數(shù)字化工廠，立足“一線”構(gòu)建無(wú)限

——西門子PROFINET助力軟控股份實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)

青島，一座富有活力的中國(guó)北方海濱城市，這里聚集著一大批勇于探索的制造型企業(yè)。當(dāng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算開(kāi)始升溫，面對(duì)數(shù)字化、信息化，以及精益制造的浪潮，青島把握機(jī)遇，走在前列。這其中，就包括已經(jīng)在世界輪胎裝備制造領(lǐng)域占據(jù)地位的軟控股份有限公司。

2014年10月，軟控股份開(kāi)始在行業(yè)內(nèi)踐行“數(shù)字化工廠”的概念，西門子作為軟控的戰(zhàn)略合作伙伴，全力支持軟控在輪胎行業(yè)的數(shù)字化制造業(yè)務(wù)，為其提供電氣化、自動(dòng)化及數(shù)字化產(chǎn)品。一邊是先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化電氣產(chǎn)品及軟件供應(yīng)商，一邊是橡膠輪胎裝備制造企業(yè)，西門子與軟控股份的合作讓輪胎制造的未來(lái)充滿無(wú)限可能。

擁抱數(shù)據(jù)的

“擁抱數(shù)據(jù)，這是歷史的趨勢(shì)。”軟控股份副總裁于明進(jìn)談到公司的自我變革時(shí)，不無(wú)激動(dòng)地描述道，“數(shù)據(jù)已經(jīng)成為未來(lái)的核心生產(chǎn)力，數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)簡(jiǎn)單而言就是大數(shù)據(jù)！”

長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)論是在制造領(lǐng)域還是在工廠以外，人們一直低估了數(shù)據(jù)所能產(chǎn)生的超級(jí)能量。以往，生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)，或是由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員掌握；或是被直接寫成難以調(diào)取和利用的圖紙文檔；更多的，則是任由機(jī)器轟鳴、產(chǎn)線輪轉(zhuǎn)，流失在工廠的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。而當(dāng)企業(yè)開(kāi)始重視、并從生產(chǎn)線重拾數(shù)據(jù)之時(shí)，又面臨一個(gè)嶄新的問(wèn)題：要想駕馭這股富有生機(jī)和價(jià)值的數(shù)據(jù)流，需要工廠重塑制造理念，升級(jí)原有的數(shù)據(jù)通路，引入一條穩(wěn)定、靈活、高速、的信息傳送管線，打造數(shù)據(jù)“黃金水道”。

“認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)的重要性，才算讀懂了制造業(yè)的發(fā)展方向。”軟控研究院院長(zhǎng)張斌這樣闡釋了軟控股份的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。近年來(lái)，當(dāng)大多數(shù)制造企業(yè)仍然停留在對(duì)大數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)階段時(shí)，軟控股份已經(jīng)開(kāi)始勾勒數(shù)字化工廠的藍(lán)圖。

張斌說(shuō)，2014年初，軟控明顯感覺(jué)到數(shù)字制造刻不容緩。于是公司專門成立了數(shù)字工廠項(xiàng)目組，制定戰(zhàn)略路線圖，集合設(shè)備、研究、物流、軟件等各個(gè)部門的力量，確立清晰的各階段目標(biāo)。

“軟控股份不僅要成為市場(chǎng)，也要在理念創(chuàng)新和創(chuàng)新實(shí)踐上成為。”于明進(jìn)說(shuō)。汽車輪胎生產(chǎn)是為人類生活帶來(lái)“速度”的產(chǎn)業(yè)，面對(duì)洶涌而來(lái)的信息化浪潮，整個(gè)輪胎行業(yè)也需要自我提速。從2011年開(kāi)始，軟控股份連續(xù)3年排名橡膠輪胎制造裝備行業(yè)的第二，能夠提供行業(yè)90%以上的設(shè)備。

“軟控股份需要找到具有共同價(jià)值觀的戰(zhàn)略合作伙伴，西門子就是其中重要的一個(gè)。”張斌說(shuō)，“軟控崇尚新技術(shù)，推行數(shù)字化工廠，而西門子能夠提供*服務(wù)，與我們共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，共享成功。”

數(shù)字化工廠必須基于一體化的網(wǎng)絡(luò)，使工廠實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，提供*的信息流，其中的核心就是工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。“在這方面，西門子的PROFINET是我們選擇的解決方案。”張斌說(shuō)。

一“線”與無(wú)限

“數(shù)字化工廠重現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值，也對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提出了新要求。”長(zhǎng)期專注軟控股份業(yè)務(wù)的西門子*宋炳國(guó)說(shuō)，“當(dāng)軟控股份提出數(shù)字化工廠的概念時(shí)，西門子不僅能理解，更能從豐富且成熟的產(chǎn)品線上，找到先進(jìn)的方案支持他們的理念。”

西門子PROFINET資深產(chǎn)品經(jīng)理王旭暉說(shuō)，數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)是要將工廠的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息采集上來(lái)，為控制層所用，繼而為企業(yè)管理層提供參考——這就是工廠大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。要達(dá)到數(shù)字化工廠的目標(biāo)，就需升級(jí)現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)。更穩(wěn)定、更靈活、更、更開(kāi)放的PROFINET地滿足這一需求。

王旭暉所說(shuō)的PROFINET正是已經(jīng)入選標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。它在繼承目前廣泛應(yīng)用于工廠通訊的PROFIBUS總線技術(shù)諸多優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)放性和靈活性大幅提升，從而成為可以無(wú)縫集成其他總線技術(shù)的新利器。

相較于傳統(tǒng)工廠，數(shù)字化工廠首先表現(xiàn)為數(shù)據(jù)傳輸量更大。為此，工業(yè)以太網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)更大的傳輸容量。PROFINET巨幅提升了傳輸能力，從以往以KB/s為計(jì)算單位的傳輸提升到高達(dá)100MB/s，其高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憩F(xiàn)有利支持了工廠數(shù)字化的新要求。

PROFINET網(wǎng)絡(luò)更加靈活，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以允許多種技術(shù)協(xié)議同時(shí)進(jìn)行，還具有實(shí)時(shí)的無(wú)線通訊能力。這也就意味著，借助一條統(tǒng)一的PROFINET電纜傳輸介質(zhì)，不僅可以完成所有的控制任務(wù)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨越現(xiàn)場(chǎng)層、控制層和管理層的上傳下達(dá)，為管理決策起到輔助作用。由于PROFINET實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)層到骨干管理網(wǎng)絡(luò)的貫穿，用戶不需要再考慮鋪設(shè)其他的傳輸介質(zhì)，從而讓整體傳輸效率更高，將工廠各個(gè)部分聯(lián)系為統(tǒng)一整體。

此外，PROFINET克服了復(fù)雜的工廠環(huán)境下普遍存在的電磁干擾問(wèn)題。在工業(yè)生產(chǎn)中，PROFINET小于1us的抖動(dòng)精度，令數(shù)據(jù)的傳輸更加穩(wěn)定，且時(shí)鐘頻率極為，增強(qiáng)了生產(chǎn)確定性。相比傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，PROFINET讓軟控每段網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)數(shù)量都無(wú)任何限制，一臺(tái)SIMATIC控制器可管理多達(dá)256臺(tái)設(shè)備，達(dá)到行業(yè)水平。在數(shù)字化工廠中，I/O 設(shè)備必須快速免維護(hù)更換，PROFINET系統(tǒng)可幫助用戶無(wú)需要參數(shù)化更新I/O設(shè)備，即裝即用，控制其可以自動(dòng)識(shí)別出新的I/O設(shè)備。通過(guò)外部交換機(jī)連接或直接通過(guò)設(shè)備上集成的PROFINET接口連接，即可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)冗余功能，無(wú)懼網(wǎng)絡(luò)破壞，保證工廠連續(xù)生產(chǎn)。

更進(jìn)一步，PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用還會(huì)給工廠連續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)新的可能：通過(guò)PROFINET自帶的診斷功能，可以幫助用戶快速找尋到設(shè)備故障點(diǎn)，從而在設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題之后進(jìn)行維護(hù)，限度減少停機(jī)時(shí)間，將經(jīng)濟(jì)損失降到低。PROFINET的診斷功能在操作上也十分簡(jiǎn)便，它甚至不需要編程，只需要在CPU屬性中勾選，通過(guò)在人機(jī)界面上現(xiàn)成的控件直接拖拽即可輕松實(shí)現(xiàn)。所有PROFINET系統(tǒng)的診斷功能，西門子都已經(jīng)幫助用戶提前做好，大大節(jié)省了用戶的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。

在張斌看來(lái)，PROFINET強(qiáng)大的自診斷功能得益于系統(tǒng)的開(kāi)放性，而開(kāi)放性才是西門子的真正遠(yuǎn)見(jiàn)所在。因?yàn)镻ROFINET兼容性好，幾乎可以做到即插即用，它不僅讓工廠設(shè)備互聯(lián)變得十分便利，還可以與外接設(shè)備相連、與因特網(wǎng)互通，工廠管理者、操作人員可以通過(guò)電腦IE瀏覽器，甚至手機(jī)、iPad等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性還帶來(lái)PROFINET*于其他協(xié)議的強(qiáng)大的系統(tǒng)診斷能力，可以覆蓋每一個(gè)通道，這也就為工廠連續(xù)生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

于明進(jìn)同樣對(duì)PROFINET贊不絕口：“PROFINET功能非常強(qiáng)大，普通客戶甚至只用到了其功能的1%-5%，它的更多功能其實(shí)就是留給數(shù)字化工廠未來(lái)應(yīng)用的。”

重新定義需求

與西門子合作，應(yīng)用PROFINET，軟控股份在朝向“數(shù)字化工廠”邁進(jìn)的過(guò)程中變得底氣十足。長(zhǎng)期以來(lái)，橡膠行業(yè)的裝備制造商總是處于一個(gè)被動(dòng)供應(yīng)的位置，往往是在客戶提出需求的情況下，提供相適應(yīng)的產(chǎn)品與之配套，缺乏創(chuàng)新的動(dòng)能。

隨著制造環(huán)境的變化，特別是數(shù)字化、信息化的快速發(fā)展，這一定向關(guān)系正在發(fā)生改變。張斌說(shuō)“軟控的目標(biāo)不止是滿足行業(yè)需求，而是要和客戶、供應(yīng)商一起創(chuàng)造行業(yè)需求！”

創(chuàng)新的結(jié)果，其實(shí)是供應(yīng)商與生產(chǎn)商的共贏。張斌這樣描述基于PROFINET的未來(lái)場(chǎng)景：以PROFINET為樞紐，基于企業(yè)生產(chǎn)管理平臺(tái)的核心控制，數(shù)據(jù)的處理能力將得到盡情釋放，設(shè)備供應(yīng)商*可以對(duì)橡膠制造工廠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)警；基于大數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)波動(dòng)，設(shè)備具備自診斷功能，總是在將壞未壞之時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將其上報(bào)給服務(wù)方，工程技術(shù)人員可在遠(yuǎn)程完成維修；設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中，能夠進(jìn)行生產(chǎn)的自糾正，通過(guò)自適應(yīng)算法進(jìn)行調(diào)整，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

借助統(tǒng)一的PROFINET介質(zhì)，不僅可以幫助客戶提高生產(chǎn)水平，而且可以完成企業(yè)的精益化管理。與此同時(shí)，軟控股份也在籌劃建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心。未來(lái)，通過(guò)PROFINET串聯(lián)，企業(yè)的生產(chǎn)管理平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的電子數(shù)據(jù)管理和信息集成，并與PLM、MES、ERP等系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)全制造環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，在生產(chǎn)與企業(yè)管理層面全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

暢享數(shù)據(jù)，展望智能化遠(yuǎn)景。西門子與軟控就是這樣通過(guò)PROFINET一“線”相連，共同構(gòu)建無(wú)限可能。中國(guó)制造2025剛剛踏上征程，面對(duì)智能制造激動(dòng)人心的未來(lái)，軟控股份深耕市場(chǎng)，以理性的實(shí)踐緊扼信息化奔騰躍動(dòng)的脈搏，建設(shè)“數(shù)字化工廠”已經(jīng)有了清晰的圖譜。