適用于各類鍛造設備的模塊化數字產品包

文／Jesper Mellenthin 博士·西馬克集團

通過選用這套模塊化的數字化產品包，鍛造設備即可踏入數字化時代。幫助鍛造行業從數據中創造價值，并不斷提高工廠生產效率、產品質量、設備運轉率和能源效率。所有解決方案都可以組合在一起，并適用于任何一家供應商的現有設備。

自由鍛和徑向鍛，其工藝過程和自動化程度差異很大。有一些鍛造廠專門生產定制化的單體鍛件，另一些鍛造廠則高度自動化地大批量生產鍛件，因此他們對數字化系統的要求各有不同。對于單體件生產，由于相同生產條件的重復性較低，數字化和趨勢檢測尤其困難。生產過程，通常是一系列不同工藝步驟的復雜組合，而每一個步驟都對產品質量有著重要影響，不同的生產流程也會導致可類比的質量偏差，而一旦出現偏差則需要進行補救。

因此擁有一套可靠的產品跟蹤系統來防止質量失配，以及良好的質量和能源認證系統就顯得至關重要。而有規律地鍛造相同產品時，人工干預較少，此時機器數據采集模塊、自動工藝分析模塊和一種以基于數據分析的持續工藝改進模塊會發揮最高的價值。針對上述不同情況，西馬克集團開發了相應的解決方案，可分階段逐步實施來滿足這些需求，并盡可能做到讓客戶投資小、收益大。通過增加更多的解決方案，并將各數字化模塊相組合，逐步提高數字化智能化程度是實現數字化工廠的有效途徑。

西馬克信息管理診斷指示系統

信息管理診斷指示系統(簡寫為MIDIS+)運行在設備自動化系統及其相應的生產線控制之上，是生產線的大腦。

圖1 為鍛造行業的數字化轉型提供了一套全面的模塊化解決方案

我們開發這套系統使其滿足工藝的特定需求，處理從原材料交付和儲存到最終產品包裝和裝運的整個過程。MIDIS+從ERP 企業資源計劃系統接收訂單，并管理短期和中期生產計劃。他提供了特定的配方，以便根據最終產品將所有生產步驟的設定值自動傳遞到本地自動化系統，還全流程地跟蹤材料，并將相應的測量數據與產品關聯起來，以便進一步評估。提供詳細的產品報告和產品證書，以確保產品的質量和能源消耗完全透明。雖然生產計劃和報告屬于辦公室層面的應用，但其也與設備自動化系統進行通訊交換產品的特定信息。這樣一來就可以對生產工具、故障中斷和材料進行管理和跟蹤，為工藝過程的持續改進奠定基礎，一切始于MIDIS+，并在此得以繼續，或者進一步結合西馬克集團的其他數字化模塊獲得進展。

ComForge?和 ForgeBase?鍛造工藝軟件

ComForge?和ForgeBase?都是西馬克集團的鍛造工藝軟件，屬于是通過對單個鍛件計算最佳工藝參數(如道次表和爐溫設定點)來優化生產的技術解決方案。雖然基本功能相似，但ComForge?專門用于徑向鍛，而ForgeBase?用于自由鍛。這些解決方案可以集成到自動化系統中，既可用于實際生產，也可以用作辦公層面的應用，以實現規劃、優化和分析目的。

借助SMSMetrics 實現智能數據分析

數字化的總體目標是獲取現有數據，并從中產生價值。這不僅適用于單個工藝步驟，也適用于整個生產線。雖然MIDIS+側重于針對產品的分析，并為工具使用、生產中斷原因、材料特性或最終產品質量等元數據奠定基礎，但SMS-Metrics 也從PLC 收集詳細的時間序列數據，將其(如果可用)與MIDIS+的數據相結合，并進行實時過程監控。該解決方案具有可擴展性和易維護性，針對不同生產過程的實際需求，已經做了預配置，從第一天使用起就可以帶來切實的好處。

SMS-Metrics 提供預定義的集成式規則和儀表板功能，用于監控過程分析的參數和結果。重點是自動監控機器數據，并在偏離正常情況時發出警報，這可以通過將產品信息與評估值關聯起來實現。

SMS-Metrics 針對所有領域進行優化：

⑴生產模塊，為管理層提供所有鍛造壓機的總體生產率總覽，以及每臺壓機的更詳細的情況；

圖3 SMS Metrics 能源儀表板的客戶示例

⑵狀態監測模塊，專門為設備維護團隊提供信息；

⑶能源管理模塊，專門為能源管理和工藝過程改進團隊提供信息；

⑷工藝模塊，專門為技術和工藝改進團隊提供信息。

這些不同的模塊基于西馬克公司的專業知識，并作為軟件即服務的內容不斷擴展——一部分是基于西馬克集團不斷積累的經驗，一部分是與用戶溝通后的反饋結果。

另一個優勢是使用機器學習算法的輕松擴展性，因為SMS-Metrics 可以確保存儲干凈的數據。借助其他工具，例如來自西馬克數字化公司的AIXpert 可以直接訪問數據，并有助于以后直接集成人工智能。

智能警報管理系統

本地自動化系統根據設定的極限值，評估、檢查工藝和機器數據。如果超過限值，則會生成相應的警報，并在本地自動化人機界面上顯示。

智能警報管理系統Smart Alarm 有助于處理有關工廠狀態信息，所有自動化系統的警報消息都收集并永久存儲在這里。系統中集成了一些附加功能，如通過電子郵件或短消息發送警報通知、警報排除方法管理或警報原因分析。智能警報是一種軟件即服務(SaaS)的解決方案，仍在不斷開發，并添加了其他功能。該軟件帶來了很多好處，包括更短的故障排除時間、更好的專業知識管理，以及通過改進維護計劃而降低維護成本。

維護顧問

維護顧問是一個簡單易用的系統，可以通過電子方式組織和跟蹤維護工作。在大多數工廠，維護都是用手寫的、單獨的、經常令人困惑的筆記來跟蹤的，因此很難跟蹤和評估實際發生的事情。使用我們的方案，可以人工或通過基于時間、運行時間、計數器或負載的觸發器來安排設備維保工作。對有計劃的維保內容進行可視化，并以數字方式跟蹤其執行情況，以便日后進行分析。

其好處是由于更好以負載為導向進行規劃，損耗件的壽命更長，由于清晰的時間表和提醒，使維護工作更可靠，以及基于網頁技術使用移動設備直接在機器上進行更高效地跟蹤。

電子文檔管理eDoc

以電子格式提供文件，使其易于查閱，并使得整個工廠從現場到單個部件一目了然。它有助于在所有設備中進行智能快速導航，并通過設備樹、熱點圖和多功能搜索功能方便地識別零件。極大減少了搜索時間，避免了零件不匹配。相同的零件搜索功能，向用戶顯示零件是否在不同的位置使用，這有助于備件庫存的優化，以及防止出現關鍵位置備件缺失。

數字化路線圖

正如各家鍛造設備和流程各有不同之處一樣，各家的數字化之路也各不相同。一般來說，有兩種合理的方法：

一種通用的方法是基于數據開始并持續改進，在所謂的數字學習周期中，收集現有數據可能輔以額外的傳感器或MIDIS+系統，以數字方式跟蹤和規劃過程。重點是使用SMS-Metrics 對數據進行可視化和分析。與西馬克集團專家一起建立KPI 關鍵指標，并識別脫離正常狀態的偏差。可以對這些進行分析，以發現在哪里可以改進流程。發現的任何潛力點都要通過創建新規則和警報，加以分析和充分利用。可以創建額外的儀表板來顯示更多細節，并可以根據實際需要添加新的傳感器。

另一種方法是，如果已知系統存在有待利用的可優化的潛力點，就可采取更有針對性的措施。這可能包括增加機器的正常運行時間、能源效率、質量或工藝效率。第一步，安裝SMS Metrics 以收集和存儲當前過程數據，同樣的，基于現有的條件可補充其他傳感器或系統。此時，可以先給當前性能畫一條基線來衡量后續優化的成功與否。根據收集到的數據，西馬克專家以他們的專業知識與鍛造廠的技術相結合，進行過程分析并發現可以改進的潛力點。另一種選項是采用機器學習方法來尋找影響因子。在最后階段，開始持續改進過程，確保任何發現的潛力點都得到持續開發和舉一反三的利用。