适用于各类锻造设备的模块化数字产品包

文／Jesper Mellenthin 博士·西马克集团

通过选用这套模块化的数字化产品包，锻造设备即可踏入数字化时代。帮助锻造行业从数据中创造价值，并不断提高工厂生产效率、产品质量、设备运转率和能源效率。所有解决方案都可以组合在一起，并适用于任何一家供应商的现有设备。

自由锻和径向锻，其工艺过程和自动化程度差异很大。有一些锻造厂专门生产定制化的单体锻件，另一些锻造厂则高度自动化地大批量生产锻件，因此他们对数字化系统的要求各有不同。对于单体件生产，由于相同生产条件的重复性较低，数字化和趋势检测尤其困难。生产过程，通常是一系列不同工艺步骤的复杂组合，而每一个步骤都对产品质量有着重要影响，不同的生产流程也会导致可类比的质量偏差，而一旦出现偏差则需要进行补救。

因此拥有一套可靠的产品跟踪系统来防止质量失配，以及良好的质量和能源认证系统就显得至关重要。而有规律地锻造相同产品时，人工干预较少，此时机器数据采集模块、自动工艺分析模块和一种以基于数据分析的持续工艺改进模块会发挥最高的价值。针对上述不同情况，西马克集团开发了相应的解决方案，可分阶段逐步实施来满足这些需求，并尽可能做到让客户投资小、收益大。通过增加更多的解决方案，并将各数字化模块相组合，逐步提高数字化智能化程度是实现数字化工厂的有效途径。

西马克信息管理诊断指示系统

信息管理诊断指示系统(简写为MIDIS+)运行在设备自动化系统及其相应的生产线控制之上，是生产线的大脑。

图1 为锻造行业的数字化转型提供了一套全面的模块化解决方案

我们开发这套系统使其满足工艺的特定需求，处理从原材料交付和储存到最终产品包装和装运的整个过程。MIDIS+从ERP 企业资源计划系统接收订单，并管理短期和中期生产计划。他提供了特定的配方，以便根据最终产品将所有生产步骤的设定值自动传递到本地自动化系统，还全流程地跟踪材料，并将相应的测量数据与产品关联起来，以便进一步评估。提供详细的产品报告和产品证书，以确保产品的质量和能源消耗完全透明。虽然生产计划和报告属于办公室层面的应用，但其也与设备自动化系统进行通讯交换产品的特定信息。这样一来就可以对生产工具、故障中断和材料进行管理和跟踪，为工艺过程的持续改进奠定基础，一切始于MIDIS+，并在此得以继续，或者进一步结合西马克集团的其他数字化模块获得进展。

ComForge©和 ForgeBase©锻造工艺软件

ComForge©和ForgeBase©都是西马克集团的锻造工艺软件，属于是通过对单个锻件计算最佳工艺参数(如道次表和炉温设定点)来优化生产的技术解决方案。虽然基本功能相似，但ComForge©专门用于径向锻，而ForgeBase©用于自由锻。这些解决方案可以集成到自动化系统中，既可用于实际生产，也可以用作办公层面的应用，以实现规划、优化和分析目的。

借助SMSMetrics 实现智能数据分析

数字化的总体目标是获取现有数据，并从中产生价值。这不仅适用于单个工艺步骤，也适用于整个生产线。虽然MIDIS+侧重于针对产品的分析，并为工具使用、生产中断原因、材料特性或最终产品质量等元数据奠定基础，但SMS-Metrics 也从PLC 收集详细的时间序列数据，将其(如果可用)与MIDIS+的数据相结合，并进行实时过程监控。该解决方案具有可扩展性和易维护性，针对不同生产过程的实际需求，已经做了预配置，从第一天使用起就可以带来切实的好处。

SMS-Metrics 提供预定义的集成式规则和仪表板功能，用于监控过程分析的参数和结果。重点是自动监控机器数据，并在偏离正常情况时发出警报，这可以通过将产品信息与评估值关联起来实现。

SMS-Metrics 针对所有领域进行优化：

⑴生产模块，为管理层提供所有锻造压机的总体生产率总览，以及每台压机的更详细的情况；

图3 SMS Metrics 能源仪表板的客户示例

⑵状态监测模块，专门为设备维护团队提供信息；

⑶能源管理模块，专门为能源管理和工艺过程改进团队提供信息；

⑷工艺模块，专门为技术和工艺改进团队提供信息。

这些不同的模块基于西马克公司的专业知识，并作为软件即服务的内容不断扩展——一部分是基于西马克集团不断积累的经验，一部分是与用户沟通后的反馈结果。

另一个优势是使用机器学习算法的轻松扩展性，因为SMS-Metrics 可以确保存储干净的数据。借助其他工具，例如来自西马克数字化公司的AIXpert 可以直接访问数据，并有助于以后直接集成人工智能。

智能警报管理系统

本地自动化系统根据设定的极限值，评估、检查工艺和机器数据。如果超过限值，则会生成相应的警报，并在本地自动化人机界面上显示。

智能警报管理系统Smart Alarm 有助于处理有关工厂状态信息，所有自动化系统的警报消息都收集并永久存储在这里。系统中集成了一些附加功能，如通过电子邮件或短消息发送警报通知、警报排除方法管理或警报原因分析。智能警报是一种软件即服务(SaaS)的解决方案，仍在不断开发，并添加了其他功能。该软件带来了很多好处，包括更短的故障排除时间、更好的专业知识管理，以及通过改进维护计划而降低维护成本。

维护顾问

维护顾问是一个简单易用的系统，可以通过电子方式组织和跟踪维护工作。在大多数工厂，维护都是用手写的、单独的、经常令人困惑的笔记来跟踪的，因此很难跟踪和评估实际发生的事情。使用我们的方案，可以人工或通过基于时间、运行时间、计数器或负载的触发器来安排设备维保工作。对有计划的维保内容进行可视化，并以数字方式跟踪其执行情况，以便日后进行分析。

其好处是由于更好以负载为导向进行规划，损耗件的寿命更长，由于清晰的时间表和提醒，使维护工作更可靠，以及基于网页技术使用移动设备直接在机器上进行更高效地跟踪。

电子文档管理eDoc

以电子格式提供文件，使其易于查阅，并使得整个工厂从现场到单个部件一目了然。它有助于在所有设备中进行智能快速导航，并通过设备树、热点图和多功能搜索功能方便地识别零件。极大减少了搜索时间，避免了零件不匹配。相同的零件搜索功能，向用户显示零件是否在不同的位置使用，这有助于备件库存的优化，以及防止出现关键位置备件缺失。

数字化路线图

正如各家锻造设备和流程各有不同之处一样，各家的数字化之路也各不相同。一般来说，有两种合理的方法：

一种通用的方法是基于数据开始并持续改进，在所谓的数字学习周期中，收集现有数据可能辅以额外的传感器或MIDIS+系统，以数字方式跟踪和规划过程。重点是使用SMS-Metrics 对数据进行可视化和分析。与西马克集团专家一起建立KPI 关键指标，并识别脱离正常状态的偏差。可以对这些进行分析，以发现在哪里可以改进流程。发现的任何潜力点都要通过创建新规则和警报，加以分析和充分利用。可以创建额外的仪表板来显示更多细节，并可以根据实际需要添加新的传感器。

另一种方法是，如果已知系统存在有待利用的可优化的潜力点，就可采取更有针对性的措施。这可能包括增加机器的正常运行时间、能源效率、质量或工艺效率。第一步，安装SMS Metrics 以收集和存储当前过程数据，同样的，基于现有的条件可补充其他传感器或系统。此时，可以先给当前性能画一条基线来衡量后续优化的成功与否。根据收集到的数据，西马克专家以他们的专业知识与锻造厂的技术相结合，进行过程分析并发现可以改进的潜力点。另一种选项是采用机器学习方法来寻找影响因子。在最后阶段，开始持续改进过程，确保任何发现的潜力点都得到持续开发和举一反三的利用。