如何使用傳感器提高制造商的工作效率

企業(yè)數(shù)字化升級 / December 22, 2023

智能工廠的關鍵組件之一是傳感器。物聯(lián)網(wǎng)傳感器對于收集基本信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進行制造分析至關重要。

到2026年，全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)市場規(guī)模預計將達到1033.8億美元，因為物聯(lián)網(wǎng)設備的成本變得越來越便宜，并且越來越多的制造商正在投資智能工廠技術。智能工廠的關鍵組件之一是傳感器。物聯(lián)網(wǎng)傳感器對于收集基本信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進行制造分析至關重要。通過分析從傳感器收集的數(shù)據(jù)，企業(yè)可以創(chuàng)建提高生產力、避免代價高昂的計劃外停機并降低制造成本的解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)應用中，傳感器檢測各種類型的外部信息，并將其轉換為人類和機器可以理解的信號或數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲在建筑物內管理的數(shù)據(jù)庫中或云平臺中以進行處理和分析。物聯(lián)網(wǎng)傳感器使用各種類型的技術，例如光、熱和紅外線，來捕獲所需的信息。傳感器也可以設計為收集一種或多種不同類型的信息。一些用途包括測量生產線批次中的距離、水平、壓力、環(huán)境變化或異常情況。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器的類型

(1)視覺傳感器

圖像由攝像頭捕獲并在軟件的幫助下進行處理，以確定零件的存在、方向和準確性。視覺傳感器的使用可以確保整個批次的產品質量和一致性。視覺傳感器通常用于食品和飲料行業(yè)、汽車和一般制造業(yè)的生產線上。

(2)接近傳感器

這些傳感器可以幫助測量兩個物體之間的距離。這通常用于制造，其中機器需要知道產品之間的距離或裝配機器人的測量值。

(3)壓力傳感器

測量流體或氣體的壓力在工業(yè)環(huán)境中很常見。保持正確的壓力對于產品質量或工作人員的安全可能至關重要。

(4)溫度傳感器

組件的溫度可能表明它們出現(xiàn)故障或過熱。這可以讓維護人員有時間在磨損部件導致昂貴的機械故障之前更換磨損部件。溫度傳感器還可以幫助監(jiān)測環(huán)境溫度，以確保食品安全或產品質量。立即收到冷卻器溫度過高的警報可以節(jié)省計劃外的浪費成本。

(5)濕度傳感器

水分含量可能對產品的最終質量很重要。監(jiān)測水分可以確保始終滿足質量標準。濕度也會降低某些設備的性能;因此，如果濕度超出范圍，傳感器可以幫助提醒工作人員。始終保持最佳濕度有助于延長敏感設備的使用壽命。

(6)液位傳感器

流體或固體可用于操作產品中的機械或原材料。知道什么時候液位過低可以確保料斗在完全耗盡之前就被填滿，從而確保不會浪費生產時間。

(7)加速度和振動傳感器

監(jiān)控設備的運動對于機器的準確性或維護非常重要。過度振動可能表明軸承磨損、螺栓松動或電機即將發(fā)生故障。

(8)聲音傳感器

一些機器的間距可能表明它是否有效地運行。通過監(jiān)控俯仰角，維修人員可以在機器太高或太低以及需要維修或維護時收到警報。

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)技術的發(fā)展，主要的工業(yè)傳感器制造商正在設計“智能”傳感器。這些傳感器比通常需要PLC處理和解釋數(shù)據(jù)協(xié)議的模擬傳感器更容易實現(xiàn)。智能傳感器通?？梢蕴幚韨鞲衅鲀鹊臄?shù)據(jù)并將其直接發(fā)送回管理平臺。這使得數(shù)據(jù)的傳輸更加通用，并通過僅發(fā)送所需的信息來節(jié)省帶寬。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器連接

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)部署可以只包含幾個到數(shù)千個傳感器，用于監(jiān)視和控制單臺機器或整個生產線。要將數(shù)據(jù)傳輸回網(wǎng)絡和云軟件，傳感器必須以某種形式連接。這種連接可以是有線的也可以是無線的，每種形式的連接都各有利弊。

大多數(shù)制造工廠將使用工業(yè)以太網(wǎng)電纜對其物聯(lián)網(wǎng)設備進行硬接線。硬接線可以確?？煽康倪B接，但傳感器、I/O塊和PLC之間的距離存在限制。還存在電纜損壞的風險，以及定期更換在機械臂等移動部件上電纜的費用。

隨著無線技術的改進和變得更加可靠，無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器正在迅速普及。與網(wǎng)絡電纜相比，無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)可以在傳感器和網(wǎng)絡設備之間具有更遠的距離。無線連接也更具可擴展性，因為部署中的傳感器數(shù)量可以顯著增加。例如，一個專用LTE網(wǎng)絡可以無線連接工廠車間的1000多個設備。

制造商如何提高生產力?

將傳感器與物聯(lián)網(wǎng)管理平臺集成時，解決方案實際上是無窮無盡的。以下是物聯(lián)網(wǎng)傳感器如何在幫助制造商節(jié)省成本和提高生產力方面發(fā)揮作用的幾個例子。

(1)提高產品質量

由于機器已經連接到云平臺，存儲溫度和壓力等數(shù)據(jù)更容易在生產批次中進行數(shù)字化跟蹤。通過高分辨率相機進行機器視覺是通過生產線跟蹤產品的另一種形式。視覺傳感器以及軟件可以幫助監(jiān)控產品質量。這項技術可以顯著幫助減少劣質產品接觸可能危及品牌的消費者。

(2)通過預測性維護最大限度地減少計劃外停機時間

實時數(shù)據(jù)和基于云的分析可以幫助工程師和維護人員發(fā)現(xiàn)機械效率低下的問題。與定期維護不同，程序可以分析從傳感器收集的數(shù)據(jù)，以確定是否可能發(fā)生意外故障。這允許技術人員在組件發(fā)生故障之前更換組件，從而降低成本，避免昂貴的維修或對機組人員造成傷害。

(3)倉庫管理和資產跟蹤

了解庫存的位置并采用有效的方法來移動、庫存和挑選庫存一直是提高生產力的首選途徑。在智能倉庫中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案使用傳感器來幫助跟蹤工廠中的資產流動。自主機器人無需人工干預即可移動產品或揀選和包裝訂單。通過自動化這些簡單的任務，員工可以專注于其他更高效且需要人類洞察力的任務。

(4)改進采購和預測

對于采購經理來說，安裝在生產線上的傳感器可以監(jiān)控產品的組裝，幫助控制原材料的使用，減少浪費。他們還可以在供應不足時提醒用戶。使用傳感器監(jiān)控這些關鍵項目可以顯著減少浪費，并改善預測。

(5)產品開發(fā)

產品開發(fā)可能是一個成本昂貴的過程，但對所有制造商來說都是必要的。制造商可以在投入全面生產之前做出更好的決策。通過生產車間的傳感器和先進的制造分析收集數(shù)據(jù)，可以模擬大部分研發(fā)過程。產品上的傳感器也可以用于在現(xiàn)實生活場景中收集數(shù)據(jù)。實時收集這些數(shù)據(jù)可以幫助工程師快速更改以提高產品的效率。