本刊編譯整理

　　雖然激光切割有很多優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)施起來(lái)也很困難。高昂的初始成本、安全問(wèn)題以及對(duì)專業(yè)培訓(xùn)的需求，都會(huì)阻礙缺乏資金和經(jīng)驗(yàn)的制造商采用激光切割這項(xiàng)具有潛力的技術(shù)。將物聯(lián)網(wǎng)（IoT）功能引入到激光切割過(guò)程中，或許可以幫助企業(yè)克服這些障礙。

　　物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)總括性術(shù)語(yǔ)，涵蓋了可以通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的電子產(chǎn)品。智能家居設(shè)備是大家最熟悉的例子，但也有許多工業(yè)級(jí)、制造業(yè)專用的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。以下的案例介紹了將這種連接性引入激光切割設(shè)備，是如何使幫助制造商受益的。

　　提高安全性

　　激光切割過(guò)程中物聯(lián)網(wǎng)連接的最大優(yōu)勢(shì)之一是對(duì)安全的影響。如果操作激光設(shè)備不當(dāng)時(shí)容易引發(fā)危險(xiǎn)，員工受到激光直接接觸將導(dǎo)致截肢甚至死亡。此外，激光切割設(shè)備還會(huì)釋放出有害煙霧，雖然不那么明顯，但仍會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。

　　物聯(lián)網(wǎng)可以讓員工遠(yuǎn)離這些危險(xiǎn)。工人可以對(duì)具備物聯(lián)網(wǎng)功能的激光切割機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，而不會(huì)丟失任何精度。因此，他們可以連續(xù)操作這些設(shè)備，而不必?fù)?dān)心現(xiàn)場(chǎng)安全或與煙霧有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　保護(hù)員工的福祉本身就足以證明這些安全改進(jìn)措施的必要性，但它們也能帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的商業(yè)利益。更少的傷害意味著更少的意外停機(jī)時(shí)間和更少的工人賠償損失。這些節(jié)省下來(lái)的成本，可以證明實(shí)施與物聯(lián)網(wǎng)相連的激光切割設(shè)備所需的較高成本是合理的。

　　實(shí)時(shí)操作數(shù)據(jù)

　　激光切割中的物聯(lián)網(wǎng)還能讓設(shè)備操作員利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。連接的傳感器可以收集有關(guān)溫度、切割速度、材料厚度、光束功率等相關(guān)具體數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸給操作員。這種洞察力可實(shí)現(xiàn)更有效的控制。

　　標(biāo)準(zhǔn)化是最大限度提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，但企業(yè)必須認(rèn)識(shí)到有些波動(dòng)是不可避免的。鑒于這種不可預(yù)測(cè)性，員工必須能夠適應(yīng)這些變化，而物聯(lián)網(wǎng)的可視性正是實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的關(guān)鍵。當(dāng)激光切割設(shè)備操作員能夠?qū)崟r(shí)看到不斷變化的條件時(shí)，他們就能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而保持生產(chǎn)率和準(zhǔn)確性。

　　物聯(lián)網(wǎng)傳感器可能會(huì)顯示激光切割材料的速度不夠快，從而通知操作員暫時(shí)調(diào)高光束的長(zhǎng)度、溫度或脈沖速率。另外，有關(guān)翹曲或溫度過(guò)高的警告也會(huì)告訴員工調(diào)低這些參數(shù)。通過(guò)適應(yīng)這些變化，現(xiàn)場(chǎng)操作員可以避免不應(yīng)該發(fā)生的錯(cuò)誤并最大限度地提高生產(chǎn)率。

　　預(yù)測(cè)性維護(hù)

　　物聯(lián)網(wǎng)在激光切割工藝中的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，是可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。這種做法利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器來(lái)監(jiān)控溫度、機(jī)械應(yīng)力和振動(dòng)等與維護(hù)相關(guān)的因素，并在這些參數(shù)表明設(shè)備即將需要維修時(shí)，向員工發(fā)出警報(bào)。

　　根據(jù)這些基于數(shù)據(jù)的警報(bào)停止維護(hù)工作，而不是根據(jù)時(shí)間表或讓設(shè)備運(yùn)行到故障，這樣做有很多好處。由于及時(shí)的警告能讓員工在激光切割機(jī)問(wèn)題演變成更大的問(wèn)題之前加以解決，因此，預(yù)測(cè)性維護(hù)平均可將維修成本降低25%。它還能避免不必要的維護(hù)停機(jī)，從而同樣增加運(yùn)行時(shí)間。

　　這些節(jié)省對(duì)激光切割機(jī)尤為重要，因?yàn)榧す馇懈顧C(jī)的前期費(fèi)用通常很高。實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)可使制造商降低激光切割機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本，在更短的時(shí)間內(nèi)收回購(gòu)買(mǎi)成本。

　　靈活的自動(dòng)化

　　物聯(lián)網(wǎng)連接還可以實(shí)現(xiàn)激光切割的靈活自動(dòng)化。自動(dòng)化切割流程效率更高，但要有效實(shí)施卻具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@往往意味著要犧牲適應(yīng)性。物聯(lián)網(wǎng)提供了一種解決方案，讓自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)來(lái)自上游流程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出響應(yīng)。

　　與物聯(lián)網(wǎng)連接的自動(dòng)激光切割機(jī)，可以在制造流程的早期階段與其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通信。然后，它們可以接收任何意外延誤、材料異?；蚱渌蓴_的數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)調(diào)整，以應(yīng)對(duì)這些異常情況發(fā)生。這樣，生產(chǎn)線上其他地方的變化就不會(huì)干擾自動(dòng)化激光切割流程。

　　當(dāng)自動(dòng)化變得更靈活時(shí)，對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，它就成為了一種更實(shí)用的解決方案。反過(guò)來(lái)，激光切割自動(dòng)化也有助于企業(yè)克服工藝過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)障礙。制造商不需要員工接受過(guò)多的專業(yè)培訓(xùn)，從而就發(fā)揮出激光切割設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

　　增強(qiáng)庫(kù)存管理

　　另外，在激光切割機(jī)過(guò)程外實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)也能使激光切割受益。庫(kù)存管理物聯(lián)網(wǎng)解決方案就是一個(gè)很好的例子。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)提高庫(kù)存可視性和效率，制造商可以確保激光切割工作流程更加順暢。

　　材料庫(kù)存的物聯(lián)網(wǎng)跟蹤解決方案可提供實(shí)時(shí)更新，如即將到來(lái)的零件成分、厚度和其他影響切割的因素。有了這些信息，激光切割機(jī)操作員或自動(dòng)化系統(tǒng)就可以提前調(diào)整，以應(yīng)對(duì)任何異?；蜃兓＿@樣，他們就能確保盡可能快速、安全、準(zhǔn)確地切割材料。適應(yīng)獨(dú)特的材料質(zhì)量可以顯著提高生產(chǎn)率。一些制造商在根據(jù)特殊材料需求調(diào)整切割工藝后，產(chǎn)量提高了十倍。

　　更好的質(zhì)量控制

　　同樣，在切割后的質(zhì)量控制引入物聯(lián)網(wǎng)連接，同樣也能改善激光切割工藝。質(zhì)量檢查中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以找出錯(cuò)誤的根源，從而做出相關(guān)的有效改變，防止今后再出現(xiàn)錯(cuò)誤。

　　隨著時(shí)間的推移，與物聯(lián)網(wǎng)連接的質(zhì)量控制機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)將收集有關(guān)缺陷的數(shù)據(jù)，找出一般規(guī)律，如哪類錯(cuò)誤最常見(jiàn)。將這些信息輸入人工智能（AI）分析引擎后，制造商就能了解最常見(jiàn)錯(cuò)誤背后的原因。一旦知道了問(wèn)題根源，他們就能從根本上解決問(wèn)題，防止今后再出現(xiàn)這些缺陷。

　　這些持續(xù)改進(jìn)，可以讓制造商最大限度地減少返工造成的時(shí)間損失和浪費(fèi)材料造成的費(fèi)用。因此，他們將提高利潤(rùn)率，加快激光切割系統(tǒng)的投資回報(bào)。預(yù)防缺陷還能提高客戶滿意度和忠誠(chéng)度。

　　物聯(lián)網(wǎng)全方位改進(jìn)激光切割工藝

　　以上這6大優(yōu)勢(shì)使激光切割過(guò)程更安全、更精確、更可靠、更高效、更具成本效益。這些改進(jìn)使激光切割成為一項(xiàng)更好的投資，即使對(duì)于以前無(wú)法證明費(fèi)用或必要培訓(xùn)合理性的制造商來(lái)說(shuō)，也是如此。反過(guò)來(lái)，更多的工廠可以在生產(chǎn)線上體驗(yàn)到激光切割機(jī)的速度和精度。

　　與激光切割機(jī)本身一樣，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)施也需要時(shí)間和資金。然而，正如這些優(yōu)勢(shì)所凸顯的那樣，隨著時(shí)間的推移，結(jié)果將彌補(bǔ)這些中斷帶來(lái)的損失。隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，客戶的要求不斷提高，制造商就不能忽視物聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

　　實(shí)踐工業(yè)4.0：通快將物聯(lián)網(wǎng)引入制造業(yè)

　　作為激光切割技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，通快致力于在所有業(yè)務(wù)中實(shí)現(xiàn)精確性，利用數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和AWS技術(shù)的力量，建立一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的實(shí)時(shí)制造生態(tài)系統(tǒng)。自2017 年起與GFT合作（GFT Technologies SE 是一家德國(guó)科技公司，專注于提供創(chuàng)新的IT 解決方案和服務(wù)）。在一個(gè)以精密度為定義的行業(yè)中，該公司致力于將工業(yè)4.0 作為具有競(jìng)爭(zhēng)力的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略的核心要素。隨著準(zhǔn)時(shí)化管理成為日常業(yè)務(wù)的一部分，通快將充滿活力的工業(yè)4.0 戰(zhàn)略付諸實(shí)踐。

　　實(shí)施實(shí)時(shí)制造生態(tài)系統(tǒng)

　　通快將數(shù)據(jù)視為生產(chǎn)要素和業(yè)務(wù)流程改進(jìn)的關(guān)鍵因素。擁有正確的數(shù)據(jù)，是讓及時(shí)管理成為常規(guī)業(yè)務(wù)一部分的關(guān)鍵。但是，數(shù)據(jù)在互聯(lián)世界中必須從多個(gè)內(nèi)部和外部來(lái)源獲取、組合和整理，并進(jìn)行實(shí)時(shí)編排。在實(shí)踐中，準(zhǔn)時(shí)制管理必須與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）保持一致，以促進(jìn)可適應(yīng)持續(xù)變化的實(shí)時(shí)制造生態(tài)系統(tǒng)。

　　為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)愿景，通快需要一些定制技術(shù)。某些產(chǎn)品需要一臺(tái)工業(yè)PC（IPC）作為靈活的邊緣設(shè)備。它安裝在客戶的場(chǎng)所，連接所有相關(guān)的硬件和軟件。這些IPC 必須定期更新為最新版本的操作系統(tǒng)和產(chǎn)品軟件。通快希望實(shí)施一個(gè)解決方案，以便在IPC 安裝在客戶處所后對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控。它向GFT 尋求了幫助。

　　基于持續(xù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試的戰(zhàn)略解決方案

　　GFT 調(diào)查了技術(shù)狀況，并提出了一個(gè)從頭開(kāi)始構(gòu)建的定制系統(tǒng)。一旦投入使用，該解決方案將使通快能夠向客戶發(fā)送IPC，然后遠(yuǎn)程管理和更新基于Linux 的操作系統(tǒng)。GFT 建議采用其他關(guān)鍵技術(shù)，包括Docker 和一系列AWS 工具來(lái)管理解決方案。

　　作為通快的既定戰(zhàn)略合作伙伴，GFT 利用其近岸交付中心，采用敏捷方法和持續(xù)交付，設(shè)計(jì)、構(gòu)建和實(shí)施定制版Ubuntu 服務(wù)器操作系統(tǒng)。該項(xiàng)目交付了基于AWS 的定制解決方案。在實(shí)踐中，通快擁有一個(gè)實(shí)時(shí)生態(tài)系統(tǒng)，它可以：自動(dòng)設(shè)置所有云物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備；定制單個(gè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備，滿足個(gè)性化需求；遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)和升級(jí)物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備；為所有暴露的應(yīng)用程序接口維護(hù)持續(xù)交付管道。

　　新平臺(tái)為通快提供了基于AWS OpsWorks 的集中式設(shè)備配置管理解決方案。除了使通快能夠遠(yuǎn)程管理軟件外，該解決方案還利用AWS CloudWatch、Telegraf 和Grafana 在儀表板上提供持續(xù)監(jiān)控。該項(xiàng)目的成功，標(biāo)志著一個(gè)自動(dòng)化和控制的新時(shí)代的到來(lái)。有了對(duì)業(yè)務(wù)工作流程的整體實(shí)時(shí)了解，通快就可以專注于編寫(xiě)自己的軟件產(chǎn)品，而不必再為運(yùn)行和管理操作系統(tǒng)而煩惱。

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