工業4.0，也被稱為第四次工業革命，智能制造或IIoT（工業物聯網），在非織造布行業中占據了一席之地。機械制造商開發的平臺為制造業帶來了新的互聯世界，包括自動化、數字化、M2M（機器對機器）技術、機器學習，實時數據等。雖然仍然處于早期階段，并且存在一些挑戰，但全球各地的組織已經開始看到工業4.0給制造業帶來的好處。
Osprey公司總經理ToddDietz表示，工業4.0技術的直接好處之一是通過減少機器停機時間來提高生產率。Osprey公司是為一次性用品行業提供空氣過濾和回收系統的開發商。“由于機器監控功能得到增強，可以自動提醒客戶解決問題，并實現早期維護干預，從而縮短了停機時間。”
他補充說，該技術的第二個好處是通過能源監控來降低成本。“第一步是讓客戶掌握他們的系統在任何給定時間的實際用電量，但真正的好處在于，能夠將用電量與不同的運行條件或系統設置相關聯。這些信息使客戶能夠做出更明智的選擇，以幫助減少系統的總體能耗。”他解釋道。
Osprey的設備包括許多類型的物聯網設備，如機器傳感器和電力監控設備。這些設備和技術生成的數據通過安全的VPN設備連接到云端，客戶可以通過OspreyCONNECT應用程序訪問這些信息。
“大量的物聯網數據其實本身的使用有限，但是通過數據分析得到預測性維護的建議和操作警報，可以充分挖掘這些數據的價值，”Dietz說，“因此，數據分析正成為我們持續改進工作的重點領域之一。我們還在開發遠程指導解決方案，使客戶和技術人員能夠將物聯網數據可視化，并在與設備連接時與其他專家協作。”
機械供應商A.Celli集團的目標是機器的全球整合，從卷繞和復卷流程開始，擴展到提供用于管理和優化倉儲、貨運代理流程的集成解決方案。因此，該公司的愿景主要集中在數字化和集成領域。A.Celli集團投資建立了一個專門的智能制造技術公司——ExtremeAutomation。
ExtremeAutomation工業4.0解決方案分為兩大類——現場技術和云集成平臺。現場技術旨在通過“自動缺陷識別”等創新技術為實時流程提供快速解決方案，使用基于神經網絡的AI算法對生產缺陷進行分類和編目。云集成平臺旨在提供稱為“儀表板機器監控”的分布式監控系統，是一種稱為“Efficiency4.0”的工業智能平臺，以及稱為“iREEL”的產品護照方法，以改善生產性能和實現完全集成的框架，A.Celli的數字解決方案經理DanieleCardesi表示，這樣能在工業和商業軟件應用程序（如MES、PLM、ERP等）中實現機器和數據之間的對話。
通過ExtremeAutomation解決方案的推出，A.Celli看到了市場對空閑時間分析功能所具有的巨大潛力充滿興趣。“我們已經能繪制出機器的閑置情況，現在仍在改進數據收集并生成數字報告的工具，以總結流程中的任何閑置情況，并對于何時干預以及在何處進行流程審核提出建議。”Cardesi說。
非織造布系統供應商安德里茨將其開發的所有數字解決方案匯集在Metris品牌下。Metris技術旨在讓機器和工廠實現數字化和聯網。在MetrisUX平臺的幫助下，客戶只需一個界面即可訪問為機械和流程提供的所有不同解決方案和應用程序。所有解決方案和元素都相互兼容，但也可以單獨使用，這樣每個客戶都能獲得個性化的工業物聯網解決方案。
新開發的MetrisUX數字平臺提供了一個人機界面，以在整個生命周期內為工廠提供全面支持。它結合了分布式控制系統（DCS）的功能、生產模擬和實時工廠模擬，以及通過集成的智能傳感器進行狀態監測。
“該平臺讓我們的客戶能使用數據分析功能建立一個完整的分布式控制系統（MetrisX），它可以作為優化過程性能（MetrisOPP）的一種集成工具，”安德里茨高級副總裁AndreasLukas說。
作為安德里茨數字解決方案的一部分，Metris智能服務專注于內部和外部業務流程的優化和數字化。通過Metris備件目錄，客戶可以有效地訂購備件和易損件，通過Metris客戶服務（新的B2B門戶），客戶可以通過增強現實的方式獲得所有Andritz數字服務的單點入口。
“最為重要的是，不同機器元件的聯網和通信是整個生產線平穩運行的初始先決條件，”Lukas說，“AndritzNonwoven提供完整的針刺、水刺、濕法成網和轉換解決方案，從纖維制備到卷繞。作為這些完整生產線的供應商，我們最了解工業物聯網能給哪些可優化的領域帶來真正的益處和優勢。當然，Metris也可以在任何其他機器中正常運行，即使不是安德里茨的機器。”
目前，有幾種工具可以幫助安德里茨的客戶在工業4.0時代更好地管理生產。其中，neXtrend已經應用于AndritzNonwoven的壓延設備，可對已安裝的設備進行遠程監控。“通過收集、分析和評估數據，可以對維護活動進行快速預測，或是提出更換或更新單個元件的建議，”Lukas解釋說，“客戶提前收到明確的建議，便可以降低意外故障和機器停機的風險。”
另一個安德里茨無紡布工業物聯網解決方案的示例是ProDyn，這個系統用于針刺生產線可節省原材料，此外還有neXecodry熱風烘干濕度傳感器，以及用于節能的相關控制回路。
“neXecodry和ProDyn都是將客戶工廠的數據循環保留在現場進行處理，不需要與Andritz服務器系統進行進一步通信。”他繼續道。
根據Andritz介紹，Metris可以幫助客戶達到生產和經營目標，提高工廠的效率和盈利能力，優化資源的使用，避免生產中斷，獲得最高的產品質量。“將機器、流程和相關人員進行網絡化，可以在控制、監控、規劃和流程加速方面帶來多種可能性。”Lukas說。
KansanMachinery也將一系列工業4.0技術集成到他們的濕巾機械和設備中。這些解決方案包括預測性維護組件，如i/o連接傳感器和PLC，可以幫助收集統計數據和監控機器，以及通過OPCUA進行通信的機器。這些機器還計算自己的OEE（整體設備有效性）數據，這使得監控設備和操作員效率成為可能。Kansan區域銷售經理BuseDusunceli說：“濕巾生產商想要的是機器能夠減少意外停機，以及可以識別警報信號并將必要的信息轉發給用戶，這就是預測性維護。這是一種更好地計算生產成本和更靈敏地計算能源和原材料消耗的方法。”
使用工業4.0解決方案，機器停機時間顯著減少，而機器OEE和生產過程效率明顯提高。“重要的是以盡可能高的速度運行機器，因此這項技術有助于增加機器的總生產時間和提高生產速度。”她補充道。
全面監控
TeknowebConverting是一家為濕巾行業提供完整制造解決方案的供應商，他們于2017年推出了工業4.0平臺——ConnectedWipes。
ConnectedWipes項目采用IoT（物聯網）框架，包括：讓機器與制造商的架構進行通信的特定協議和網關；專門用于數據存儲的元件；數據處理元件；通過商業智能和分析工具給出數據的工具；以及與ERP和MES（制造執行系統）通信的網關。TeknowebConverting首席商務官GuidoConio表示，通過ConnectedWipes，Teknoweb還提供可選的云技術，所有這些都可以融入真實和完整的MES，并成為車間和生產的支柱。
“客戶希望能夠全面監控機器性能并收集數據，以便快速、有效地推動業務決策，”他說，“我們的工業4.0讓客戶不斷改進，提高設備綜合效率，并最終獲得更高收益。”
Teknoweb借助工業4.0幫助許多客戶實現了具有挑戰性的目標。在所有項目中，公司共享從機器收集的數據，并且每周與客戶一起討論如何消除引發故障的因素，這些因素可能是技術限制或是操作員的培訓需求。“我們共同構建了一條路徑，并每周都能顯示完成的進度，這讓客戶體會到這個框架的潛在作用。”Conio補充道。
在節省成本方面，使用ConnectedWipes的客戶可以監控出現廢品的原因。“解決這些原因將使機器工作更為順暢，不會過度浪費原材料和成品，”他解釋道，“要知道單個濕巾設備有85％的運營成本是原材料，所以這樣做可以節省大量成本。”
總部位于新加坡的DiaperRecyclingTechnology公司采用最先進的回收設備，將廢舊尿布分離成原始的原材料、SAP、絨毛漿和塑料。其專有技術和設備僅需30平方米的占地面積，同時實現突破性的提純水平，還不會損壞提取的SAP。
根據董事長兼首席技術官MartinScaife的說法，該公司的AllenBradley、西門子和三菱都標配有工業4.0接口，可以硬線接線訪問所有系統IO、模擬和數字以及全系統HMI人機接口控制臺。
“我們發現大多數公司現在都希望將工業4.0接口作為標準配置。”Scaife說。
DiaperRecyclingTechnology最近增加了一個攝像頭監控套件，可以供客戶選購。它由8到24臺攝像機組成（取決于機器產能），并標配工業4.0接口。“當客戶第一次看到攝影片段時，通常會留下非常深刻的印象，因為圖像清晰，并具有LED照明和來自過程的實時視覺效果。”他說。
學習曲線
對于應用工業4.0技術的公司而言，獲取高科技解決方案只是其中的一部分。尋找合適的新員工并進行員工培訓是在第四次工業革命中取得成功的一個重要因素。
“許多公司認為要想搭建工業4.0框架并從中受益，唯一需要做的是購買技術，”Teknoweb的Conio說，“不幸的是，你必須意識到公司需要采用新的方法來處理機器。首先，運營商必須在必要時輸入有意義的數據。所有決策都要基于數據。不僅僅是感受和體驗，而是實際的數據分析。”
從Teknoweb的角度來看，這不僅僅是招聘員工，還需要培訓。“意識到這一切后，公司必須準備好投資培訓，并在實施新技術后讓業務增長，”Conio補充說。
Osprey的Dietz也認同培訓是智能制造時代成功的關鍵。“隨著更多工作變得自動化，行業需要重新培訓員工才能使用新技術，并適應數字化工作場所。因此，對數據員、程序員和工業設計師的需求將迅速增長。過去，公司通常可以招聘具備特定技能的員工。然而，隨著向工業4.0的過渡，公司需要做好準備，為所有員工提供更多的持續培訓，以跟上快速發展的技術趨勢。”
根據Dietz的說法，制造商的一個優勢是工業4.0技術可以實現更好的員工培訓：虛擬現實使員工能夠沉浸在培訓環境中，物聯網設備可以更好地跟蹤正在發生的事情，實時數據分析能進行即時反饋。“如果公司希望在新的工業4.0領域取得成功，公司將需要專注于招聘新員工和重新培訓現有員工。”他說。
由于引入新的智能數字服務需要采用與行業通常不同的技能，因此A.Celli的ExtremeAutomation提供三種不同的服務。用戶體驗和用戶界面可以持續進行改進，以簡化所提供技術的訪問和可用性。最終用戶培訓服務能提供解決方案培訓和工業市場的數字創新課程。最后，可以對話的平臺通過采用ExtremeAutomation解決方案確保了最佳結果。“我們將ExtremeAutomation云平臺集成并連接到一個特定的智能對話和機器人平臺，以便在現場操作員/主管和機械供應商之間共享數據、流程和最佳實踐。”Cardesi說。
其他挑戰
毫無疑問，安全性仍然是工業4.0時代面臨的主要挑戰之一。
Andritz的Lukas表示，最大的挑戰是讓客戶相信Andritz會對他們提供的數據進行加密，保證其絕對安全，并且沒有第三方可以訪問它。安德里茨看不到某些數據集，除非它們是必要的，例如，對于前面提到的過程優化。“沒有客戶希望他的生產流程出乎意料地出現在其他地方。由于這些數據的敏感性，Metris的編程在數據安全方面也必須是最先進的。”Lukas說。
同樣對于Osprey來說，它在實施OspreyCONNECT時遇到的最大挑戰是許多客戶的信息技術（IT）部門不愿意讓他們的生產機器連接到云端的外部網絡。因此，這些客戶無法利用應用程序的基于數據的部分，他們無法利用數據分析來提高運營效率，Dietz解釋說：“Osprey正與這些客戶和行業團體合作以解決安全問題。”
Osprey預計未來將建立起全球行業安全標準，這將使工業4.0的實施過程變得更加容易。
相關的挑戰是Osprey仍處于開發強大數據分析功能的早期階段，以便客戶做出更明智的決策。但Dietz表示，在他們能夠訪問更多現場數據之前，很難確定哪種類型的數據分析能為客戶帶來最大的益處和價值。“我們設計了應用程序，讓客戶即使無法讓我們的設備訪問云網絡，某些功能也能正常運行。如果未來安全問題持續存在，可能有必要通過邊緣計算將數據存儲和數據分析功能轉移到本地計算機上。”
Teknoweb的Conio也表示，客戶擔心向機器制造商披露過多信息，盡管與機器制造商的數據共享來實施工業4.0框架能帶來莫大的益處，但客戶對云技術、數據共享、協作項目和集成協同效應持懷疑態度。
DiaperRecyclingTechnology公司的Scaife說，在大多數情況下，公司的防火墻需要依據正確的工業4.0界面重新設置。“我們發現一些公司希望建立VPN連接以增強安全性，雖然這是標準技術，但可能還需要三到四周才能為VPN系統提供支持。”他說。
預測
供應商預計，工業4.0將在未來幾年內繼續改進，最終機器將能在沒有人為干預的情況下采取進一步措施。
Osprey認為制造業仍處于工業4.0的早期階段。“制造商和生產商正在利用傳感器技術、連接和數據分析來降低成本并提高機器的生產率。制造商更為靈活，并且由于新技術使得效率提升，可以更快地響應消費者的偏好。下一步將是創建智能工廠，其中各自獨立的機器可以互相通信，并自動調整其性能而無需用戶干預。在建立全球安全和通信標準以使不同的制造商遵循相同的協議之前，這一步驟可能還不能普及。”
從A.Celli的角度來看，工業4.0已經在加速自動化和生產效率。“我們正在從設備產能和產品品質保證，發展到數字技術，再到業務平臺能力，”Cardesi說，“業務平臺能力將是整個數字化整合所達到的最高目標。業務平臺能力將允許行業、機械供應商、材料供應商以共同創新的方式進行合作，監控近實時過程，以非常高的頻率和預測控制來改善結果。”
安德里茨的Lukas將其與汽車、醫療或智能家居等行業的物聯網演變進行比較，毫無疑問，自動化和數字化在非織造布領域也將繼續發展。他補充說：“時間和成本節約方面展示的潛力，以及可以進一步優化工藝的學習型AI非常誘人。從長遠來看，可能所有生產技術和機械生產線都會與全面的數據管理進行聯網。因此，全流程的自動化將繼續發展。其范圍從錯誤檢測到訂購，再到相應的備件交付，以及與相應的服務人員自動協調時間以更換零件。在這一方面，通過數字化的自動化，客戶和供應商之間的關系越來越緊密。”
DiaperRecyclingTechnology公司的Scaife表示，過去五年出現了巨大的轉型，他們認為創新的速度在不斷提高。該公司在三個月前推出新的離線機器操作技術，使公司能夠在正常運行機器的同時，減少現場員工，降低成本。“從效率來看，我們發現直接來自機器內部的視頻流使得離線操作員能夠更好地了解該過程，而不是站在機器旁邊，”他解釋道，“我們相信，隨著更高的計算能力和人工智能的到來，五到十年后的視頻流將可以集中處理，計算機系統會自動查看流程的所有細節，并自動采取措施來管理流程，而無需人工介入。”
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