未来智能气动：通往更高效率，更高生产率的门户

                   智能气动：通往更高效率，更高生产率的门户

2021年3月10日

       开放灵活的IIoT系统可以查明泄漏和故障，减少停机时间，提高吞吐量并终改从食品和饮料加工到包装产品和工厂自动化，制造设施都在转向智能气动装置以提高能源效率。在压缩空气系统中，仅几个百分点的改善就可以智能气动可以提供的不仅仅是节能。通过从以前的“非智能”阀门，气瓶和空气处理装置中收集过程数据，硬件和软件的协同作用可以发掘洞察力，从而减少停机时间，缩短周期时间并提高整体生产率。
实际挑战
在气动系统中，部件容易磨损，可能导致泄漏。随着时间的流逝，这种泄漏将增加，导致过多的能源使用，更高的运营成本和更大的碳足迹。实际上，由于泄漏，平均每个制造厂每年浪费多达35％的压缩空气，而更大的泄漏会导致大量的能量损失，更多的机器停机时间和增加的成本。我们已经看到一些工厂每年每台机器的损失超过50,000美元！

对于许多操作员而言，识别和解决压缩空气系统中的损失也可能影响他们的整体设备效率（OEE），因为空气泄漏通常是其他性能问题的迹象。

OEE是制造过程中生产率的“实践”度量。从本质上讲，它确定了真正有效的计划生产时间的百分比。OEE可由以下变量确定：

可用性：这是机器的正常运行时间。该流程在计划的生产时间内是否连续运行？

性能：这方面与机器的速度有关。流程是否运行得尽可能快且没有缓慢的周期？

质量：这与终产品有关，它可能会受到组件磨损以及机器性能差或不稳定的影响。生产中是否没有缺陷和返工？

智能气动与可编程和可扩展的开放软件平台相结合，确保精心设计的监控系统可以随着未来的需求和期望而增长。
OEE分数为100％代表了完美的生产：一台机器只尽可能快地制造出好零件，而没有停机时间。可用性，性能或质量方面的任何不足都会降低OEE总体得分。85％的分数被认为是世界的，许多制造商认为这是一个适当的长期目标。

艾默生（Emerson）气动系统专家的研究表明，典型包装生产线的OEE仅为大约45％至55％。好消息：有足够的机会进行改进。显然，那些以设计能力或接近设计能力运行的系统比那些没有设计能力的系统更节能，更有利可图。但是，要真正了解可以在何处获得效率并降低成本，就必须将生产率化到单个机器级别。

智能气动的机会
工业物联网（IIoT）正在*改变制造，包装和相关加工行业，并正在将数字化转型带入几乎任何规模的气动操作中。通过这种转换，操作员可以从气动和其他机器元件中捕获和处理数据，从而获得新的生产见解。

AVENTICS AF2流量传感器提供了有关气流的实时洞察，同时还捕获了进料管线中的压力和温度数据。 
例如，压缩空气优化是一种由IIoT驱动的进步，它可以通过连续监控系统中的空气流以实时检测泄漏，同时还捕获进料管线中的压力和温度等其他数据而成为可能。

将智能气动系统中的原始数据转换为可操作的内容是减少停机时间，降低能源成本，缩短周期时间并提高整体生产率的关键。但是如何确定要收集的机器数据是否可行？以及如何应用这些数据来改善车间操作和更高级别的决策？

简单的方法
只需几个数据点，就可以轻松地在本地级别实现智能气动监视-无需云。该系统使用艾默生的AVENTICS系列AF2流量传感器或便携式AVENTICS智能气动分析仪（SPA）等组件来测量气流，该系统可以识别出任何出现问题的机器并相应地创建警报，呈现易于使用的仪表板或向终用户发送警报实时。通过从很少的单个零件开始，操作员无需大量数据分析即可获得可行的见解-并迅速实现成本降低，生产质量提高，生产量增加以及就气动系统而言降低能耗消耗。

AVENTICS智能气动分析仪（SPA）使客户可以轻松访问实时数据，以监视气动系统参数并提高整体设备效率（OEE）。 
AVENTICS智能气动分析仪（SPA）使客户可以轻松访问实时数据，以监视气动系统参数并提高整体设备效率（OEE）。
在近的一个示例中，艾默生与包装机械制造商合作，提供了强大的分析功能，可以帮助在装卸托盘设备上提供高效，可扩展的OEE增长。该分析解决方案基于艾默生（Emerson）的PACEdge IIoT平台，而不是复杂的数据集，可查明哪些特定的执行器或气门歧管性能不佳，并为解决可疑问题提供指导。该平台易于开发和实施，还可以根据周期计数或其他参数提供预测性维护建议。它可以实时提供根本原因分析，以及一系列警告或严重警报。数据的收集和可视化与主机控制器无关，因此适用于旧式或第三方控制器。

通过初专注于一些机器或特定的痛点，可以定义项目范围，并且可以更轻松地量化结果。同时，重要的是要确保所选的监视解决方案具有可伸缩性，并且可以随着未来的需求和期望而增长。拥有完整产品组合的提供商可以帮助避免设备堆叠，从长远来看，这会增加成本。

运营商在考虑可能将其绑定到特定设备，网关，云服务或其他受限生态系统的合作伙伴或产品时应谨慎行事。一些解决方案可能还需要大量时间和前期资本投资。例如，在一种方法中，可以收集数据并通过网关将数据从可编程逻辑控制器（PLC）转发到云。另一种方法可以将气动装置和其他模块直接连接到PLC。从那里，数据仍必须转到云中进行分析和可视化。两种情况都涉及通过PLC。这可能需要对PLC逻辑进行重大更改，以通过PLC通过云进行“本地”可视化来捕获分析。

对于不需要运营商或基础架构来支持复杂云场景的制造运营，像艾默生提供的那些那样高度灵活和安全的系统就可以提供生产率和能源节省，而无需云环境来实时显示数据。采集模块（例如传感器或其他边缘设备）可以直接通过网关连接，而无需更改PLC。这很重要，因为更改PLC逻辑可能需要花费大量时间和资源，并且许多操作可能不希望更改其PLC编程，尤其是在棕地应用中。利用像艾默生提供的那样更灵活的选择，无论使用什么控制器，棕场操作都可以通过云或在本地边缘设备将数据上下文化。在绿地应用中，

与传统的基于消费者的IoT项目不同，工业IoT设备通常提供高度的交叉兼容性-这是使用可编程且可扩展的开放式软件（如PACEdge平台）确保平稳共存的关键因素。开放式通信协议可以在内部基于云，也可以集成到现有软件系统中。这些示例包括OPC UA和MQTT。例如，前面提到的AF2系列流量传感器与OPC UA兼容，使用户可以直接连接到上层系统或另一个IIoT网关进行高级分析。

无论是本地的还是基于云的，IIoT技术的供应商都将根据运营商当前的基础架构量身定制其系统，然后通过网关，控制系统或这些开放的IIoT协议提供机器见解。知识丰富，灵活的技术供应商将对任何IIoT实施采取咨询方法，并将花费时间充分了解运营商特定需求的要求。

切实的利益
过去，对监视成本相对较低的气动零件进行投资是没有意义的-更换费用和相关的生产停工时间仅被视为正常业务。但是现在，信息改变了游戏规则。

单个故障单个致动器可能会导致更大的问题，从而影响整个系统的效率。如果得到适当利用，由IIoT提供动力的智能气动装置可以帮助制造商发现执行器不足等问题，它们可以连接自动化孤岛，解锁被困机器数据并从根本上提高OEE。在生产单个产品的机器涉及数台（也许数十台）机器的情况下，其影响可能是深远的。一台机器的效率低下会在整个工厂内产生级联效应。通过连接信息孤岛，典型的运营商可以期望以几种方式实现投资回报：

减少停机时间：智能气动装置可以通过测量使用情况和周期时间来监控磨损，从而更好地将机器中不断出现的问题通知维护和生产团队。结合周期指示器，操作员可以洞悉系统的剩余寿命，并可以使用预测性维护来减少生产停机时间。

节省更多资金：泄漏更少，整个系统将需要更少的能源，既节省了能源成本，又减少了总碳足迹。

提高生产率：智能气动装置可以提供通知和警报，以通知制造过程中的泄漏，异常或阈值突破。反过来，这可以帮助确保的OEE和的生产率。

与可以提供整体方法的团队合作-从气动到机器控制以及应用支持平台-可以帮助任何规模的操作员优化流程并挖掘新的生产见解。借助智能气动装置以及通过PACEdge平台等系统可提供的强大洞察力，就可以避免计划外停机，降低能源成本，缩短周期时间并提高整体生产率。