如何實施物聯網以創建智慧工廠 How to implement IoT to create a smart factory
創建工業 4.0 智慧工廠需要時間、計劃、資金和員工的支持。建議公司在開始之前制訂路線圖，顯示他們想要做什麼。透過數位平台改善溝通，可確保人員、流程和技術之間的一致性。
智慧工廠是使用電腦技術，將每台機器的即時狀態傳輸到中央集線器的設施。數據用於現場決策，避免生產延誤，並提供提高效率的機會。
在這些工廠中，連接到電腦網路的電子感測器組合，提供了持續的資訊流。當與人工智慧軟體結合使用時，電腦可以做出自主決策，從而改善化工廠的生產。
僅在美國，就有 86% 的製造商認為，到 2025 年，智慧工廠將成為競爭的主要驅動力。
這個怎麼運作
增強機器之間的通信，意味著：接收告訴採購部，什麼原材料到達，以及何時到達。採購部知道手頭有哪些供應品，以及必須訂購什麼。機器 A 擁有製造產品所需的材料。機器 B 正在開發不同的產品，而不是在機器 A 上等待時處於空閒狀態。機器 A 到 Z 被編程為執行其工作，並讓人類工人知道何時可能出現潛在問題。銷售人員知道哪些成品可用於運輸，哪些正在準備中。客戶知道，他們何時可以按他們需要的時間和數量進行交貨。最重要的是，這些資訊是即時可用的，因此每個人都知道潛在的問題，以及如何解決這些問題。
從支持工業物聯網 (IIoT) 的設備中，獲取數據並對其進行快速分析，可以將標準工廠轉變為智慧化工廠。
這些工廠可以快速查看，從庫存到生產再到銷售的整個供應鏈。能夠追踪生產流程，並確保供應鏈順暢流動是 Microsoft Dynamics Supply Chain Management 等專業軟體的功能。
但是，使用較舊的手動設備，改造現有工廠需要時間、精力和金錢。要將模擬工廠逐步提升到這個水準，需要思考和大量計劃。
關鍵的智慧技術包括硬體組件，例如感測器、工業物聯網 (IIoT) 連接、工廠生產線的網路連接，和電纜以及數百萬（可能數十億）數據集的數據儲存。公司電腦 —— 無論是在本地，還是透過雲連接 —— 都需要能夠使用人工智慧組織和管理數據的軟體。Microsoft Dynamics 供應鏈管理，就是這樣一種產品。
圖1互聯工廠的運作
工業 4.0
作為第四次工業革命（通常稱為工業 4.0）的一部分，智慧工廠建立在 20 世紀中期第三次工業革命中，添加到製造過程中的電腦化之上。
除了自動化單個機器之外，工業 4.0 智慧化工廠還具有：
- · 顯著增加數據收集，允許更準確的決策。
- · 提高自動化以涵蓋整個生產運行。這可以更有效地生產商品，包括在人不在的時候。
- · 提高了靈活性，允許工廠從一個單元開始批量生產任何規模的批次。
5%百分比的工廠是完全「智慧」的。
30%百分比的工廠正在更新為智慧狀態。
65%百分比的工廠沒有在智慧狀態方面取得進展。
智慧工廠挑戰
工廠所有者在將現有設施，轉變為更高效運行、停機時間和缺陷最少的智慧工廠方面，面臨幾個潛在障礙。這些障礙可能包括：
- · 接受持續培訓並發展所需技能的員工。德勤估計，未來十年僅在美國就有 200 萬工人短缺。
- · 更新工廠生產線機器，以包括感測器和資訊共享功能的成本。一些現有機器可以修改，而其他機器可能需要更換。
- · 將所有數據收集點聯網，以確保順暢、連續的資訊流。資訊可以流向本地或遠端的中央伺服器。
- · 接受智慧工廠覆蓋整個公司的概念，而不僅僅是生產工廠。
- · 確保所有更新的設備都相容，並且可以整合到一個完整的網路中。
引領轉換變革
一些公司任命「變革冠軍」帶領公司進入智慧工廠 4.0 時代。這些人的任務通常是使技術更新與工人相關。
德勤的研究顯示，變革擁護者應該來自自上而下（例如，高層管理人員）和自下而上（例如，工廠工人），有助於獲得員工的認同。
他們的主要焦點是回答這個問題，「這對我有什麼好處？」 從個體工人的角度來看。例如，變革擁護者解釋了掌握自動化，如何使員工能夠在潛在問題發生之前阻止它們。生產過程中更少的問題發生，意味著更高的產量 —— 可能還有更多的銷售額 —— 這對整個公司都有利。
變革倡導者還向員工解釋，他們將如何透過獲得智慧工廠所需的新技能而受益。額外的培訓等於更多的技能，這意味著更多的機會，來提高薪酬和工作保障。
化工廠自動化設備
現有工廠要成為智慧化工廠，必須採取的一個步驟是更新設備。例如，工廠工人手動打開和關閉的閥門，應該被自動完成的半導體增強閥門所取代。
為智慧工廠技術提供所需資訊，所需的眾多化學處理儀器包括：
- · 配備微處理器和半導體壓力感測器的智慧壓力變送器，可以直接測量管道中的壓力。
- · 配備微處理器的差壓變送器，用於測量氣體、流體和蒸汽的流速、壓力和液位。
- · 用於測量氣體、蒸汽和液體的流量計，包括允許校正溫度和壓力的渦流模型。
- · 配備微處理器感測器的液位變送器，用於測量液體中的液位。
- · 控制閥，例如用於混合或分配流體的偏心三通旋轉閥。
- · 溫度控制器確保溫度在設備的工作範圍內，並在潛在設備問題發生之前通知人員。
將這些機電設備與監控軟體相結合，工人可以從幾乎任何地方，觀察智慧工廠生產線作業的狀況：工廠的辦公室或海灘上的筆記型電腦。
電腦定位器讓訓練有素的工人，知道設定閥門開度和實際閥門開度之間的偏差。這些知識可以幫助工人在閥門即將發生故障之前，發現它的跡象。
制訂成功路線圖
想要將工廠升級為智慧化工廠的公司，可能希望遵循與此類似的路徑：
- 1.根據每家公司的特定行業動態制訂智慧製造策略。當真正的價值開始出現時，要靈活並能夠改變方向。
- 2.創建一個帶有概念證明的智慧試點項目，證明項目對公司的價值。擁抱失敗，從錯誤中吸取教訓。
- 3.使用可擴展的數據模型定義所需的功能。確保在一個領域使用的技術與，在其他地方使用的技術交流。
- 4.確定適合公司的智慧製造見解，例如跨職能數據分析團隊。在團隊之間共享資訊以避免重複工作，同時獲得更多見解。
- 5.將新方法制度化，以防止舊的、效率較低的方法重新進入更新的操作。向員工展示技術升級，如何在化工廠營運中產生顯著影響的具體例子。
圖：2創建成功路線圖
關鍵要點
- · 將現有工廠轉變為智慧化工廠需要時間、精力、金錢和耐心。工廠所有者和管理者必須在實現目標的過程中克服障礙。
- · 最重要的任務之一是任命高層（執行）和底層（工廠工人）的變革倡導者，他們共同努力讓全體員工參與進來。
- · 進入工業 4.0 時代意味著更新設備，以提供持續的數據流。公司應該制定一個路線圖，展示他們將如何從目前的位置轉變為智慧工廠。
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