一个高速、多工位的自动化装配系统可以每天生产数万个产品。
它还可以收集有关其运行方式的千兆字节数据。它可以报告它生产了多少组件，以及有多少不合格品。它可以记录停机的发生率和持续时间。它还可以收集有关各个过程步骤的信息数据，如机器视觉图像、泄漏测试结果或已安装螺钉的扭矩值。
这不一定是新的。改变的是收集了多少数据，如何收集数据，以及汇编程序如何处理数据。
系统集成商Edgewater Automation的机器视觉专家Keith Bowling说:“在过去五年中，数据收集已经扩大了很多，特别是随着网络存储成本的降低。”早些时候，工程师们想要他们能得到的所有数据，但IT部门拒绝了这个想法。如今，工程师在如何收集和使用数据方面要聪明得多。他们不只是把信息装满桶，然后按需要分类。工程师不想成为数据考古学家。
“今天，我们可以得到如此多的实时信息，我们可以建造更智能的机器，利用所有这些数据做出一些决定，并将其用于实时控制。”
先进的软件在这方面起到了帮助作用。制造商曾经需要员工中的数据科学家来理解他们可以收集的所有信息，现在他们可以利用PTC的ThingWorx分析或微软的Power BI服务等软件来进行统计分析，创建报告和仪表盘，并进行预测和预测。
装配机器还可以直接与企业资源规划软件进行通信，自动更新库存，显示生产了多少部件、消耗了多少零件和原材料。
当被问及工程师应该从组装机器上收集什么数据时，机器制造商亚瑟·g·罗素公司(Arthur G. Russell Co. Inc.)控制系统工程经理布莱恩·罗曼诺(Brian Romano)给出了一个简单的答案——什么都应该收集。
“这是一个新的领域，”他承认。“我们将通过公开可用的数据来开始学习。”
根据罗马诺的说法，智能化、数字化、自动化的装配过程有四个步骤。
他解释说:“第一种方法是公开所有可用的数据，这样你就知道机器在告诉你什么。”“数据可以来自IO-Link、以太网、接近开关、光眼、测压传感器或温度传感器。
“第二步是收集数据并将其放入中央存储库。第三步是分析数据，我们刚刚开始（通过数据分析和人工智能）这样做。第四步是用你所学的做点什么。提供装配过程的反馈。使用这些数据使您的机器更健壮。为什么轴承过早失效？
“作为一个机器制造商，我们希望获得关于我们设备运行情况的运营数据，但我们的很多客户都是医疗设备制造商，所以他们不愿意分享这些信息。
“这种情况正在开始改变，特别是现在，随着流感大流行。制造商正在关门，每个人都需要远程支持。”
对系统设计的影响
为了收集和分析所有这些数据，系统集成商正在改变他们设计自动化装配系统的方式。
“我们现在正在连接更多的设备，而不是留下一些设备孤岛，”罗马诺说控制系统工程师的技能已经提高。他们需要了解工厂网络。他们需要知道如何构建数据库。他们需要了解软件和结构化查询语言。”
保龄球同意。连接性并没有改变装配机的机械设计，但它改变了编程。
“过去编程很简单。你可以得到一个传感器来确认驱动器完成了它的运动或一个托盘在位置上，”保林回忆说。“现在，我们从许多不同的内容中获得反馈，其中一些内容需要绘制在图表上。例如，对于泄漏测试，您可能需要结果的快照，或者您可能希望实时显示[时间-压力]曲线。”
设计中最大的变化之一是系统背后的大脑。pc越来越多地用于处理功率和数据存储，从而减轻了plc的负载。
Romano说:“我们在每台出货的机器上都安装了个人电脑，plc的性能也得到了提高。”“我们将安装一个本质上充当(监控和数据采集系统)的平板电视，而不是一个小的LED显示屏。”
集成商对传感器的选择也越来越挑剔。Romano说:“他们不会再指定一个18美元的传感器了，他们将获得一个具有IO-Link功能的传感器，这样他们就可以从传感器中提取数据。”
除了收集生产数据外，装配机还可以收集有关其组成部分的数据，如电机、阀门、执行器和夹持器。例如，美国SMC公司提供了一种智能歧管，可以计算每个电磁阀被触发的次数。如果电磁阀的设计周期为200万次，则控制器可编程为在电磁阀接近该阈值时提供警报。
传感器的性能也可以用同样的方式进行监测。例如，工程师可以通过IO-Link监测光电传感器的信号强度。如果信号低于某一阈值，控制器可以向维护人员发送警报，要求他们清洁镜头或重新调整传感器的位置。
工业4.0在自动化装配方面的一个有趣的方面是，过程设备可以使用实时数据进行自动调整。例如，力和距离传感器可以用来自动调整压装或铆接操作，以补偿零件的轻微变化。或者，传感器可以监控紫外光固化灯的输出。如果照射水平低于一个阈值，控制器可以增加进入灯的能量，以确保一致的粘接。
“我们现在正在研究一个项目，在这个项目中，切割机在切割时使用实时数据来调整自身，”Bowling说。
装配机不一定要从头开始设计，以利用最新的连接技术。可以对旧的、现有的系统进行改造，这样工程师就可以从中获得更多的数据。事实上，有一些集成商专门从事这方面的工作。
Romano说:“你可以用一些更有网络功能的设备来取代80年代的PLC，只需要几个传感器，你就可以以相当低的成本制造出更有能力的机器。”
成本问题
最新的连接技术值得增加的费用吗?视情况而定。
“我不会把IIoT技术添加到一个简单的2000美元的测试台上，”罗马诺承认但我肯定会把它加到一个百万美元的组装系统中，因为这样你就可以得到最大的回报。”
一些制造商，特别是汽车和医疗设备行业的制造商，对数据管理相当精通。不为外人所知。例如，Arthur G. Russell目前正在与一家硬件制造商合作，这家制造商只是想让机器制造商复制一个已经运行了25年的现有系统。
Romano说:“我们将升级到最新的运动控制技术，但工业物联网的规格中没有任何规定。”
“我曾在一些工厂工作，那里的人们仍然在纸上写生产数据，”Bowling补充道。“这对制造业已经不起作用了。
“我们的一个客户最近从不收集数据变成了轮辐系统，将数据收集到中央服务器，以便整个公司访问全球。”
最终，为自动化装配系统投资工业物联网技术的决定归结为一个问题:“正常运行时间值多少钱?”
Romano说:“我们的很多机器每次可以生产10个、20个甚至30个零件。”“我们可以给机器设定程序，让它按巢查看废品，或按工作站查看废品。然后，随着时间的推移，你可以看到趋势。也许四号空间站上的19号巢穴似乎累积了更多的故障。也许器械里有毛刺或者残骸。你可以通过非常具体的细节来提高产量。
“说到底，工业物联网就是找到提高机器性能的方法。所以我建议工程师们看看他们的生产线。你在哪里看到失败?如何利用技术来监测这些区域，从而达到对自己有利的效果?”
