羅克韋爾自動化公司推出了全方位的e- manufacturing方案和相應的運營系統,讓制造商通過現有的電子商務技術,將生產部門與企業整體的業務系統和供應鏈結合起來,全面提高企業的效率和競爭力。
計算機集成制造系統、企業資源計劃和數字工廠的概念可以稱為早期的e制造產品。隨著網絡通信技術、信息處理技術和電氣控制的完美結合,e- manufacturing的概念已經超越了早期只關註企業產品開發和生產過程中某壹關鍵產品或制造對象的完整系統集成,而不關心整個企業與供應鏈之間關系的思維方式。它已經成為基於操作系統、以太網和互聯網的制造系統基礎設施,可以實現企業的管控壹體化。電子制造特征
傳統的現場層設備與控制器之間的通信采用壹對壹的連接,傳輸4-20毫安-4伏直流信號。這種通信技術信息有限,設備之間、系統與外界之間難以進行信息交換,使得自動控制系統成為工廠中的“信息孤島”,嚴重制約了企業信息集成和企業綜合自動化的實現。現場總線技術利用計算機數字通信技術連接智能現場設備,使控制器從現場設備獲取信息,實現設備狀態和參數信息的傳輸,完成設備的遠程控制、參數化和故障診斷。
PLC和現場總線等傳統控制方法存在以下問題:
1.從傳感器到主控制器,數據往往要經過不同的CPU和驅動器,導致傳輸速度低,缺乏透明性,軟件和維護成本高;
2.任何控制器之間的系統聯動數據通信,無論是單主從還是令牌總線結構系統,都無法實現實時高速的數據傳輸,因此無法實現編程開發和維護;
3.結合數據通信的垂直和水平方向是非常困難的;
4.對於幾個控制器的集成,無法形成更廣泛的邏輯實體系統;
5.對於安裝了綜合布線或寬帶接入企業內網的工廠車間,以太網控制器不僅可以簡單地接入主控室的計算機交換控制信息,還可以在企業內網上進行類似PLC的“硬實時”控制,而傳統的PLC或現場總線技術是無能為力的。
因此,傳統的PLC或現場總線技術已經不能滿足e制造理念下的產品控制需求。E- manufacturing將車間層與業務決策層整合在壹起,用企業使能的控制和實時信息平臺(如e-controller或基於PC的自動化和控制解決方案)取代傳統的PLC和定制控制器。通過車間內的傳感器、限位開關等控制元件,將信息發送到基於控制的診斷系統和監控系統,再發送到管理、維護、建模、調度、反饋等操作系統,使供應商、OEM和供應鏈合作夥伴可以訪問他們需要的任何系統,並在必要時向系統發送指令。
E- manufacturing提供了開發制造過程的結構化方法和工具。它將制造過程描述為電子過程列表,並通過將所有設備與互聯網連接,使制造過程更加有效。具有網絡兼容、I/O透明、聯動運行兼容、生產效率高、柔性強、可靠性高、維護成本和制造成本低、靈活性大的特點。圖2 e- Manufacturing系統在圖2所示的e- Manufacturing系統中,電子商務供應鏈可以實現供應商、制造商和用戶之間的無縫連接,利用互聯網技術充分整合客戶關系管理(CRM)、供應鏈管理(SCM)、商業智能、電子商務和車間自動化等功能,實現資源和信息的共享。制造商通過企業資源計劃(ERP)系統發布物料采購和制造指令。可以加快訂單的交付和獲取、原材料的獲取以及產品的制造和配送,實現零庫存,進而在資本運營成本最優的基礎上實現工廠的不間斷生產。
e- manufacturing的核心是利用自動化控制技術、信息技術和電子商務手段對生產活動和企業進行綜合管理,在互聯網上與供應商、客戶和合作夥伴進行集成,形成透明的信息交換,使產品開發、生產、交付、客戶服務和供應管理都可以在網絡上實時進行。預計到2003年,70%的企業業務關系,無論是長期的還是短期的,都將是非傳統的,網上B2B貿易將從1999年的6543.8+0.45億美元增加到2004年的72.9億美元。生產者/消費者模型
壹個高效的自動化系統要求所有的設備都通過網絡連接起來,但最大的困難是面對眾多的設備和協議,整個系統的協調和維護。網絡上傳輸三種類型的信息:
1.控制信息完成高速準確的信息交換;
2.配置信息支持啟動和運行期間的系統配置;
3.數據采集:根據周期或HMI分析的要求進行數據采集。
而現有的網絡無法同時滿足這三方面的要求。雖然它提供了設備間可重復、可預測的通信,但其數據傳輸速率和協議效率並不能滿足其通信問答需求,比如需要多個數據包向多個設備傳輸相同的信息;數據在不同的時間到達不同的目的地;產生了額外的網絡流量,這影響了網絡的性能;存在諸如要求I/O數據和在消息發送和檢查時間中需要使用不同網絡的壹些問題。
用於網絡管理和連接設備通信的控制網絡和設備網絡是基於開放網絡技術的壹種新的解決方案——生產者/消費者模式。在控制網絡鏈路上,通過在節點之間建立連接來傳輸信息。生產者發送的每條消息包含1個連接標識符(cid),配置的節點識別cid接受消息,從而成為1個客戶。
基於生產者/消費者的網絡模型具有以下特征:
1.網絡上的多個節點可以從單個生產者(數據源)訪問相同的數據,消息由目錄標識;
2.節點可以同步,可以有更多的設備加入網絡,但不需要增加網絡流量,所有節點的數據同時到達;
3.優化低帶寬潛力可以用來增強系統的功能;
4.使用相同的網絡進行編程和I/O信息傳輸。
在制造業中具有全球信息連接的A54NO+66自動化網絡中,以太網、控制網絡和設備網絡具有允許在設備、計算機平臺和操作系統之間交換信息的網絡性能。圖3羅克韋爾自動化網絡的三層結構:圖3羅克韋爾自動化網絡三層結構的信息層采用實現TCP/IP協議的以太網,用於全廠的數據采集和程序維護;
控制層使用高速確定性控制網絡來傳輸I/O狀態和控制聯鎖等時間關鍵型控制信息,以及程序加載和下載等非時間關鍵型信息。同壹鏈路上的I/O、實時聯鎖、點對點通信消息傳輸和編程操作都具有相同的帶寬。對於離散和連續的過程控制應用,它是確定性的和可重復的;
設備層利用設備網絡直接連接底層設備和車間級控制器,實現低成本、高效率的信息集成。設備網絡可以有效利用網絡帶寬,使控制數據同時到達各個操作單元,大大減少網絡流量。因為它允許發送狀態切換的消息,所以它做出了更快的響應。同時,定期發送消息以提供更好的確定性,點對點通信允許設備之間交換數據和狀態信息。制造業實施的電子關鍵技術
e- manufacturing的關鍵是按照訂單進行生產並保持不間斷運行。它的主要內容之壹是制造系統中各部分的連接和可靠運行,使整個系統可以建立各個開關、繼電器、接觸器、泵、閥門、電機等的控制信息。變成1份的企業字典庫,並且其I/O可以隨時高速有效調整,滿足生產、市場、供應鏈的波動需求。在實施e- manufacturing戰略時,結合我國制造業的具體情況,筆者認為應從以下幾個方面著手:
1.在生產車間建立基於標準網絡連接的高度集成的自動化控制和信息網絡平臺,及時準確地收集和傳輸各種數據,確保生產過程的精確控制。同時需要註意信息的可視化和網絡的開放性。
2.同步生產和業務流程將生產控制系統、生產執行系統和企業資源計劃系統網絡化,使車間系統與業務系統緊密聯系,使企業決策者能夠及時獲得1第壹手生產數據,從而有效地實施和調整生產活動,實現企業管控壹體化。
3.壹體化設計和生產流程為生產設備、人員和流程建立有效的管理體系和維護機制,充分挖掘提高效率和降低成本的潛力。
4.協同供應鏈管理使用電子商務來管理供應商,並將客戶訂單直接傳輸到生產系統。通過網絡監控下遊客戶的日常進貨、銷售、庫存情況,及時補貨,讓上遊供應商及時了解原材料庫存情況,將庫存保持在最低水平。實現跨時段供應鏈管理、分銷系統產成品庫存在線控制和管理、供應商動態采購管理。
5.壹天24小時、壹周7天、壹年365天的電子客戶服務模式,與客戶保持聯系,提升客戶滿意度和忠誠度,並通過客戶關系管理預測需求,提供新的業務增值。標簽
面對經濟全球化和信息化的發展趨勢,世界各國都面臨著利用信息技術改造傳統產業,提高制造業在國際市場上的競爭力。目前,全球主要的電子商務公司都在快速開發電子制造解決方案來實現電子商務,使制造能力和庫存對供應鏈透明。利用現有設備與其他系統共享信息,快速響應用戶需求,配置敏捷、可重構的制造系統,使產品生產更趨於定制化、變型化和批量化,交貨及時。
電子制造是未來制造業的決定性因素,它將制造業整合到電子商務過程中。客戶可以通過互聯網了解產品性能和價格,並向制造商下訂單。制造商通過ERP系統發布物料采購和制造指令,並通過電子手段完成物料采購和付款。制造完成後,貨物最終按時交付給用戶,交易結算在線完成。供需鏈的緊密結合可以實現物料的不間斷流動和零庫存,這是未來制造業發展的必然趨勢。