工业AI的基础:生产机器的“世界语言”

2 个月前 工业制造 78


企业越智能地利用数据,利润就越大。这一点不仅为谷歌、Meta和微软等国际软件公司所熟知,制造业企业也同样明白。通过数据的智能联网,可以创造最大的附加值。因此,确保机器跨制造商通信和工厂内测量结果顺利交换的接口标准越来越受到关注。如何最大限度地利用数据?2025年9月22日至26日举行的汉诺威EMO展会将为这一核心问题提供答案。在这一世界领先的生产技术展会上,参观者可以在“创新制造”的主题下,了解工业生产的最新趋势。

每台机器都会产生大量的数据。过去,这些数据被视为副产品,如今它们已成为不可或缺的原材料,能够帮助提高生产效率。因此,即使在技术人才短缺和国际竞争压力巨大的时期,制造企业也能确保获得决定性的竞争优势。此外,通过智能的数据利用,可以减少排放并提高生产的可持续性,以应对日益严格的监管挑战。

生产的“世界语言”

然而,只有在机器之间实现无障碍通信时,数据才能得到最佳利用。开放的接口标准OPC UA(开放平台通信统一架构)为联网工厂提供了这种“生产的世界语言”。OPC UA确保了机器和设备的互操作性,这些设备可以通过即插即用的方式根据需要连接和重组,且不受平台和制造商的限制。在全球范围内推广这一通用接口并支持其使用,是连接性倡议umati(通用机器技术接口)的核心任务。该倡议在国际展会上生动展示了联网的优势,使人们能够切实感受到其价值。

“OPC UA实现了不同机器和系统之间的互操作性,无论它们来自哪个制造商,”总部位于弗兰肯维斯特哈尔的测量技术专家Wenzel Group的首席数字官(CDO)Heiko Wenzel-Schinzer表示。“这为完全联网的生产奠定了基础,测量结果可以直接流入过程控制中。其优势在于:减少了错误源,加快了偏差反应时间,并提高了制造效率。”

识别趋势和模式

通过顺畅的数据交换,可以进行统计分析,识别数据中的趋势或模式,并从中得出优化制造流程的见解。一个具体的应用场景是生产中的刀具磨损监控。通过持续的测量和数据分析,可以及早发现产品质量的偏差。“这些数据直接流入统计模型,提供关于刀具最佳更换时间的精确预测——这减少了停机时间和材料浪费,”Wenzel-Schinzer解释道。他除了担任Wenzel Group的CDO外,还在梅泽堡应用科技大学的经济与信息科学系担任工商管理、商业咨询和流程管理教授。

然而,要使机器数据的工作产生有效结果,还需要克服一些障碍。“一个核心挑战是数据格式和协议的协调,以确保跨制造商的互操作性,”Wenzel-Schinzer表示。此外,在联网环境中安全处理敏感数据,特别是在网络安全方面,也是一个重要问题。此外,集成OPC UA等标准需要不同行业参与者之间的紧密合作。“这时,行业协会就发挥了作用,”Wenzel Group的首席数字官表示。该公司将在EMO展会上展示坐标测量机和齿轮测量设备。

另一个具体的应用案例是齿轮专家Klingelnberg的测量机器和设备之间的闭环系统。Klingelnberg总部位于贝尔吉施兰的胡克斯瓦根。Klingelnberg的软件开发总负责人Alexander Troska描述了这一过程:“磨床制造出具有所需质量的齿轮。由于刀具磨损,参数逐渐偏离。我们的精密测量机器定期对刚制造的工件进行测量,确定趋势并采取纠正措施。”

低频和高频数据

在Klingelnberg的齿轮磨床上,会捕获大量数据:低频状态数据、高频控制数据以及工艺设置。“我们将这些机器数据与齿轮的测量和测试结果结合在GearEngine中,这是Klingelnberg自有的平台,”Klingelnberg的数字化和虚拟化负责人Daniel Meuris补充道。这种数据整合可以在分析质量问题时提供关于因果关系的广泛知识。

Klingelnberg精密测量中心软件开发负责人Jan Häger解释说,要获得最佳结果,需要对整个制造和测量过程有深入的了解。“每个工件对质量、节拍时间和准备时间都有不同的要求。在数据分析中,经验和不同制造工艺的知识非常重要,”Häger表示。此外,人工智能如机器学习也已经投入使用。

标准化确保兼容性

在这里,生产机器和测量技术之间的顺畅数据交换也是重点。过去,Klingelnberg主要使用专有格式,其中一些已成为行业标准。如今,Klingelnberg正在逐步转向标准接口,如OPC UA umati。“这些标准接口帮助我们和客户长期保持接口的兼容性,”Häger表示。

在这一背景下,人工智能和数字孪生技术将带来巨大的飞跃。“人工智能和数字孪生将使未来数字工厂的生产效率显著提高,”Troska坚信。通过创建实际设备的虚拟副本,可以优化流程并及早发现潜在问题。“基于人工智能的系统能够实现精确的质量控制和自主生产。其结果是更高效、更灵活、更智能的工厂,能够快速适应不断变化的市场条件,”Troska表示。

(资讯来源:德国汉诺威EMO展官网)

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