西门子:工业运营 X 如何将自动化提升到新水平

9 个月前 仓储物流 88

当信息技术融入运营技术:工业运营 X 如何将自动化提升到新水平

自动化是现代工业的基础,我相信大家对此都认同。无数制造任务已实现自动化,以提高生产力、速度和效率,成功的企业已将其自动化优化到了极致。但接下来呢?如果您需要更高的灵活性该怎么办?诸如制造业中的单件小批量生产、仓储中的高级自动化以及回收利用等趋势,导致工业运营中的情况更加难以预测,这使得将高度自动化的工厂转变为“自适应自动化”解决方案的需求日益增加。好消息是,如今通过将信息技术(IT)和运营技术(OT)领域结合,利用人工智能和现代软件开发方法进行自动化和工程设计,这已经成为可能。

机器人应该做却做不到的工作

让我们从一个常见的例子开始:想象一下您在网上订购了商品。当您的订单到达配送中心时,订购的商品从高层货架上取出,放入传送带上的运输箱中。箱子经过人工操作,工人为每个订单挑选出相应的物品。您知道吗,几乎每一个在线零售订单都是由人工处理的吗?工人们要连续数小时重复同样的动作。听起来这是机器人的工作,对吧?这些工作本应由自动化机器人来完成,但存在一个问题:机器人无法识别它们未被编程识别的陌生物体。在大多数情况下,机器人要执行的每一项任务以及需要移动的每一个物体都需要提前进行精确的映射和编程。如果物品变体过多,这不仅耗时,而且几乎是不可能的:例如,在电子商务网店中,如果物品的形状、大小或包装不断变化,或者物品由于是软性的而没有固定形状。如何解决这一挑战?我们需要在运行时具有灵活性,需要使机器能够更自主地行动,以便它们能够不断对新情况做出反应。同时,我们也需要将工人从繁琐、重复的任务中解放出来。

这一点尤为关键,因为这些工作不受欢迎,然而对仓库工人的需求却在增加。例如,到 2030 年,美国将需要 750 万名全职仓库工人来执行重复的搬运任务(来源:Interact Analysis 2023)。需求平均增长排名第一的工作是箱对箱拣选。这是一个关键的订单履行过程,是一项非常单调、对脑力要求很高的任务,没有人愿意长时间从事。因此,美国仓库行业的员工离职率超过 46%(来源:Interact Analysis 2023)。如果有一种方法能让工人从繁琐、累人的任务中解脱出来,让他们专注于更有吸引力和成就感的工作,那不是很好吗?

如何让机器人自动变得智能

在高层仓库中有一些区域已经实现了高度自动化,但到目前为止,箱对箱拣选还没有实现——除非自动化变得更先进、更具适应性和智能化。这需要将信息技术领域的方法和机制引入运营技术领域:例如,人工智能(AI)和数据分析。

好消息是,在西门子,我们已经通过新功能扩展了我们成熟的全集成自动化(TIA)自动化产品组合,将信息技术和尖端技术(如人工智能,更具体地说是机器学习)引入车间。我们开发了一个解决方案:SIMATIC 机器人拣选 AI。它是用于单件拣选机器人应用的预训练、基于深度学习的视觉软件。它在运行时对任意物品的吸盘抓取点做出精确可靠的决策——无需额外基于 CAD 的培训。

缩小技术工人差距

SIMATIC 机器人拣选 AI 使用工业级生成式人工智能,对如何在现实世界中拣选任何给定物品做出准确决策。它使机器人系统能够在仓库中自动完成当今的手动和复杂的单件拣选任务。通过在车间采用基于人工智能的解决方案,我们可以填补单调重复任务的劳动力缺口,使工人能够提升技能以从事其他工作。

然而,这只解决了劳动力危机的一部分。自动化本身正在发生变化,自动化工程师的工作和任务也在发生变化。我们正在看到向更软件定义的自动化的转变,以创建更具适应性的自动化环境。这意味着将软件开发的方法和机制引入自动化,为熟悉信息技术的员工提供他们熟悉的解决方案。

软件定义的应用如何为车间带来适应性

具体来说:客户现在可以使用虚拟 PLC 根据需求灵活扩展其控制,并受益于工业边缘的中央类信息技术管理机制。当然,人机界面也是如此。当您已经在使用工业个人计算机(IPC)和工业边缘时,为什么不在工业边缘上使用 SIMATIC WinCC Unified 作为人机界面(HMI)面板呢?好处是:使用任何设备控制机器,并通过工业边缘集中管理一切。除了控制器和面板方面,还有其他优势。

工程方面呢?想象一下一个基于 Visual Studio Code 的最先进的 IT 精益开发环境,用于对 SIMATIC PLC 进行编程和维护。这将把协作、版本控制、包管理等经过验证的 IT 工具和方法集成到工程中。我们类似 IT 的工程 SIMATIC AX(自动化扩展的缩写),弥合了软件开发与工业自动化之间的差距,使具有软件自动化能力的工程师能够拥有一个多功能且适应性强的工具链来管理其模块化工程工作流程。

释放数据的力量

从工程到运营:自适应自动化依赖于数据的可用性。实现高效且数据驱动的生产需要数据分析、模式识别和内容合成。工业边缘提供了强大的数据可用性,这是软件定义自动化的一个基本方面。从自动化生产向自适应生产的过渡需要数据利用和基于文本的生产。挖掘和可视化这些数据有助于数据驱动生产,提高效率和可持续性,同时促进 IT/OT 融合。

借助 SIMATIC 现场数据赋能(FDE)网关,以前无法访问的数据可以直接提供给边缘和云系统。该网关结合了软件和硬件组件,确保无需额外安装传感器。当然,数据需要进行编排,这就是工业信息中心的用武之地:这是一个中心位置,车间数据在这里被转化为一种通用的“语言”,以便 IT 系统进一步处理它们。但是您的个性化需求呢?为了使数据分析普及化,我们帮助非程序员的领域专家使用我们的低代码平台 Mendix 及其与我们的工业边缘系统的直接连接来构建自己的仪表板和分析工具。

利用人工智能以无数方式优化生产

目前最受关注的一项技术是生成式人工智能,这项技术也将在工业中发挥巨大潜力:例如,通过从数据中生成自我优化的决策建议,以及分析数据(包括实时数据、手册信息和机器概念)的复杂组合。生成式人工智能是西门子工业副驾驶的核心,我们与微软合作开发了这一产品:第一个用例——工程工业副驾驶——帮助为工厂中的机器编写复杂的编程代码并查找软件错误。

今天体验自动化的未来

综上所述:自动化是现代工业的基础,全集成自动化为您的高级自动化解决方案奠定了基础。软件定义的自动化将提供自适应解决方案,为制造业带来所需的适应性。机器人技术和人工智能将为车间带来增值,尤其是当结合生态系统合作伙伴的优势和技能时。

资讯来源:blog.siemens.com

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