事件的響應(yīng)也會(huì)更快。

自動(dòng)化減少了生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人工的需求，從而提高了機(jī)器的可靠性。然而，自動(dòng)化過(guò)度驅(qū)動(dòng)可能會(huì)達(dá)到收益遞減的程度，并可能適得其反。使用數(shù)據(jù)是一種在不增加自動(dòng)化的情況下提高機(jī)器可靠性的橫向方法。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和相關(guān)技術(shù)有助于預(yù)測(cè)性維護(hù)、運(yùn)營(yíng)改進(jìn)和成本降低。數(shù)據(jù)將成為工業(yè)環(huán)境中流程改進(jìn)的下一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。
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　　審核編輯：鄢孟繁