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　　1 從終端用戶視角看塑料機械的挑戰

　　彼得 .德魯克曾經說：“動蕩時代最大的風險不是動蕩本身，而是企圖以昨天的邏輯來應對動蕩”。人們常用 “VUCA”來形容我們所處的時代 -對于制造業同樣如此， 經歷了改革開放40余年的高速發展，把握著時代的脈搏， 企業從小做大。但是，過去依靠單——產品，以及低價競 爭的低盈利，高周轉，在快速變化的時代，使得企業面臨 著非常艱難的生存。貿易政策的突變、融資、銀行利率、 市場需求的波動等等因素經常會讓企業陷入危機之中。中 國制造業必須走“高質量發展”的道路，這就要求不斷以 “用戶需求為導向”的產品研發，提升企業自身的技術與 運營護城河，以跨界融合提升差異化競爭力，確保在變化中，仍舊可以獲得長期的企業高質量發展。而這一切，就 像彼得 .德魯克所說，  需要改變過往的發展邏輯，  而邁向 新的發展道路。

　　當然，對于制造業不變的是“穩定的高品質”產品生 產，而除此之外，用戶的需求也變得更為多樣—— 而復雜問題，需要化解為簡單的細分問題來解決。

　　塑料工業作為一個傳統領域，隨著消費升級，對于 產品的品質、功能性設計也提出了更高的要求。另外，也隨著新材料，以及新興領域如電動汽車、光伏、鋰電、燃 料電池、醫療器械等快速成長也面臨著新機遇。而塑料機械，必須敏銳把握市場的需求變化，以及橫向科技的發展，以跨界融合創新來解決用戶問題。

　　(1)讓機器具有自適應能力?

　　對于塑料工業，首要的挑戰在于產品越來越多的多樣 性需求，這使得設備如何具有自適應能力，才能快速適應 制品的規格變化，以及快速的調整能力，其中包括：

　　? 如何開發自適應工藝的機器，實現一機多用?

　　? 如何降低新產品生產的開機浪費?

　　? 如何讓機器更智能，以降低技師經驗的依賴?

　　? 如何提供自適應能力?

　　? 在機器研發中如何去面對材料的變化?

　　? 如何快速的機器出廠測試?

　　(2)如何賦予機器數字化能力融入到工廠?

　　對用戶來說，注塑機已然不再是過去的傳統單機生 產，它必然會融入到各個制造領域。在不同的工廠，注塑 機需要與其它設備構成協同的產線，  通過機器人/AGV/柔 性輸送線連接到其它生產單元。

　　這意味著，塑料機械不再獨立存在，而必須有快速融 入工廠的網絡基礎設施、軟件接口標準與規范、數據框架 與存儲、分析所需的數字化提供能力。

　　(3)遠程的診斷與互聯

　　中國的塑機產業在全球有著巨大影響力 —— 這意味 著，  大量遠銷到全球各地。而這將使得服務變得壓力倍 增。如何讓設備被以最便捷、又安全的方式連接，并借助 于無所不在的網絡資源來快速定位問題，并能夠提供程序 的遠程修改、上傳、下載。這對于用戶來說，也是非常有 吸引力，而對于自己也同樣大幅降低成本的。

　　(4)設備能效

　　由于塑料工業都需要大量的加熱控制，以及傳動所需 的動力，這使得本身的能耗也成為了終端生產企業考量的 關鍵點。在制品的每個1%的能耗，都會累積出巨大的成 本，而換言之，更好的系統節能設計，則可以為用戶帶來 額外的“利潤回報”，因此，電氣控制傳動系統的能耗控 制就變得重要。

　　(5)材料節省

　　塑料工業的生產節拍往往很小，幾秒鐘就會一個產品 被注射成型，每分鐘數百米的薄膜生產，每小時成百上千 個瓶子的生產，即使是1%的材料節省一年都會累積出一 個驚人的數字。

　　高端制造業的用戶，具有非常強的ROI，以及設備 OEE評價能力。因此，  對于高質量的用戶，  他們會給出真 正的評價，一個好的機器究竟能帶來的回報是什么?而什 么是值得采購的設備?這往往在一個精密的計算中，并非 是價格越低越好—— 很多時候，價格高只是一個謝絕的理 由，而非真相。

　　2 塑料工業的數字化

　　(1)基礎互聯OPC UA | EUROMAP

　　數字化首要在于連接，這包含了設備間和設備與生產 管理系統間的連接。貝加萊是最早EUROMAP規范的主要 推動者，也是積極參與者。在貝加萊系統中，嵌入了多種 EUROMAP規范。如EUROMAP  67 -基于信號的物理連 接，而EUROMAP  77則定義了通過OPC  UA標準的注塑 機與機械、上位MES之間的數據交互，包括基于管理殼的 數據交互，  EUROMAP  79則定義了注塑機與機器人的連 接能力。EUROMAP  83則是基本的通用類型的定義，對 于擠出EUROMAP 63/84等規約的滿足。

　　(2)EUROMAP 79——注塑機與機器人的交互

　　在EUROMAP  79中定義了注塑機與機器人如何進行 交互，圖3即是一個比較直觀的表達來體現注塑機與機器 人之間為了協同工作所需的信息。

　　通過滿足OPC  UA統一架構的EUROMAP行業規約， 貝加萊可以讓用戶的機器快速被管理系統訪問，通過標準 以太網也可以獲得毫秒級的數據連接能力。

　　(3)設備到工廠的數字化應用能力

　　在貝加萊的mapp軟件模塊中，為機器融入工廠提供了眾多的數字化能力。

　　? mappSQL -用于支持開放的數據庫查詢;

　　? mappVIEW;更易于理解的機器操作與用戶管理;

　　? mappData -讓數據被有效的訪問;

　　? mappBackup -數據備份;

　　?  mappAudit- 審計追蹤，例如滿足制藥行業所需的 21CFR Part11;

　　?  mappRecipe -配方的管理，并可通過OPC  UA與 MES/ERP的工藝參數下發匹配;

　　?  mappUser-管理用戶的權限和訪問，并可以為不 同人員提供管理權限的不同(如操作員、工程師、電氣工 程師、工藝工程師、工廠經理);

　　? mappReport-可生成被辦公系統訪問的數據報告。

　　(4)安全的遠程診斷與維護技術

　　設備數字化的另一個基本能力則是遠程的診斷與維護 技術，貝加萊通過安裝于本地的Link  Manager經由在云 端架構的服務器(GateManager)，可以連接現場的機 器(SiteManager)，如圖5所示。

　　其實，我們可以通過各種云(如阿里云、華為云、亞 馬遜、微軟Azure等)  來進行遠程的數據訪問—— 建立安 全的連接通道，這確保數據與程序的安全。

　　3 塑料機械智能化的實現

　　不僅在塑料工業，其實，每個產業都會存在這樣的迫 切訴求，即，機器如何能夠具有自我的判斷力，根據生產來降低應用。

　　(1)智能稱重與配料系統

　　對于擠出、注塑等眾多領域，稱重系統需要在材料成 本與品質間進行平衡，而更為智能的系統，能夠高速響應工藝制程的材料所需。貝加萊稱重算法針對多種模式(稱 重，失重和混合模式)等多種場景。

　　智能算法，能夠為不同的制造規格提供自適應的稱重參數匹配，快速實現稱重的精準、高效。

　　(2)智能開合模

　　對于開合模來說，它的復雜性在于如何讓機器根據 產品的變化，能夠形成不同的開合模運動控制曲線的設定 與精準執行。而另一方面，隨著產品的復雜性，以及機器本身的液壓、機電傳動的結構變化，這使得它變得比較復 雜，往往需要由經驗豐富的師傅來進行配置，而這又使得 它依賴于人的經驗，而帶來不確定性，尤其對于批量小， 不良品率放大會影響產品的成本。

　　貝加萊的控制系統，具有算法設計能力，不僅是基于 高級語言的算法設計能力，也可以基于學習模式來進行參 數學習，通過對多次的師傅的經驗學習，機器可以獲得自 己的最佳參數收斂，并且，它是一個不斷迭代的系統。

　　在硬件上 ，它依 賴于 高性能 計算 的P a nel  P C 的 Hypervisor能力，可以運行Windows/Linux系統，在軟件上可以通過C/C++或通過exOS來實現Linux下訓練模 型與機器的交互。

　　(3)預測性維護技術

　　貝加萊的智能故障診斷系統，可以用于重值設 備的故障預測。通過預測性維護，可以實現以下功能：

　　? 在機器組裝階段對安裝進行分析;

　　? 對機器的故障進行早期定位;

　　? 延長設備的綜合使用壽命;

　　? 降低用戶非計劃“宕機”帶來的損害。

　　(4)智能溫控中蘊含的節能力量

　　在貝加萊的工藝閉環控制模塊中mappTemprature不 僅可以確保良好的溫度斜坡跟蹤，快速的溫度調節能力， 在節能方面，也同樣具有非常巧妙的設計。

　　貝加萊的mappTemperature溫控功能可以實現以下 節能效果：

　　? 降低輸入端波動帶來不必要的調節，實現節能;

　　? 解耦算法消除多溫區干擾，達到有效節能;

　　? 精準溫度軌跡控制，保證品質與節能效果;

　　? 前饋提升響應速度并提高能源效率;

　　? 合理的加熱/冷卻匹配策略，消除內耗。

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