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大数据平台,注塑装备行业实现智能化转型的关键
  • 作者:曹银平
  • 点击数:46854     发布时间:2017-03-02 12:03:00
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全球塑料消费在体量上已超过钢铁,成为第一大工业材料,而我国消费达9000万吨左右,已成为全球塑料消费量最大的国家,产业规模达2.6万亿。我国塑料行业有1.34万家塑料加工相关企业,整体上依然是传统的制造企业,这严重制约了该产业的发展。
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广东工业大学自动化学院院长谢胜利教授

谢胜利,广东工业大学自动化学院院长,博士生导师;国家杰出青年科学基金获得者、国家自然科学二等奖第一完成人、教育部创新团队学科带头人;兼任广东省物联网信息技术重点实验室主任、教育部物联网智能信息处理与系统集成国际合作联合实验室主任、广东省物联网信息技术及产业化产学研创新联盟理事长、广东省面向工业领域的大数据工程中心主任;6次获得教育部和广东省自然科学与技术发明一等奖,发表学术论文200余篇,获得国家发明专利授权60余件,出版专著4部(其中2部入选《中国当代杰出青年科学文库》)。

编者按:

全球塑料消费在体量上已超过钢铁,成为第一大工业材料,而我国消费达9000万吨左右,已成为全球塑料消费量最大的国家,产业规模达2.6万亿。我国塑料行业有1.34万家塑料加工相关企业,整体上依然是传统的制造企业,这严重制约了该产业的发展。为此,本期记者特别采访了2015年智能制造试点示范项目——注塑成型智能装备与智能服务国家智能制造试点示范基地负责人谢胜利教授,就我国注塑装备产业的未来发展、大数据平台的运用等进行了深入探讨。

自动化博览:我国注塑装备行业目前的发展状况如何?面临哪些挑战?

谢胜利:我主要从事物联网信息技术研究,下面针对注塑成型装备行业存在的与信息化及对产业的影响等方面做一阐述。如今国家全面推进制造强国战略,对传统行业进行转型升级,但我国注塑装备行业的智能化和信息化水平低下,2.6万亿塑料行业大多数还是劳动密集型企业,生产效率低下、产品附加值低,这严重制约了行业的发展。

目前我国设计的注塑成型装备控制系统,具体还存在以下问题:

(1)非常依赖人工经验。注塑机成型一模,必须经历合膜、注射、保压、冷却、预塑、开模、取件等一系列工作,且每个过程都要设置响应的工艺参数(如时间、温度、压力等)。我国目前整个过程仍需要人工进行各种工艺的调整,这对最终产品的质量、产品的稳定性的影响都非常大。

(2)重复精度差。注塑成型装备在使用过程中,随着环境和使用过程变化,每一模生产的产品存在较大的偏差;而且生产过程会逐渐偏离正常水平,极易生产出废品。此时需要对整个系统根据人工经验重新试模,然后继续生产,这导致产品稳定性差,对工程师经验要求很高。

(3)自治自愈能力差。当前的注塑机缺乏必要的自我状态、健康状态的监测手段,导致及其生产大量的废品而无人知晓,更没有机器自我调节参数,来达到健康状态的能力。这样的注塑机产品距离智能制造还有一定的差距,还需要大量的人工参与。

(4)缺乏智能化的服务。目前虽然有几家厂家在做网络化的注塑机控制器,但只能简单的监测注塑机的状态,缺乏基于注塑机的类似在线远程故障诊断、精准营销、及时服务等新兴的业务需求。

此外,在塑料机械行业中,存在大量有知识的数据无法采集、分析和提炼与有知识和经验工人缺乏的矛盾,快速增长的人力成本和注塑装备智能化水平低下的突出矛盾,严重制约着行业的转型升级。如何利用有知识的人的经验和机器设计与运行的数据、提升注塑机的智能化和网络化水平,推进塑料装备及关联行业的转型升级,是整个注塑装备行业面临的挑战和机遇。

自动化博览:您认为如何对注塑成型装备进行智能化改造? 从而顺应国家提出的《中国制造2025》、“两化融合”战略发展需求。

谢胜利:在全球进行注塑装备的智能化改造,主要有两条路:其一,设计良好的控制器;其二,提升控制器的精度,从而提升注塑成型装备的整体智能性。但是国内发展较晚,整体技术被国外控制掌握;设计注塑成型智能化的成套系统价格高,往往一套系统上亿美金,不适合大范围推广。因此,针对前面讲的装备及生产工艺对人的经验依赖性较高,建议将国内孙优贤、柴天佑、钱峰、桂卫华等院士在流程工业成功推行的知识自动化方法引进到注塑成型装备及系统领域,把实践工人和知识工作者的经验和智慧提炼成知识,并用于注塑成型装备及生产过程的控制,从而实现注塑成型装备的改造。我认为这是一条我国实现注塑成型装备智能化以及从中低端向高端转型升级的自主发展之路。

自动化博览:针对目前我国注塑机网络化、信息化水平低下的问题,您认为应从哪些方面来解决?

谢胜利:目前全球的注塑成型装备都存在网络化和信息化不足的问题,各大企业都希望通过实施工业强国战略,加大对高端制造装备的智能化改造,网络化和信息化是改造过程的必要手段。ENGLE、NETSTAL等海外高端注塑机品牌也正在进行相关的升级换代工作。

面对注塑装备产业对注塑机的需求,希望提升注塑装备的信息全面感知和可靠传输,构建自感知、自诊断、自决策、自学习的智能制造系统,打造产品链、价值链、供应链协同的智能化的服务系统,从而提升注塑装备及系统的整体智能化水平。

自动化博览:注塑成型智能装备与智能服务国家智能制造试点示范基地的建设内容包括哪些方面?将主要解决注塑机械行业的哪些问题?目前进展如何?

谢胜利:2015年广东工业大学联合博创智能装备股份有限公司获批《中国制造2025》国家首批智能制造试点示范基地——注塑成型智能装备与智能服务,该基地的核心任务主要是研发注塑成型智能装备、构建智能化的服务系统及平台。具体的工作包括:研发智能化的注塑成型装备组网模块、研发基于物联网的注塑成型智能装备;研发智能销售、智能设计、智能生产、智能物流等智能化的服务系统;构建注塑成型智能云服务平台和大数据平台,为行业提供大数据云服务;构建注塑成型智能工厂;推进行业应用示范等工作。

该基地主要面向注塑装备行业网络化和智能化水平低下的问题,重点解决装备的运行状态无自感知、故障无预警、故障停机维修、信息化服务几乎为零等问题,从而实现设备状态自感知、故障自诊断、自治自愈等智能化的服务。目前已经搭建了大数据基础承载平台,研发了网络化的组网模块和注塑成型智能化成套装备,开发了注塑成型MES系统、全生命周期健康管理系统、博创商城等服务,已在艾德伟控等企业试点示范推广。

自动化博览:您认为该示范基地的建设难点是什么?如何应对?

谢胜利:试点示范基地建设的难点主要表现在:智能制造依然处在市场导入期,市场需求需要去引导,很难形成快速爆炸式增长;塑料行业企业各自为政,行业资源很难整合,这对于优化行业发展布局和行业的信息化提升会带来一定的阻碍。

目前采用数据换服务的模式,在下游企业中免费进行推广,争取获得更多企业参与新一轮的智能制造升级改造中,解决企业各自为政现象,再逐步引导各产业链相关企业加入,继而搭建行业大数据云平台,解决我国注塑装备行业的发展不足问题。

自动化博览:请您谈谈物联网、大数据、云计算等新技术在该基地建设过程中的应用?

谢胜利:物联网、大数据、云计算等新一代信息技术是实现智能制造的核心支撑技术,它们为注塑成型智能装备与智能服务国家智能制造试点示范基地的建设提供了必不可少的支持。物联网技术主要用于实现设备状态、生产现场信息的全面感知和可靠传输;大数据实现对智能制造数据的可靠存储、分析和挖掘并提供智能决策支撑;云计算作为整个智能制造的关键,在IaaS、PaaS、SaaS三个层面都能够提供有效的支撑,将整个智能化的服务承载在云端,最终构建三级云服务平台,为全行业提供智能云服务。

自动化博览:未来,大数据平台在未来行业发展中将发挥哪些作用?我国注塑装备行业将呈现出怎样的发展趋势?

谢胜利:大数据平台主要用于采集注塑装备行业的工艺参数、注塑装备和生产现场的运行数据等信息,然后对这些信息进行数据质量管理、数据挖掘与分析,最后构建注塑成型大数据知识发现体系,为行业的决策支撑提供服务。将助力我国注塑装备行业重点解决四个方面的问题:注塑成型工艺的优化、注塑成型装备故障诊断和最优控制、注塑成型工厂生产要素的优化和效能的整体提升、行业发展动态规划与决策支撑等。

未来我国注塑装备的需求量将继续呈平稳增长,基于注塑成型装备的智能化服务目前刚刚起步,在未来很长一段时间内,传统的注塑成型装备和智能化的装备并存,故智能化新装备的开发和传统装备智能化改造并进是未来注塑成型装备行业发展的必然趋势。因此,在不断提高注塑装备智能化水平的基础上运用新兴技术真正解决行业痛点,为用户提供全方位的服务,已成为未来我国注塑装备行业实现智能转型与升级的关键所在。

摘自《自动化博览》2017年2月刊

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