工業(yè)4.0背景下基于APROL開(kāi)放平臺(tái)的智慧工廠系統(tǒng)

1、工業(yè)4.0背景下基于APROL開(kāi)放平臺(tái)智慧工廠系統(tǒng) 第1頁(yè)創(chuàng)新技術(shù)-歐洲工業(yè)自動(dòng)化教授產(chǎn)品與技術(shù)在自動(dòng)化行業(yè)處于領(lǐng)先地位19791990Multi processor PLCwith integrated CNCMULTICONTROLDeterministic multitaskingB&R SystemSeamlessly integrated servo drivesACOPOSCompact IPC with long-term availabilityIPC One engineering tool for all tasksAutomation StudioPanel with i

2、ntegrated PLCPower PanelOpen real-time Ethernet protocolPOWERLINK第2頁(yè)創(chuàng)新技術(shù)-歐洲工業(yè)自動(dòng)化教授產(chǎn)品與技術(shù)在自動(dòng)化行業(yè)處于領(lǐng)先地位Fanlessindustrial PCAutomation PCCertified integratedSafeMotionAutomatic code generationModeling1s reaction time in PLCIEC programmablereACTION67% faster engineeringmappOpen safety protocolopenSAFETYSa

3、fe TCPSafe WorkspaceSafeRoboticsFastest servo drive on the marketACOPOS P3第3頁(yè)B&R開(kāi)放構(gòu)架下自動(dòng)化系統(tǒng)一個(gè)平臺(tái)面向整個(gè)產(chǎn)品生命周期一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)，全部硬件AS針對(duì)設(shè)備自動(dòng)化，APROL流程及工廠自動(dòng)化基于標(biāo)準(zhǔn)PC及IT技術(shù)兼顧可靠性MTBF高于50萬(wàn)小時(shí)，經(jīng)過(guò)各類工業(yè)測(cè)試和認(rèn)證高效開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化方法縮短面市時(shí)間 模塊化理念，軟件高效重用成本效率在不一樣平臺(tái)間擴(kuò)展開(kāi)放性確保投資安全自1995年開(kāi)放性與兼容性Automation Studio APROL第4頁(yè)深耕行業(yè)處理方案B&R方案關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力開(kāi)放且集成軟件平臺(tái)（確保客戶

4、投資）智慧自動(dòng)化平臺(tái)可靠硬件（基于標(biāo)準(zhǔn)IT技術(shù)）機(jī)電行業(yè)教授（設(shè)備和工藝）第5頁(yè)食品與飲料煙草包裝制藥化工醫(yī)藥汽車(chē)能源風(fēng)力發(fā)電石油&天然氣B&R應(yīng)用行業(yè)1行業(yè)處理方案教授第6頁(yè)印刷塑料紡織木材加工金屬加工半導(dǎo)體機(jī)器人移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施市政環(huán)境測(cè)量海洋裝備B&R應(yīng)用行業(yè)2行業(yè)處理方案教授第7頁(yè)全球著名OEM設(shè)備企業(yè)信任貝加萊智能機(jī)器開(kāi)發(fā)機(jī)器人集成同時(shí)與定位視覺(jué)集成實(shí)時(shí)通信技術(shù)POWERLINK安全技術(shù)Safety軟件模塊化封裝遠(yuǎn)程診療與維護(hù)技術(shù)仿真-MATLAB/Simulink現(xiàn)場(chǎng)總線集成運(yùn)行RTOS工業(yè)PC電機(jī)+減速器一體化驅(qū)動(dòng)+電機(jī)OMAC/PackMLFDA Gamp認(rèn)證領(lǐng)先技術(shù)（印刷包裝

5、設(shè)備）第8頁(yè)Sales StrategyDevelopment of Sales (1987 average Increase/Year = 15 %)第9頁(yè)Sales Targets B&R actual position388 companies participatedOEMs and Usersall industriesin US, EMEA & AsiaOutside view第10頁(yè)新常態(tài)下國(guó)內(nèi)工業(yè)大環(huán)境人口紅利不再招工難，留人難，機(jī)器人代替人,復(fù)合型人才難尋競(jìng)爭(zhēng)連續(xù)加劇，增加乏力 無(wú)關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)研發(fā)（不敢投入）產(chǎn)能過(guò)剩，成本壓力劇增 原材料成本，能源成本，勞動(dòng)力成本

6、，工廠維護(hù)成本內(nèi)外部環(huán)境差 金融環(huán)境差、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)環(huán)境差 ，制造業(yè)500強(qiáng)利潤(rùn)率僅為2.7%制造業(yè)現(xiàn)實(shí)狀況怎樣才能 降本？增效？實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)？轉(zhuǎn)型之路在何方？第11頁(yè)傳統(tǒng)制造業(yè)工廠自動(dòng)化現(xiàn)實(shí)狀況單機(jī)為主,M2M通信不暢，設(shè)備接口不統(tǒng)一，無(wú)法發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)（1.0，2.0，3.0設(shè)備并存）管理層無(wú)法取得及時(shí)、可靠車(chē)間運(yùn)行數(shù)據(jù)，影響管理決議成本核實(shí)困難 追溯困難 經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)傳遞、管理難跨部門(mén)協(xié)作困難，部門(mén)間、供給商間扯皮現(xiàn)象嚴(yán)重缺乏全局觀念，各自為政能源/批次 ?當(dāng)前生產(chǎn)力 ?當(dāng)前利用率,OEE ?質(zhì)量控制 ? 維護(hù)管理 ?技術(shù)及生產(chǎn)瓶頸 ?主要性能指標(biāo) ?怎樣提升效率？更多 XXX第12頁(yè)當(dāng)下技術(shù)

7、趨勢(shì)：工業(yè)4.0萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代：從移動(dòng)互聯(lián)、物、設(shè)備、人、產(chǎn)品智慧工廠將是未來(lái)智能基礎(chǔ)框架關(guān)鍵組成目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)生產(chǎn)智能制造2025，互聯(lián)網(wǎng)+兩化融合迷惑：高大上詞匯，怎樣才能在制造業(yè)落地??？第13頁(yè)智慧工廠，工業(yè)4.0愿景電子行業(yè)示意圖：人、機(jī)、料互動(dòng)，設(shè)備能夠?qū)υ?個(gè)關(guān)鍵 2個(gè)主題 3項(xiàng)集成圖片來(lái)自某MES廠商第14頁(yè)15兩大主題：智慧工廠和智能生產(chǎn)工業(yè)4.0兩大主題和三個(gè)構(gòu)想智慧工廠智能生產(chǎn)重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施實(shí)現(xiàn)主要包括整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用等三個(gè)構(gòu)想：產(chǎn)品、設(shè)施、管理產(chǎn)品：集成有動(dòng)態(tài)數(shù)字存放

8、器、感知和通信能力，承載著在其整個(gè)供給鏈和生命周期中所需各種必要信息設(shè)施：由整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈所集成，可實(shí)現(xiàn)自組織管理：能夠依據(jù)當(dāng)前情況靈活決定生產(chǎn)過(guò)程第15頁(yè)傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化供給商架構(gòu)技術(shù)方案滯后性PLCHMI運(yùn)動(dòng)控制器總線1總線2總線 3安全形成各自獨(dú)立系統(tǒng)，信息孤島不一樣供給商提供不一樣組件（工控、ERP、IT、能源管理、數(shù)據(jù)庫(kù)）系統(tǒng)性能受到限制,開(kāi)發(fā)效率低SCADA能源管理系統(tǒng)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)BI設(shè)計(jì)人員 實(shí)施成本、維護(hù)成本高昂 （早期投入、人員培訓(xùn)、擴(kuò)展能力)第16頁(yè)智慧工廠縱向集成主要組成要素B&R提議智慧工廠實(shí)施路徑：縱向集成 L3 高級(jí)管理系統(tǒng) （ERP、MES、PLM) L2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

9、平臺(tái) APROL開(kāi)放平臺(tái) L1 設(shè)備&設(shè)施層 人才項(xiàng)目實(shí)施提議：分析和調(diào)研企業(yè)現(xiàn)實(shí)狀況，選擇開(kāi)放性平臺(tái)和設(shè)備依據(jù)企業(yè)情況，分步、分階段實(shí)施，降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)工業(yè)4.0不可能一步到位，先易后難，先局部再?gòu)?fù)制，先基礎(chǔ)后高級(jí)第17頁(yè)APROL與MES和EPR關(guān)系A(chǔ)PROL平臺(tái)聚集于縱向集成中設(shè)備物聯(lián)第18頁(yè)深耕行業(yè)處理方案三大功效模塊：聚集客戶痛點(diǎn)EnMon能源管理系統(tǒng)APROL開(kāi)放平臺(tái)PDA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CMS狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)第19頁(yè)智慧工廠自動(dòng)化Enmon+PDA模塊PDA：完美處理設(shè)備通訊信息孤島問(wèn)題v= 10%v= 30%滿負(fù)荷部分負(fù)荷待機(jī)從各類設(shè)備采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，支持非B&R系統(tǒng)設(shè)備 全部數(shù)據(jù)存放與歷

10、史與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，開(kāi)放數(shù)據(jù)接口（OPC、MySql等）歷史數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)Field bus自定義報(bào)表，支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)有通訊模板設(shè)備類型：塑料、包裝、印刷、紡織、CNC數(shù)控、機(jī)器人檢驗(yàn)室數(shù)據(jù)第20頁(yè)連接系統(tǒng)模式產(chǎn)出信號(hào)啟停信號(hào)報(bào)警信號(hào)能源計(jì)量工藝參數(shù)X20現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采控器 方案（A）歷史數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)APROLPDA（數(shù)據(jù)采集）功效實(shí)現(xiàn)通訊協(xié)議信息量大(B&R系統(tǒng)無(wú)需驅(qū)動(dòng)）開(kāi)放性很好方案（B）指令信息量大(B&R系統(tǒng)無(wú)需驅(qū)動(dòng)）開(kāi)放性較差方案（C）截幀信息有限(B&R編制驅(qū)動(dòng)）方案（D）硬件采集信息有限第21頁(yè)P(yáng)DA 開(kāi)箱即用處理方案PDA系統(tǒng)面向細(xì)分行業(yè)食品飲料吹瓶機(jī)、灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、膜包機(jī)、箱

11、包機(jī)、碼垛機(jī)等制 藥吹瓶機(jī)、灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、膜包機(jī)、箱包機(jī)、碼垛機(jī)等印 刷凹印機(jī)、涂布機(jī)、涂膠機(jī)、柔印機(jī)、水洗機(jī)、噴鋁機(jī)、分切機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)等CNC機(jī)器人貼片機(jī)、打磨機(jī)、切割機(jī)、機(jī)器人、機(jī)械手等第22頁(yè)P(yáng)DA 開(kāi)箱即用處理方案PDA系統(tǒng)面向?qū)ο?設(shè)備品牌第23頁(yè)P(yáng)DA 開(kāi)箱即用處理方案PDA系統(tǒng)面向?qū)ο?控制系統(tǒng)第24頁(yè)模塊化與機(jī)器互聯(lián):美國(guó)啤酒、飲料生產(chǎn)線連接不一樣自動(dòng)化系統(tǒng)-實(shí)現(xiàn)整線集成第25頁(yè)數(shù)字化碼頭-ZPMC香港國(guó)際貨柜碼頭數(shù)字化碼頭/SCADACPU-26個(gè)第26頁(yè)Enmon和PDA模塊系統(tǒng)報(bào)表截圖第27頁(yè)A02陽(yáng)極產(chǎn)線方案富士康工廠第一階段 能源管理系統(tǒng)，檢測(cè)分析能源使用情況統(tǒng)計(jì)

12、每個(gè)槽位加藥累積量，自動(dòng)生成藥劑消耗報(bào)表第28頁(yè)A02陽(yáng)極產(chǎn)線方案第一階段 飛桿位置在線追蹤 加工工序歷史追溯畫(huà)面中顯示飛桿位置，可直觀了解當(dāng)前制程負(fù)載量可了解每根飛桿加工信息（加工時(shí)間、產(chǎn)品類別、當(dāng)前槽位、處理時(shí)間等）人工輸入，成品信息第29頁(yè)A02陽(yáng)極產(chǎn)線方案第三階段改進(jìn)陽(yáng)極產(chǎn)線車(chē)間內(nèi)空氣質(zhì)量降低產(chǎn)線車(chē)間內(nèi)空氣腐蝕性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命（如飛桿名牌）改進(jìn)產(chǎn)線車(chē)間周?chē)諝赓|(zhì)量，有利員工安全第30頁(yè) CMS模塊案例：KRONES Contiform 36潤(rùn)滑不良狀態(tài)下主凸輪振動(dòng)信號(hào)及時(shí)防止深入磨損；提前3-6個(gè)月發(fā)覺(jué)問(wèn)題延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，預(yù)防意外停機(jī)第31頁(yè)全透明狀態(tài)分析以確保長(zhǎng)久改進(jìn)APROL

13、平臺(tái)下精益制造關(guān)鍵要素表達(dá)主動(dòng)溝通精益制造所必須優(yōu)化質(zhì)量可靠性是我們成功基石最大化效率在全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)尤其挑戰(zhàn)建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)管理與控制實(shí)現(xiàn)透明及連續(xù)改進(jìn)第32頁(yè)B&R APROL智慧工廠開(kāi)放平臺(tái)技術(shù)方案 特色小結(jié) B&R第33頁(yè)APROL智慧工廠基礎(chǔ)平臺(tái)操作系統(tǒng)： Suse Linux 上位總線：標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)IO控制總線POWERLINK(Open-Sourced)支持各類主流總線X20 現(xiàn)場(chǎng)控制器:Cycle time 1 msPC-basedSafety：Cycle-time 5 ms數(shù)據(jù)庫(kù)Berkeley DB，開(kāi)源內(nèi)嵌式數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言CFC、ST、SFC、C、Python最正確開(kāi)放性:由內(nèi)

14、到外第34頁(yè)食品與飲料包裝印刷制藥化工醫(yī)療汽車(chē)B&R 智慧工廠當(dāng)前重點(diǎn)拓展行業(yè)方案金屬加工半導(dǎo)體機(jī)器人移動(dòng)設(shè)備市政環(huán)境第35頁(yè)智慧工廠基礎(chǔ)平臺(tái)/Smart Factory platformAutomation Runtime/APROLCustomer Technology客戶技術(shù)Open StandardsC/C+LibrariesModel basedRoboticAxisPackMLAlarmOEEUserRecipe讓開(kāi)發(fā)愈加輕易且高質(zhì)：集成Know-how，面向行業(yè)，面向應(yīng)用APROL開(kāi)放平臺(tái)工藝庫(kù)及接口第36頁(yè)APROL vs SCADA 集成方案優(yōu)勢(shì)高效實(shí)施、易用性、可維護(hù)性控制

15、系統(tǒng)、上位軟件基于不一樣軟件平臺(tái)一次變動(dòng)需要尋找多個(gè)供給商效率低，成本高，可擴(kuò)展性差，變更風(fēng)險(xiǎn)大實(shí)施成本高，項(xiàng)目周期長(zhǎng)，投資巨大軟硬件整體處理方案，一個(gè)供給商PC-based，開(kāi)放性好開(kāi)發(fā)效率高，高性價(jià)比，易擴(kuò)展和功效變更軟件功效模塊可獨(dú)立或者集成化使用SCADAEngineering Database1套 APROL= Step 7 +SQL +報(bào)表設(shè)計(jì)軟件+ WinCC +B.DATA(能源管理軟件）第37頁(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制站:高性能X20 PLC-CP1381集成32路 integrated I/Os通訊、運(yùn)算、數(shù)據(jù)等處理能力是傳統(tǒng)工業(yè)PLC控制系統(tǒng)10倍以上14x digital inputs

16、, 24 V, sink, sw-filter (0.5 ms)4x fast digital inputs, 24 V, 2 s, sink,(1x ABR/2x counter/gate measurement/, 250 kHz)4x digital outputs, 24 V, 0.5 A, source4x digital in/outputs (configurable), 24 V, 0.5 A4x fast digital outputs, 24 V, 0.2 A, 2 s,(1x PD / 4x PWM, 200 kHz)2x analog inputs, +/-10 V /

17、 0.20 mA, 12 Bit, 1 ms1x PT1000 (pins of 1x AI occupied)基于Intel X86 處理器技術(shù)128M512M DDR內(nèi)存微秒級(jí)循環(huán)周期，高實(shí)時(shí)性寬溫范圍（-25 60 ）經(jīng)過(guò)GL認(rèn)證，雙網(wǎng)口高級(jí)語(yǔ)言編程能力，豐富通訊擴(kuò)展能力第38頁(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制器硬件性能對(duì)比貝加萊CPU X20CP1381西門(mén)子CPU S7 315-2DPCPU處理時(shí)間及IO Intel 200M Hz CPU 最快任務(wù)周期0.2ms,經(jīng)典指令周期 22ns帶單獨(dú)浮點(diǎn)處理器;32路自帶IO位操作 50ns， 字操作 90ns， 整數(shù)運(yùn)算 120ns， 浮點(diǎn)運(yùn)算 450ns無(wú)單獨(dú)

18、浮點(diǎn)處理器,無(wú)IORAM存放器128MB DDR2 RAM, 1MB SRAM,工作存放器 265kBCF卡最大支持16G裝載存放器最大 8MB通訊接口CPU標(biāo)配 2USB 接口, 1RS232 接口,2 Ethernet 接口 10/100/1000 Base-T； 經(jīng)過(guò)擴(kuò)展，可支持各種通訊協(xié)議Profibus-DP標(biāo)配，其它總線協(xié)議不支持如Can或者CANOPEN等，或者通訊模塊成本極高編程語(yǔ)言IL/LD/ST/SFC/ FBD，支持高級(jí)語(yǔ)言（C 、Basic）IL/LD/ST/SFC/ FBD，不支持高級(jí)語(yǔ)言運(yùn)行溫度及認(rèn)證經(jīng)過(guò)GL認(rèn)證，防爆認(rèn)證: ATEX 及Hazloc防爆二區(qū);運(yùn)行溫度范圍：-2560未經(jīng)過(guò)GL認(rèn)證，運(yùn)行溫度范圍：055;無(wú)防爆認(rèn)證功效特色運(yùn)算能力強(qiáng)，通訊能力強(qiáng)，非常適合于設(shè)備物聯(lián)和控制傳統(tǒng)邏輯控制為主 PC-Based控制器VS傳統(tǒng)控制器第39頁(yè)APROL平臺(tái)定位實(shí)時(shí)、可靠、安全、開(kāi)放工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)DEMO設(shè)計(jì)應(yīng)用培訓(xùn)&支持項(xiàng)目全生命周期管理市場(chǎng)與客戶需求快速響應(yīng)整合跨界資源，推進(jìn)合作開(kāi)放性及兼容性APROL智慧工廠平臺(tái)縱向集成開(kāi)放平臺(tái) InfrastructureProcessFactory第40頁(yè) APROL生