物联网（IoT）升级智能制造——以中集青岛冷箱为例

文|耿 峰 赵晓明 徐 铮

随着社会的不断发展，物联网技术在信息化与自动化融合之中，起着日趋重要的作用，越来越多的技术公司和工业公司试图将物联网技术应用在工业生产领域，来洞察生产过程，实现基于实时、真实数据的智能化运营。笔者通过亲历物联网在青岛中集冷藏箱制造有限公司（以下简称：中集青岛冷箱）的实际场景应用，“看到”了物联网技术在助力企业智能制造升级方面发挥了巨大的作用。

中集青岛冷箱根据自身数字化精益智能制造需求，制定了终端设备、生产制造设备、其他IT系统均为需连接的“物”的方向。结合PTC公司（美国参数技术公司）Thingworx平台的能力，使得无论是连接终端设备、工厂设备、云端数据还是企业级的IT系统都得心应手。

设备互联让监控直观

中集青岛冷箱基于业务需求梳理，对业务应用场景的选择最终聚焦在设备管理、关键工艺、HSE管理、能耗管理等四大模块上，并与公司现有MES系统集成。通过这样的方式，中集青岛冷箱打通了设备与管理系统之间的信息通道，实现设备状态在线监控、工艺大数据机器学习及分析、精细化的能源管控，为生成管理提供精细化的数据依据。

设备基础数据采集后，借助物联网系统平台能够直观地展示设备的运行状态以及关键参数的实时数据，并且能够获取到设备运行过程中的警告信息，为设备的预防性维修以及降低非计划停机起到了极大的帮助作用。例如现场空压机管理，之前需要专人定点巡检空压机的压力、温度等参数，以防车间内空气压力过低影响生产。现在数据联网实时地监控空压机的运行状态，当压力低于设定值时就会出现报警提醒，维修工可以第一时间去现场排查处理，避免非计划停机。

此外，通过实时采集设备运行状态数据，物联网平台能够对设备进行预见性维修与保养，在设备损坏之前提醒设备维护工程师进行保养维护。例如中集青岛冷箱总装线同步拉箱地链的保养周期是6个月，但因为淡旺季使用频率不同，6个月不能充分反馈设备的实际运行时间。现在通过采集实际运行时间，累计时间5000小时就会有维修/保养预警。

标准化工艺达最佳平衡

环戊烷发泡工艺是中集青岛冷箱的核心工艺。但工艺过程中，影响其发泡质量的因素特别多，例如环境温度、湿度、发泡料温、发泡机的流速、注料时间、平台温度及发泡平台的保压时间等。因此分析影响发泡质量的问题非常复杂，解决的及时性无法保障，效果也不理想。

而基于发泡工艺过程，确定物联网采集数据、采集频次后，通过数学方法对这些参数进行一定的组织和抽象，再加上质量检测结果，最终形成了在这个工艺分析场景中一条工艺数据的标准。然后将这样的标准使用程序输入系统，使得每天的生产数据按照这样的标准被记录在系统中，形成一条条的数据记录。当数据形成一定量的积累后（根据实际情况满足数据量和结果正太分布的最小要求），即可对数据进行建模分析和计算。

这其中既包括了单个影响因素，也包括了一些组合因素的影响，比如在特定温湿度及液压的共同作用下发泡的质量会受到明显影响。预测模型过程将持续优化，因为随着数据量越来越大、样本越来越丰富，可能会对模型结果产生影响；更重要的是，结果跟生产实际相结合并对生产作业进行优化后，产生的新数据也可能会带来结果的差异；通过持续优化与生产的结合最终使得生产工艺达到一个最佳平衡。

管控安全隐患风险

中集青岛冷箱车间环戊烷发泡属公司重大 HSE[健康（Health）、安全（Safety）和环境（Environmental）管理体系的简称]风险管控对象，借助物联网平台实现了对其安全隐患的有效管控，意义重大。车间发泡平台区域通过安装浓度监测探头，可实时采集环戊烷浓度，通过将数据直接写入PLC寄存器地址中，实时记录，不再需要人工巡检记录。通过设置报警阀值，超过阀值系统自动报警并通知相关人员，将具体位置的探头报警信息传递到相关人员手中，支持应急小组在第一时间采取应对措施。通过将环戊烷PLC、抽风控制柜PLC互联，实现了环戊烷浓度检测与抽风系统联动。当环戊烷浓度达阀值时，自动触发环戊烷抽风系统运转以降低浓度，当浓度降低到一定的数值后抽风系统自动停止，既保障了生产安全，又可节约能耗。

通过HSE设备运转关键数据实时监控，提供温度、压力异常报警（其中有1项非常重要的参数是活性炭的温度，它的有效工作温度是100℃，但高于120℃有安全隐患），实现了在办公室就可对现场10多套HSE设备运行状态全面管控，运转异常及时提醒以规避隐患。

实现精细化能源管理

通过将物联网技术应用于中集青岛冷箱现有MES系统（制造企业生产过程执行管理系统）的集成，实现了能源电耗的精细化管控。较以往月度统计分析、成本分摊，可精细化至各工作中心的单箱耗用动态分析，并对生产用电、非生产用电的比较，支持对空压机等大能耗设备运转过程监控与调优。

首先，将电耗监控、成本分析细化至了生产工作中心，通过与MES系统产量数据的集成，可实现各工作中心单箱用电量的报表统计分析；通过白、夜班比较分析，可促进能耗原单位改善。

其次，使中集青岛冷箱的空压机等电耗大户的过程电耗一目了然，有利于帮助企业加强大功率设备负荷管控，监控非生产状态下的设备空转用电浪费，实施专项成本节约改善。

最后，电耗分析由月度分析细化至每日、每两小时，成本数据精准、可及时发现异常，实现快速改善。动态监控每日生产用电、非生产用电，其各自占比、用量变化趋势可自动生成分析报表，有利于我们生产淡、旺季进行更好的针对性分析。

以精益管理模式为根

中集青岛冷箱智能制造核心以精益管理为根基，自2009年开始引入精益管理，从安全、设备、质量、人员培育、物料、作业、成本、物流、价值流等方面全面构建了符合公司特色的精益管理模式，构建了以指标分析为基础的改善机制。精益全价值流管理的打通，为智能制造工厂打造奠定了基础。2013年，中集青岛冷箱提出“以精益管理体系为中心，以冷链产品/服务生命周期管理流程为主线，构建信息流、工艺流、物流‘三流合一’的智能制造工厂”。最大程度在自动化设备应用的基础上，通过将信息化手段与精益管理理念融合，促进生产制造过程向“柔性化、数据化、透明化、精细化、可视化”转变。

未来物联网技术应用可能是将生活、生产中一切硬件设备连接起来，其核心是“物”——“数据”链接后的价值挖掘。物联网技术作为信息化工具在工业企业应用过程中，需要自动化硬件作为基础保障，而实现精益管理才是物联“数据”这一价值挖掘的核心体现。