• 建设和运营明日工厂

工业 4.0(包括收集数据、学习和提供可操作见解以优化用电量和连续性的解决方案)正在迅速成为制造业的新常态。日常运营、设备维护和盈利能力模式正在发生变化。能源监管正在加强。陈旧的遗留系统会阻碍互联技术的发展。随着人力资本重要性的提高以及招聘工作量的增加,现在,如何提高劳动力的新技术技能,并支持越来越多的远程劳动力至关重要。

虽然工业 4.0 引入了新的挑战,但变革所带来的好处远远超过所经历的影响。建设明日工厂的创新公司不仅看到员工生产效率和投资回报率的提高,他们还认识到技术是实现增长的催化剂。

为了实现制造现代化和推动增长,各种规模的工业企业都必须通过得到改进的材料管理和更先进的制造流程来克服资源挑战,增强竞争优势。流程和机器必须改进。工业企业必须保护新平台,将网络安全融入到他们安装的产品中。雇主必须通过渐进式数字化培训计划来开展员工教育。在当今的互联世界中,数据是实现这些里程碑的关键所在。

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Todd Earls

使用数据输入来增加输出

如何优化正常运行时间和工作效率以及降低维护成本决定了未来工厂的绩效。收集、存储、可视化和分析数据可以提高用电量、输出和可用性的透明度。这就是工业企业使用制造数据预测维护、降低成本和自动化流程以提高绩效的方式。根据制造商对未来的展望,从数据中提取正确的信息是改善运营和创造长期价值的关键。连接性能够提高未来工厂的能力,包括与机器、传感器、智能产品、合作伙伴应用程序和其他数据源的连接。通过以数字化方式连接的生态系统,工厂能够以前所未有的方式汇总和利用数据。正是这一生态系统推动了工业 4.0 的创新。

工业 4.0 启发的数字化重新定义如何规划、制造、使用和维护产品。工厂越早实现运营数字化,就能越快实现良好的投资回报率;在四年内,进行工业 4.0 投资的制造商赚取的收入比非数字竞争者多 20.4%。1

相信自己可以创造新的基于服务的 IIoT 收入流的组织
84
%
相信自己可以创造新的基于服务的 IIoT 收入流的组织
投资数字化工厂的工业公司所占的百分比
91
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投资数字化工厂的工业公司所占的百分比
未来五年的 IIoT 效率提升
12
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未来五年的 IIoT 效率提升

通过更好的材料管理推动可持续发展

54% 的能源消耗和 20% 的全球 CO2 排放源于制造业。2 工厂在减少碳足迹方面,面临着越来越多的监管压力和消费者压力。工业 4.0 技术在减少能源使用和排放方面具有重要作用。较轻的材料无需承受多余重量的负担,因此在移动时所需的能量更少。这意味着在驱动车辆时所需的化石燃料更少,从而能够大大减少燃料消耗和 CO2 排放。

增材制造和轻量化技术能够帮助 OEM 主动改善环境,创造新的机会,以比传统制造更快的速度结合新材料、设计和工艺创新。增材制造使工程师能够快速、经济地创建新的设计迭代,甚至创建新的“制造到设计”模式。新的增材技术包括用于金属和非金属应用的 3D 打印,而不是通过基于减材制造或成形的常规制造方法。这些技术使 OEM 能够满足对复杂组件和固定装置的不断增长的需求,同时加快上市速度并推进可持续的制造实践。

我们正在探索高分子材料、复合材料和结构领域的尖端解决方案,以提高产品的效率、耐久性和可回收性。随着联网设备和传感器以及它们所产生的数据和见解的急剧增加,我们可以高效地利用和节约资源,提供可靠的能源获取途径,并实现更安全的生活和工作环境。

我们的增材制造工艺可以通过仅使用最终产品所需的材料来减少废物和废料。我们的团队主动减少废弃物和二氧化碳排放,并优化对电力、原材料和自然资源的利用。随着每个 3D 图层的添加,我们通过实时数据分析来评估和确保质量。如果我们在任何时候发现质量不合格,就可以改变输入或减慢打印速度,以确保更好的产品;同时减少浪费和材料成本。这一切都归功于数据的持续流动。

通过确保我们的工程师能够直接接触新技术和不受限制地进行实验的自主权来激发前沿思维。通过广泛的研究,我们正在增加对增材制造的环境影响的了解。我们位于密歇根州南菲尔德州(美国)和印度浦那的伊顿卓越中心满足了对复杂高性能组件、工具和固定装置日益增长的需求,同时还加快了上市速度,推进了可持续制造,提高了我们实现2030 年可持续发展目标的能力。

从规划到实施,最大限度提高网络安全

35% 的制造商因网络安全问题而无法全面投资工业 4.0 技术。3 这意味着实施安全可靠的解决方案至关重要。随着越来越多的制造商和工业企业构建和部署智能物联网 (IoT) 设备和云服务,资产保护变得越来越重要,并且更加难以管理。 

由于政府在制定适当的网络安全措施标准方面进展缓慢,制造商必须自己识别并消除风险。这就是为什么许多 OEM 现在与可以证明其产品符合或超过 OEM 规定的准则的供应商合作的原因。

在伊顿,网络安全始于产品开发程序,确保我们的物联网连接产品“安全设计”并具有内置逻辑。我们的安全开发生命周期可确保在产品创建的每个阶段都融入安全性,并在我们的人员、流程和技术方面实施严格的方案。从概念到安装再到持续支持,我们的工程师通过培训、威胁建模、需求分析和验证来构建网络安全设备。

我们在新旧系统中使用专业知识。当其他供应商构建一次性解决方案,仅提供传感器或云产品时,伊顿提供完整的解决方案 - 从传感器到控制器,从网关到云端。这使我们能够在不影响系统或数据安全的情况下,使用新机器并通过现代技术改造传统系统。在改进业务流程时,数据利用率和透明度至关重要。我们从所有机器收集数据,并在云服务之间共享数据,因此客户可以收集更多信息,并在一个仪表板上查看更易于理解的工艺参数。

我们采用包含技术标准、工具和工艺的端到端协议来保护对工业 4.0 成功至关重要的数据。我们的专业实验室和“安全设计”方法确保客户在将设备作为关键系统的一部分之前,安装符合最高行业网络安全要求的设备。制造商和企业可以放心地部署智能、安全的 IIoT 设备和服务。

Underwriters Laboratories (UL)
我们与 UL 的合作关系推动了网络连接电源管理设备和系统的可衡量网络安全标准。在 UL 的权限范围内,我们在我们的首个 UL 认证实验室中验证产品是否符合 UL 2900-1 和 UL 2900-2-2 工业控制系统网络安全协议的关键方面。
国际电工委员会 (IEC)
伊顿网络安全计划最近扩展到包括 IEC 62443-4-2 标准以及对伊顿千兆网卡和工业网关卡的 UL 2900-1 认证。因此,伊顿是业内第一家获得 IEC 和 UL 双重产品认证的公司。

通过教育和培训提高生产力

如今,52% 的制造商缺乏支持数字化计划的熟练工人,50% 的制造商没有针对现有员工的正式技能培养计划。4在快节奏的制造环境中,培训可能会滞后。时间安排上的冲突、合格教育工作者的短缺以及设施之间的旅行成本往往会阻碍敏捷培训计划。

新冠肺炎 (COVID-19) 疫情加剧了对可靠的远程学习的需求。尽管世界各地的企业仍在根据病毒爆发高峰平衡人员配备水平,但员工培训不能停止。在新的“远程经济”中,有关重新培训和技能提升的定制学习方法现在至关重要。

在伊顿,我们将增强现实 (AR) — 在真实工作环境中使用叠加的数字模拟内容来创建对象的复合视图 — 视为一种重塑公司培训和产能提升方式以及员工学习方式的技术。内置视频和逐步全息覆盖说明等功能通过电子导师打造身临其境的培训。这可以大大压缩培训时间,减少培训师和学员的健康风险。

数字化镜像

AR 支持我们在开发周期中使用数字化镜像。由数字化镜像(实体资产的虚拟副本)生成的数据有助于在新产品成为重大资本投资的一部分之前为其提供信息。

数字化镜像建模使我们能够利用 AR 工具和流程来改进产品和产品设计。我们识别时间或程序方面的差距,如产品缺陷和流程故障,并立即进行改进。将数据转换为实际可行的见解可以帮助降低总拥有成本、提高效率并最大限度延长正常运行时间。

通过更具身临其境感的按需 AR 培训,学员的长期保留率提高 70%,同时效率也得到了两位数的提高。5

远程协助

远程协助提供身临其境的实时协作空间,人们可以在世界任何地方进行交互。我们的车辆集团使用 Microsoft 的 HoloLens 2 和 Remote Assist,将全球各地的员工、客户和供应商联系在一起。在该程序中,一位用户戴着 HoloLens 2,可以进行免提工作,并为通过 Microsoft Teams 连接的其他用户提供视角。然后,其他用户可以通过共享文档、说明或甚至在 HoloLens 用户视场进行空间感知注释来进行交互。

程序的成果非常显著。通过在第一时间正确地解决问题,AR 消除了将员工聚集在一起的需要,大大降低了差旅成本、因差旅而损失的生产力和更少的碳排放,同时又不会失去面对面互动的好处。

培训和工作指导

数字化培训几乎适合任何流程或任务。无论是员工入职培训、产品装配、维护、安全检查还是质量保证,我们均采用 3D 模型和视频,让员工能够像接受现场培训一样快速地开始工作。

最近,我们在加拿大安大略省的负载中心使用了 AR。工厂在快节奏多站生产线上制造了 30 多个独特的 SKU。由于生产线上的人员会定期轮岗,因此经验丰富的员工必须培训新员工,这将使他们脱离装配线,对生产力产生负面影响。我们的 AR 程序通过直观的图形叠加和详细的说明减少了学习曲线,打破了英语和法语的语言障碍,使工人可以更快地开始工作。由于无需面对面培训,我们看到了能力提升速度的显著提高、知识保留率的提高和装配线错误的减少。

人是公司最重要的投资,由于有了 AR,制造商可以快速、安全地对员工进行培训,让他们更快地进入工厂车间,减少生产线上的错误。这将转化为生产力的提高和人力资本投资的更快回报。

今天就开始考虑明天

我们的未来工厂之旅才刚刚开始。我们强调了几个起点,并继续利用我们的工业 4.0 技术生态系统来探索更多可能性,包括整体设备有效性 (OEE)、数字化工作指令、预测性维护、可追溯性、合作机器人和自动驾驶车辆。

为了保持竞争力,各种规模的制造商必须投身于工业 4.0 革命的洪流,利用数据发掘能够预测需求、提高效率并为更明智的决策提供信息的见解。对一些制造商来说,在前进的道路上可能需要对现有系统进行大规模更换。而另一些制造商可能只需要小的基础设施和连接性升级。无论制造商的需求是什么,现在都是利用大量数字数据、创造更大的想法并将这些想法转化为实用、真实的产品来帮助推动长期增长和价值的最佳时刻。

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