智能氣動：通往更高效率，更高生產率的門戶

2021年3月10日

       開放靈活的IIoT系統可以查明泄漏和故障，減少停機時間，提高吞吐量并終改從食品和飲料加工到包裝產品和工廠自動化，制造設施都在轉向智能氣動裝置以提高能源效率。在壓縮空氣系統中，僅幾個百分點的改善就可以智能氣動可以提供的不僅僅是節能。通過從以前的“非智能”閥門，氣瓶和空氣處理裝置中收集過程數據，硬件和軟件的協同作用可以發掘洞察力，從而減少停機時間，縮短周期時間并提高整體生產率。
實際挑戰
在氣動系統中，部件容易磨損，可能導致泄漏。隨著時間的流逝，這種泄漏將增加，導致過多的能源使用，更高的運營成本和更大的碳足跡。實際上，由于泄漏，平均每個制造廠每年浪費多達35％的壓縮空氣，而更大的泄漏會導致大量的能量損失，更多的機器停機時間和增加的成本。我們已經看到一些工廠每年每臺機器的損失超過50,000美元！

對于許多操作員而言，識別和解決壓縮空氣系統中的損失也可能影響他們的整體設備效率（OEE），因為空氣泄漏通常是其他性能問題的跡象。

OEE是制造過程中生產率的“實踐”度量。從本質上講，它確定了真正有效的計劃生產時間的百分比。OEE可由以下變量確定：

可用性：這是機器的正常運行時間。該流程在計劃的生產時間內是否連續運行？

性能：這方面與機器的速度有關。流程是否運行得盡可能快且沒有緩慢的周期？

質量：這與終產品有關，它可能會受到組件磨損以及機器性能差或不穩定的影響。生產中是否沒有缺陷和返工？

智能氣動與可編程和可擴展的開放軟件平臺相結合，確保精心設計的監控系統可以隨著未來的需求和期望而增長。
OEE分數為100％代表了完美的生產：一臺機器只盡可能快地制造出好零件，而沒有停機時間。可用性，性能或質量方面的任何不足都會降低OEE總體得分。85％的分數被認為是世界的，許多制造商認為這是一個適當的長期目標。

艾默生（Emerson）氣動系統專家的研究表明，典型包裝生產線的OEE僅為大約45％至55％。好消息：有足夠的機會進行改進。顯然，那些以設計能力或接近設計能力運行的系統比那些沒有設計能力的系統更節能，更有利可圖。但是，要真正了解可以在何處獲得效率并降低成本，就必須將生產率化到單個機器級別。

智能氣動的機會
工業物聯網（IIoT）正在*改變制造，包裝和相關加工行業，并正在將數字化轉型帶入幾乎任何規模的氣動操作中。通過這種轉換，操作員可以從氣動和其他機器元件中捕獲和處理數據，從而獲得新的生產見解。

AVENTICS AF2流量傳感器提供了有關氣流的實時洞察，同時還捕獲了進料管線中的壓力和溫度數據。 
例如，壓縮空氣優化是一種由IIoT驅動的進步，它可以通過連續監控系統中的空氣流以實時檢測泄漏，同時還捕獲進料管線中的壓力和溫度等其他數據而成為可能。

將智能氣動系統中的原始數據轉換為可操作的內容是減少停機時間，降低能源成本，縮短周期時間并提高整體生產率的關鍵。但是如何確定要收集的機器數據是否可行？以及如何應用這些數據來改善車間操作和更高級別的決策？

簡單的方法
只需幾個數據點，就可以輕松地在本地級別實現智能氣動監視-無需云。該系統使用艾默生的AVENTICS系列AF2流量傳感器或便攜式AVENTICS智能氣動分析儀（SPA）等組件來測量氣流，該系統可以識別出任何出現問題的機器并相應地創建警報，呈現易于使用的儀表板或向終用戶發送警報實時。通過從很少的單個零件開始，操作員無需大量數據分析即可獲得可行的見解-并迅速實現成本降低，生產質量提高，生產量增加以及就氣動系統而言降低能耗消耗。

AVENTICS智能氣動分析儀（SPA）使客戶可以輕松訪問實時數據，以監視氣動系統參數并提高整體設備效率（OEE）。 
AVENTICS智能氣動分析儀（SPA）使客戶可以輕松訪問實時數據，以監視氣動系統參數并提高整體設備效率（OEE）。
在近的一個示例中，艾默生與包裝機械制造商合作，提供了強大的分析功能，可以幫助在裝卸托盤設備上提供高效，可擴展的OEE增長。該分析解決方案基于艾默生（Emerson）的PACEdge IIoT平臺，而不是復雜的數據集，可查明哪些特定的執行器或氣門歧管性能不佳，并為解決可疑問題提供指導。該平臺易于開發和實施，還可以根據周期計數或其他參數提供預測性維護建議。它可以實時提供根本原因分析，以及一系列警告或嚴重警報。數據的收集和可視化與主機控制器無關，因此適用于舊式或第三方控制器。

通過初專注于一些機器或特定的痛點，可以定義項目范圍，并且可以更輕松地量化結果。同時，重要的是要確保所選的監視解決方案具有可伸縮性，并且可以隨著未來的需求和期望而增長。擁有完整產品組合的提供商可以幫助避免設備堆疊，從長遠來看，這會增加成本。

運營商在考慮可能將其綁定到特定設備，網關，云服務或其他受限生態系統的合作伙伴或產品時應謹慎行事。一些解決方案可能還需要大量時間和前期資本投資。例如，在一種方法中，可以收集數據并通過網關將數據從可編程邏輯控制器（PLC）轉發到云。另一種方法可以將氣動裝置和其他模塊直接連接到PLC。從那里，數據仍必須轉到云中進行分析和可視化。兩種情況都涉及通過PLC。這可能需要對PLC邏輯進行重大更改，以通過PLC通過云進行“本地”可視化來捕獲分析。

對于不需要運營商或基礎架構來支持復雜云場景的制造運營，像艾默生提供的那些那樣高度靈活和安全的系統就可以提供生產率和能源節省，而無需云環境來實時顯示數據。采集模塊（例如傳感器或其他邊緣設備）可以直接通過網關連接，而無需更改PLC。這很重要，因為更改PLC邏輯可能需要花費大量時間和資源，并且許多操作可能不希望更改其PLC編程，尤其是在棕地應用中。利用像艾默生提供的那樣更靈活的選擇，無論使用什么控制器，棕場操作都可以通過云或在本地邊緣設備將數據上下文化。在綠地應用中，

與傳統的基于消費者的IoT項目不同，工業IoT設備通常提供高度的交叉兼容性-這是使用可編程且可擴展的開放式軟件（如PACEdge平臺）確保平穩共存的關鍵因素。開放式通信協議可以在內部基于云，也可以集成到現有軟件系統中。這些示例包括OPC UA和MQTT。例如，前面提到的AF2系列流量傳感器與OPC UA兼容，使用戶可以直接連接到上層系統或另一個IIoT網關進行高級分析。

無論是本地的還是基于云的，IIoT技術的供應商都將根據運營商當前的基礎架構量身定制其系統，然后通過網關，控制系統或這些開放的IIoT協議提供機器見解。知識豐富，靈活的技術供應商將對任何IIoT實施采取咨詢方法，并將花費時間充分了解運營商特定需求的要求。

切實的利益
過去，對監視成本相對較低的氣動零件進行投資是沒有意義的-更換費用和相關的生產停工時間僅被視為正常業務。但是現在，信息改變了游戲規則。

單個故障單個致動器可能會導致更大的問題，從而影響整個系統的效率。如果得到適當利用，由IIoT提供動力的智能氣動裝置可以幫助制造商發現執行器不足等問題，它們可以連接自動化孤島，解鎖被困機器數據并從根本上提高OEE。在生產單個產品的機器涉及數臺（也許數十臺）機器的情況下，其影響可能是深遠的。一臺機器的效率低下會在整個工廠內產生級聯效應。通過連接信息孤島，典型的運營商可以期望以幾種方式實現投資回報：

減少停機時間：智能氣動裝置可以通過測量使用情況和周期時間來監控磨損，從而更好地將機器中不斷出現的問題通知維護和生產團隊。結合周期指示器，操作員可以洞悉系統的剩余壽命，并可以使用預測性維護來減少生產停機時間。

節省更多資金：泄漏更少，整個系統將需要更少的能源，既節省了能源成本，又減少了總碳足跡。

提高生產率：智能氣動裝置可以提供通知和警報，以通知制造過程中的泄漏，異常或閾值突破。反過來，這可以幫助確保的OEE和的生產率。

與可以提供整體方法的團隊合作-從氣動到機器控制以及應用支持平臺-可以幫助任何規模的操作員優化流程并挖掘新的生產見解。借助智能氣動裝置以及通過PACEdge平臺等系統可提供的強大洞察力，就可以避免計劃外停機，降低能源成本，縮短周期時間并提高整體生產率。