贏合科技阮丹琳：智能工廠不是一蹴而就的革新 要從單機(jī)自動化做起
圖為深圳市贏合科技股份有限公司銷售副總?cè)畹ち兆髦黝}演講
11月16日，“2017’第二屆動力電池應(yīng)用國際峰會暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”在北京啟幕。本屆峰會由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會承辦，無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會人數(shù)超600人。
在智能制造分論壇上，贏合科技銷售副總?cè)畹ち兆髦黝}演講，就智能電池工廠及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入的探討。
以下為阮丹琳演講內(nèi)容：
大家好！我是贏合科技的阮丹琳。
我今天帶來的主題是解析智能電池工廠及未來發(fā)展探討。從三個方面來講一下，一個是何謂智能，一個是智能產(chǎn)線的未來發(fā)展，還有贏合在建設(shè)智能電池工廠的思考是什么。何謂智能？這是我找的汽車零部件的一個圖，我們鋰電池的產(chǎn)業(yè)也在朝這方向走，并且速度更快。智能工廠引入了大數(shù)據(jù)技術(shù)，對所有的生產(chǎn)過程進(jìn)行分析管理，在計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估以及優(yōu)化。最終將實(shí)現(xiàn)的是產(chǎn)線的自動化、互聯(lián)化。
生產(chǎn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化，生產(chǎn)文檔無紙化，生產(chǎn)過程透明化，生產(chǎn)現(xiàn)場無人化。現(xiàn)在我們的智能工廠的狀態(tài)是什么？我們現(xiàn)在生產(chǎn)設(shè)備在與單機(jī)以及所有聯(lián)網(wǎng)的平臺情況下，單機(jī)數(shù)據(jù)能夠上傳到系統(tǒng)中，了解我們生產(chǎn)過程的設(shè)備實(shí)際使用狀態(tài)，這就做到了生產(chǎn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化是來自于大量傳感器的應(yīng)用，進(jìn)入到我們系統(tǒng)中，使我們的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可是化。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理，使生產(chǎn)過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行批處理，使生產(chǎn)文檔無紙化。生產(chǎn)過程的透明化，來自于自動化水平的提高，使生產(chǎn)過程越來越透明，使人們在操作過程中越來越清晰的知道這個產(chǎn)品的制成過程中每個環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)是什么樣子的。生產(chǎn)現(xiàn)場無人化，對于整線的設(shè)備自動化的提升，現(xiàn)在的工廠究竟能做到什么樣的無人化程度？
我們進(jìn)入到下一個主題，智能產(chǎn)線的未來發(fā)展究竟是什么樣子？這一頁我寫的比較多，電池制造行業(yè)當(dāng)前的挑戰(zhàn)，屬于精密制造行業(yè)，對過程控制要求極其嚴(yán)格，必須進(jìn)行規(guī)范操作。還有電池組裝行業(yè)的生產(chǎn)自動化程度偏高，如果在制成過程中一旦出現(xiàn)問題，我們系統(tǒng)沒有監(jiān)測到的話，可能會出現(xiàn)問題。還有產(chǎn)品召回政策，我們的訂單何時交付，何處生產(chǎn)，如何確保產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品召回有什么對策？在我們設(shè)備制成過程中，通過跨系統(tǒng)并且跨工廠的溝通，能夠使我們的訂單在交付以及生產(chǎn)的時候得到一些信息處理方式。通過降低在制品，減少達(dá)到時間，減少不良品，能夠減少浪費(fèi)。通過降低人員差異性，降低制造過程差異性，自動過程防呆的措施，在這個過程中我們可以確認(rèn)我們通過這種方式可以去確保產(chǎn)品質(zhì)量的提升。完整的產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，保證了我們產(chǎn)品召回也可以清晰的知道我的產(chǎn)品從電極材料的投入到電池產(chǎn)出過程中整個過程電池實(shí)時生產(chǎn)的一個狀態(tài)。
這張是來自于工信部2016年發(fā)布的一個智能制造生產(chǎn)2016專項(xiàng)行動實(shí)施方案里頭的一個要求。這里頭是有五個數(shù)據(jù)的，一個是要求運(yùn)營成本降低20%，產(chǎn)品研制周期縮短20%，生產(chǎn)效率提升20%，產(chǎn)品不良率減低10%，能源利用率提高10%，有四點(diǎn)是跟設(shè)備強(qiáng)相關(guān)的。就像前面小伙伴們分享到的，設(shè)備單機(jī)效率的提升是提升我們生產(chǎn)效率的第一步。還有產(chǎn)品不良率的降低，我們所有的設(shè)備通過在線的傳感器，包括產(chǎn)品制成過程中有些監(jiān)控方式，并且這些監(jiān)控方式隨著產(chǎn)品的推進(jìn)過程中，這些監(jiān)測點(diǎn)變得越來越多，使得我們監(jiān)測環(huán)節(jié)以及解決方案提升速率比較快，減少了我們產(chǎn)品的不良率。還有能源利用率，因?yàn)橼A合在近兩年的時間里頭做了十幾條整包的產(chǎn)線，贏合有自己一些心得，在后面會提到。我們在能源利用這塊也比較有想法，自動化是智能化是未來鋰電設(shè)備發(fā)展方向，對工藝的柔和和自動化的穩(wěn)定性和提高有非常重要的作用。
這是我們動力電池智能工廠的要求，在鋰電池智能工廠，我在監(jiān)控我的產(chǎn)品，在什么樣的狀態(tài)下，這個設(shè)備已經(jīng)在管控過程中能實(shí)現(xiàn)的一點(diǎn)。還有在設(shè)備管理這一塊，我們現(xiàn)在的智能工廠正在朝這個方向在走。
自動化系統(tǒng)集成，一個是系統(tǒng)控制，我們通過驅(qū)動系統(tǒng)，人機(jī)界面、工業(yè)通信等等，完成了我們對智能工廠大腦的一個提升。通過我們的傳感器，射頻的技術(shù)，條碼技術(shù)，壓力傳感器、溫度傳感器，包括很多傳感器技術(shù)的使用和數(shù)據(jù)的提取，使我們智能工廠就像長了眼睛一樣，可以看得到整個制成過程中所有的點(diǎn)。再就是一個自動加工設(shè)備的使用，一個是我們的機(jī)器人還有我們的數(shù)控機(jī)床，在我們設(shè)備制成里頭去大量的使用，提升了我們所有單機(jī)設(shè)備零部件加工的精度。還有我們這幾年發(fā)展比較快的，自動化的加工設(shè)備，這幾年物流系統(tǒng)包括我們AGV在我們工廠里應(yīng)用也是日新月異的發(fā)展。
我們再來看一下商業(yè)目標(biāo)和制造目標(biāo)，這里頭的區(qū)別是什么？對鋰電池廠來說有四個訴求，一個是降低成本，避免來料浪費(fèi)。還有我想要提高綜合的設(shè)備效率，降低設(shè)備平均時間，提升產(chǎn)品品質(zhì)。再就是我要在這個過程中去優(yōu)化我的制造過程，極大的改善貫穿整個產(chǎn)品生命周期的制造過程。根據(jù)智能系統(tǒng)反饋，反過來改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)以及檢測。還有希望我的產(chǎn)品能夠更好的服務(wù)于我們鋰電池廠的客戶，比如它能夠及時響應(yīng)客戶的要求，并及時解決分析產(chǎn)品投訴等問題。對設(shè)備廠來說，我們在做一些什么事情呢？比如我們增加了很多的問題檢測點(diǎn)，包括一些時間檢測，盡早的報警，并且做到了一些預(yù)防性措施。閉環(huán)的控制，從問題發(fā)生的時候就開始分析，比如停機(jī)，分析停機(jī)的原因是什么，并且給出一個處理方案，關(guān)閉問題。這樣一個全程的閉環(huán)控制，最后輸出我是一個什么樣的解決問題的模型，給到我們的維修人員。通過統(tǒng)計(jì)過程中并且更高的分析工具，去發(fā)現(xiàn)這些問題，發(fā)現(xiàn)這些問題深層次的原理是什么，將這些隱藏的問題可視化，引導(dǎo)作業(yè)員或者維護(hù)工程師進(jìn)一步快速解決問題。通過長時間的歷史數(shù)據(jù)來建立問題的演化過程模型，在演化過程模型的位置依次來判斷即將有可能要發(fā)生的事情。比如可以預(yù)測機(jī)器手的生命周期等等，用到我們鋰電池行業(yè)，我們實(shí)際也有很多在設(shè)備上的易耗品，比如我們的模具，我們的切刀，可以通過我們一些集成數(shù)據(jù)的提取并且分析方式，及早判斷我這里面有沒有發(fā)生在原來生命周期里面有些形變的異點(diǎn)。
智能制造系統(tǒng)究竟有哪幾步，一個是問題發(fā)生，然后建立分析模型，解決問題，系統(tǒng)獲取經(jīng)驗(yàn)，通過這些獲取的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)了模型，以避免問題的再次發(fā)生。重點(diǎn)講一下智能制造系統(tǒng)很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)—機(jī)器學(xué)習(xí)，機(jī)器學(xué)習(xí)最早提出來是來自于通用電器，它可以改善我們的流程，使生產(chǎn)率整體提升20%，是整個工廠效益非常重要的一個環(huán)節(jié)。機(jī)器學(xué)習(xí)可以優(yōu)化我們的工程和財(cái)務(wù)，本來這兩個部門是不相關(guān)的部門，但是這兩個部門必須協(xié)作，機(jī)器學(xué)習(xí)可以優(yōu)化工廠以及需求方面的分析，使我們產(chǎn)品的工作流，價值鏈的決策，可以在這個過程中體現(xiàn)的更加明顯。
同時機(jī)器學(xué)習(xí)也是優(yōu)化了供應(yīng)鏈和創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)規(guī)模的一個理想手段，通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)，購買者和供應(yīng)商能夠更有效的進(jìn)行協(xié)作，減少庫存的一個情況，提高預(yù)測的準(zhǔn)確度，更好的滿足客戶的實(shí)踐要求。
我們講一下機(jī)器學(xué)習(xí)里頭對我們設(shè)備最重要的一個環(huán)節(jié)，我們設(shè)備里頭做到了機(jī)器學(xué)習(xí)，OEE的提升，作為鋰電池廠的領(lǐng)導(dǎo)們、同事們都會特別重視。舉個例子，我這個地方做了一個沖壓線OEE的舉例，我們監(jiān)測OEE下降到65%，在解決方案里頭，12個月過程中，持續(xù)性的向產(chǎn)線進(jìn)行一個數(shù)據(jù)的獲取。比如每15秒鐘從設(shè)備上收集15個操作參數(shù)，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行長時間的監(jiān)控和整合，以了解停機(jī)、報警發(fā)生的原因。
對于設(shè)備來說，隱藏問題的檢測，大概有下面幾個流程，是這樣實(shí)現(xiàn)的。我隨即拿了一張滾軋機(jī)的圖片，滾軋機(jī)給機(jī)器的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理。在這個過程中獲得一些特征，將這些特征數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類和分類，找出異常點(diǎn)，用可視化的方式呈現(xiàn)到員工面前，最后分析出這個問題的原因來自于哪里，并且去解決這些問題。對于這種設(shè)備來說，可以舉個例子，比如每隔五分鐘間隔性的去獲取一些數(shù)據(jù)快道，比如我獲取了速度、壓力、溫度、張力等等這些傳感器給到我的信號，在這些過程中我可以看到數(shù)據(jù)的變異，來更好的了解我的設(shè)備，對單機(jī)來說，它的設(shè)備制成發(fā)生一個什么樣的變化。
在這個過程中，我們可以看到，本來我數(shù)據(jù)快道里面這些綠色的點(diǎn)，應(yīng)該數(shù)據(jù)取到的一些點(diǎn)。可是當(dāng)取數(shù)據(jù)周期過程中，進(jìn)入到了黃色區(qū)間的時候，我們的機(jī)器就會對人進(jìn)行一個預(yù)警，這樣可以避免我們的設(shè)備進(jìn)入到紅色的環(huán)節(jié)里頭去，導(dǎo)致比較嚴(yán)重的設(shè)備故障而引起停機(jī)。對于整個工廠來說，機(jī)器與機(jī)器之間同類型設(shè)備非常多。對于單機(jī)數(shù)據(jù)提取，再把它放回到我們整個工廠來說，工廠同類型的設(shè)備，機(jī)器與機(jī)器之間有一個自比較的能力，控制機(jī)器之間的差異，性能更好的機(jī)器能夠自我報警，請求服務(wù)。
剛才講的是點(diǎn)，現(xiàn)在回到面上，所有的單機(jī)設(shè)備的信息，回到我們單機(jī)設(shè)備放到工廠里，工廠有自動化機(jī)器，有設(shè)備，最后回到了我們整個工廠聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)里。對于大數(shù)據(jù)機(jī)器人來說，所有的數(shù)據(jù)提取來源于底下所有數(shù)據(jù)的一個輸入。大數(shù)據(jù)的通用平臺，一個是來自于傳感器的導(dǎo)入，一個是來自于有可能產(chǎn)生的車間里頭的人員對于我們機(jī)器上面現(xiàn)在暫時還不能提取，或者制成過程中還不能提取的一些檢測數(shù)據(jù)，輸入到整個大數(shù)據(jù)的通用平臺里。再加上儀器儀表的監(jiān)控，使整個工廠形成一個完整的大數(shù)據(jù)的通用平臺。還有一個OEE的監(jiān)控，剛才我反復(fù)講到這一點(diǎn)，OEE是一個綜合指標(biāo)，85%是現(xiàn)在世界級的機(jī)器的OEE的性能水平，而現(xiàn)在國內(nèi)工廠大部分停留在65%左右。
我們來看一下贏合，贏合助力建設(shè)智能電池工廠。智能工廠不是一場突然而至的革命，也不是一蹴而就的革新。贏合集團(tuán)將新技術(shù)的研發(fā)和不斷優(yōu)化改進(jìn)融合到自己的企業(yè)里，自動化、信息化、智能化符合贏合邏輯的下一步，我們建立智慧工程模型，為智能電池工廠的建設(shè)提供最大助力。我拿出贏合的一款機(jī)器跟大家分享，可以做到低張力的控制，我們研發(fā)了超薄的貼膠，做到高能量密度，盡可能減少在空間中的一些浪費(fèi)。
贏合的解決方案，有120天的交鑰匙工程。我希望贏合協(xié)助電池工廠來建設(shè)一個整線的鋰電池設(shè)備，同時同步了完成信息化、自動化、智能化、無人化、隧道化。比如對于自動化的單機(jī)來說，是贏合本來應(yīng)該做到的一個任務(wù)。我們近兩年收購雅康，收購國內(nèi)的一些比較優(yōu)質(zhì)的設(shè)備廠家，使我們的自動化單機(jī)水平得到長足的進(jìn)步。同時在整線工廠解決方案，共同打造一個整線的解決方案給到我們客戶，所以能做到120天的一個交鑰匙工程。謝謝大家！
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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