工业4.0对Glidewell的制造工程师没有任何新的东西。纽波特,基于CA的CA冠军,桥梁和其他牙科产品的制造商一直在申请概念之前。

“我们是一家极端的大批量制造商,但我们所做的一切都是定制的大小,”Glidewell工程副总裁Dave Leeson说。“我们每周都可以制作100,000个独特的产品。

“拉出唯一可能的方法是具有深层连接的制造系统。所有我们都看起来相似的牙齿,但它们实际上是不同的,因此只需确保正确的牙齿在合理的时间范围内到达合适的人是一个大量的工作。可追溯性至关重要。“

结果,所有Glidewell的机器都是互连的。每个产品都带有一个唯一的识别码,在制造过程中的每个步骤中扫描。在任何特定的时间,制造人员确切地知道每个产品在系统中,每个生产线的表现如何。

在Glidewell的工业4.0涉及的不仅仅是连通性。如今,该公司正在应用各种尖端技术,以改善其产品和流程。例如,该公司正在采用人工智能,以创造对每位患者完美匹配的冠和桥梁。

Glidewell公司制造假牙的过程首先是对患者的牙齿进行3D扫描或制作牙模。在那里,该公司利用人工智能技术,称为生成对抗网络(GANs),创建一个完美的牙齿3D模型。GANs是谷歌Brain的研究科学家伊恩·古德费罗(Ian Goodfellow)开发的一种机器学习技术,在这种技术中,两个神经网络在零和游戏中相互竞争,其中一个agent的收益是另一个agent的损失。

该技术获得了互补的工具,可以在互联网上创建“DeepFake”视频,但它也可以适应与3D数据一起使用以定制物理产品的生产,这是一个成交的概念被称为“手动”。Glidewell是第一家使用GAN做得更好的公司。牙医经常花费相当多的时间和精力,创造定制牙科假肢。新的假肢不仅要适应与患者的其他牙齿合作的3D形状,而且它还必须与人咬的整体模式合作。结果,通常需要在牙科模型和地面上测试假体以适合。通过手动,Glidewell可以产生近乎完美,现实和功能性的牙齿,需要几乎没有后处理。

而且,由于该公司多年来一直在数百万的假肢,它具有丰富的数据来进入软件。“这是为制造业生成3D数据的最先进方法之一,”LeeSon说。

GLIDEWWELL甚至使用AI和机器视觉对错误的手动操作。“有时,我们需要人们将部分从一个过程转移到另一个过程,因为它们对于机器人来说太难了,”LeeSon说。“在这些情况下,我们使用AI驱动的视觉系统来跟踪这些部件的运动,以确保它们没有错位。”

GLIDEWWELL还使用质量控制数据,以直接反馈进入其制造过程。该公司检查了100%的产品,采用3D几何扫描。“我们将数据与设计数据进行比较以进行传递失败的决定,”LeeSon解释说。“如果产品未能检查,则会自动返回额外加工,而无需任何人的干预。

每个产品Glidewell的所有制造数据都存储在可以从植物地板或工程师的手机上的基于Web的仪表板上的任何位置访问的数据库中。更重要的是,工程师可以分析趋势数据,以便根据需要调整制造过程。该公司可以追溯特定运营商或特定机器或工具的问题。

“我们对我们的数据有足够的信心,如果系统检测到一种故障模式,它会自动将机器离线,并生成一个订单,让维修技术人员查看是什么问题,”李森说。“我们正在积极预防报废。”

该公司在其制造过程中拥有大量的数据,因此它确切地知道每道工序需要多长时间,以及某个零件什么时候应该到达一个特定的工位。如果一个零件在预期的时间限制内没有出现,它就会被自动报废,而替换零件会在队列的开始处排队。

“在一个自动化线上可能发生的事情可能会在无法预测 - 也许机器人已经掉落了一部分,”LeeSon说。“我们不想要一个人必须追踪出错的情况。我们非常关注随时的交付,所以有时候会更好地再做一次。也许这不是最有效的事情,而是在我们的业务中,有必要。与其他制造商不同,我们无法缓冲我们的线路。“

医疗器械制造4.0

Glidewell并不孤单地将先进的数字技术应用于其装配线。许多医疗制造商正在采用数字转型来提高效率,减少交货时间,变得更加敏捷,符合监管要求。

一家这样的公司是Zimmer Biomet,一家人造臀部,膝盖和其他整形外科植入物的制造商。像Glidewell,华沙的公司,公司是一家高批量的高度定制产品制造商。而且,像Glidewell一样,快速,准时的交付至关重要。

“我们使用行业4.0技术,确保右侧零件在合适的时间到达正确的地方,”Zimmer Biomet的项目经理Abhijit Balan Mepadan说。“我们使用数据来分析我们的性能。当客户放置订单时,我们可以预测使该部分需要多长时间。从那里,我们可以回溯以订购零件和原材料,以确保我们达到预期的交货日期。“

他补充称,如果订单是纸面管理,这种能力是不可能实现的。

数字化也是使公司能够提高可追溯性。“如果我们的产品之一有一个现场问题,我们知道它是在哪里制造的,谁制造了它,使用了哪些机器,并完成了哪些检查,”塞培兰说。

在全球40多个国家,一家拥有制造业务的公司都没有小事。

现在,公司正在努力使其制造业务更加积极,而不是反应。“我们希望创建一个更具预测的环境,我们的系统自动与我们交谈。我们在接下来的三天内预见了哪些问题?什么数据可以帮助我们的经理做出更好的决定?“他说。

对于一家连续葡萄糖监测系统的制造商,行业4.0在帮助应对生产量大幅增加方面发挥了关键作用。“我们每年开始制作4000万台,”全球信息技术和运营技术高级总监Ram Buletu说。“今天,它更像是2亿。我们到位的大多数系统并没有真正旨在处理那种体积。“

行业4.0为本公司提供了无数的福利,如优化产品成本,降低劳动力成本,增加整体设备有效性(OEE),提高质量,更快地获得新型号。“它使我们的操作更加可预测,可重复,可扩展灵活性,”他说。

在NC,NC夏洛特牙科产品制造商的斯通·斯罗纳,行业4.0是关于连接机器和收集数据,以获得制造过程的见解,并在发生之前提前出现问题。Lentsply已经长期收集来自五轴铣床的复杂设备的数据,但现在公司正在将该概念扩展到更简单的机器,如零件清洁设备。

“我们已经确定水温对清洁部件来说至关重要,因此我们使用数字温度计随着时间的推移来监测水温,”Dentsply of Contence工程师Dan Ron解释说明。“如果我们看到温度向下培训,那可能是替代加热器的时间。”

第一种是在手动流程上收集数据。“行业的最大价值4.0将是从手动操作中收集数据的能力,”Ron说。“从机器收集数据很容易。”

该公司几年前开始实施数字化工作指令。现在,每个工作站都配备了一台电脑,与公司的ERP系统相连。当一个项目到达工作站时,工作人员扫描条形码以获得如何完成手头任务的详细说明。这消除了错误并加快了生产速度,因为工人不会浪费时间翻阅指令集的活页夹。

额外的好处是,管理人员现在可以在手动流程上收集数据,而无需访问秒表和剪贴板。“来自瘦身和六西格玛背景,循环时间是一个很大的事,”罗恩说。“我们需要知道操作员需要多长时间才能完成任务,这样我们就可以更好地管理整个设施的工作量。我们可以查看执行相同任务的四个运营商,也许一个人的工作比其他人更快。这是为什么?也许他是樱桃挑选,或者也许他讨论了一条方法,让所有其他人都可以学习。“

它还有助于公司遵守法规。“在医疗设备制造中,重要的是要说你做了什么并做了你所说的事情,”罗恩说。“数字工作说明允许我们控制我们的文档。”

入门

到达制造行自己的点,人工智能有助于设计零件不会发生过夜。人们和技术的投资需要相当大的规划,领导力和投资。它还需要一些激励。行业4.0不是每个人。

“我们比许多公司更先进,因为我们产品的本质强迫我们制作该投资,”LeeSon说。“任何开展旅程的公司都需要同样的驱动器,因为它不是一个简单的道路,它需要很多投资。”

Buletu同意。“医疗器械行业可能会缓慢变化,”他观察。“对于被接受的新想法往往需要危机。如果一切顺利,管理层都不想要花钱。“

Bulusu在另一位医疗设备制造商中召回早期的斯托。“我们的OEE是45%,”他说。“当我们实施行业4.0技术时,我们将OE倍增加了90%。花了六个月和很多合作,但是当你可以提供这样的成功时,管理层将更加接受新的想法。“

利森说,想要追求工业4.0的装配商最好将不同的部门——设计、制造、it——联合起来,由共同领导。他承认:“我们必须密切合作才能实现这一目标,说实话,我们遇到了好几次挫折。”“不同的团队有不同的优先级,直到所有团队都被置于具有共同愿景的共同领导之下,我们才能成功。

“要完成这样的事情需要巨大的技能,”他继续。“我们的控制工程和电气工程人员必须了解更多关于现代通信协议的更多信息,因此他们可以更好地了解我们的世界的世界。当然,互惠也是如此。我们的IT人员需要更好地了解工程世界。“

Glidewell的团队一起工作,确定PLC最适合连接以及哪些硬件和软件提供最佳安全性的东西。

Bulusu公司的情况是一样的。“起初,自动化团队处理所有制造业;IT团队处理所有数据;质量团队正在做自己的分析;我们的供应商正在做自己的事情。这真的不是很好地啮合,“他回忆道。

为了创建真正的智能工厂操作,Buletu在单一模型下统一这些群体,他被称为制造和供应链质量运营技术(MascQoT)。Bulusu的概念在ISA-95标准中扩展,用于开发企业和控制系统之间的自动接口。但是,虽然ISA-95是一个垂直模型,但MascQot更加水平。这使他的公司能够与其供应商的制造系统更有效地沟通。

MascQot的一个主要好处是它使公司能够将质量管理整合到系统中。在许多医疗器械公司,制造和质量是不同的功能,Buletu解释说。这两个部门可能会分享信息,但可能不会及时或足够足以满足FDA报告要求或改善制造。凭借一个系统的质量和制造部分,Buletu的公司能够将不良事件追溯到特定线上的潜在制造问题。例如,如果特定区域的几个人抱怨戴着显示器的皮疹,工程师可能能够追溯到一个植物中​​的批压敏感粘合剂的问题。

沟通和团队合作很重要,同意罗恩。“在实施行业4.0技术之前,首先与您的IT部门合作,”他劝告。“你想要的最后一件事是安装一个只有让IT部门告诉您网络上不允许的东西。”

Mepadan建议装配者回火期望数字化。从一个小项目开始,然后从那里成长是个好主意。“你不应该期待很多自动化从一天 - 这是不可能的,”他警告道。“你必须把它带入小咬伤并慢慢地建立在最终目标。”

人力可能是个问题。“实施工业4.0的最大挑战是技能短缺,”Bulusu说。“为了成功,我们需要有制造经验、IT经验和运营技术经验的人。

“在大多数公司,这些都是不同的人和不同的组织,他们没有可转让的技能。在我公司,我将IT和OT函数带到同样的伞下。现在,正在编制PLC和SCADA的人员与运行ERP和MES系统的人员一起工作。知识或连接没有缺口。“

决定收集多少数据是解决问题的另一个问题。“在一开始,我们试图与我们收集的数据非常经济,”LeeSon召回。“最初,我们只收集我们认为立即有用的东西。

“那将发生什么,这就是有人会有一个想法或出现问题,我们不会有数据来支持它。现在,我们的哲学是,让我们从过程中收集并存储我们可以的所有数据。我们现在可能不需要它,但我们将来可能需要它。要与AI有意义的工作,您需要数以万计的数据点。“

即使制造商连续拥有所有鸭子,硬件和软件也可能不足以实现他们想要的一切。

“我与Amazon、谷歌Cloud和Microsoft Azure合作,我可以告诉你,这些云服务非常好,但它们都是为信息管理而设计的,而不是实时控制系统,”Bulusu指出。“如果你的机器在爱尔兰运行,而你的数据中心在德国,你就会有一些延迟。云服务还没有赶上制造商的需求,但它们正在赶上。

“制造应用程序也需要改进。betway在线游戏平台无论您是查看西门子的Camstar还是Rockwell的FactoryTalk,他们还没有完全云准备好。他们自己,他们是很棒的应用。betway在线游戏平台但他们需要以没有延迟的方式为云设计为云。“

对于Bulusu,令人惊讶的绊脚石与会计有关。“历史上推出重要制造技术的金融模式是基于资本投资,”他说。“你买了这么多的服务器,这么多传感器,这样的东西。您投资资本,您计算折旧,这就是如何确定您的投资回报率。

“但是,在云生态系统中,它基于每月订阅费。您向亚马逊或谷歌支付这么多,以在云中运行东西。这是一个问题,它被视为经营开支而不是资本投资,因此您的利润和损失陈述受到影响。我们的财务模式必须更新为包括这一点。“

网络安全也必须提前解决。

“我不太关心向云端发送信息而不是运营技术,”布鲁斯说。“SCADA系统和PLC被设计为独立。他们尚未进化为网络。如果需要更新某些东西,某人必须与该设备进行物理连接。

“通过创建目标OT网络安全计划,我们已经回复了该问题。在我们不能投入技术控制的地方,我们正在进行程序控制。用网络准备的设备取代商店地板上的所有PLC,这是不现实的。“

接下来是什么

对于Glidewell,其行业的下一步4.0旅程是找到一种方法来将客户反馈集成到其数据流中。“我们拥有所有这些客户反馈数据,我们正试图将其映射到我们的制造过程数据上以改善我们的线路,”LeeSon说。

该公司在该地区的初步工作已经支付了股息。Glidewell对100%的产品进行全尺寸检查。但是,它并不总是如此。“最初,我们在三个冠中扫描了一个。这不是一个廉价的过程,甚至三分之一是一个非常重要的抽样百分比,“LeeSon说。“但是,当我们通过我们的检验数据进行比较客户反馈数据时,我们发现客户回报或投诉的速度略高于我们没有扫描的零件。

“通过合并两个数据流,我们能够为100%的检查提供更多扫描仪的投资。对我们来说,即使是客户满意度的季度增加也是大规模的。“

在Bulusu的公司,目标是使用实时分析来提醒制造管理人员在成为实际问题之前潜在的问题。

“我们正在研究如何使用实时分析来建立趋势警报,”Bulusu解释说。“例如,我们在葡萄糖传感器上测量酶的厚度。假设我们的测量告诉我们厚度差了0.1微米,但它仍然在我们的规格范围内。然后,我们的测量表明,下一批从这条线下来的产品相差0.2微米,但同样,它仍然在我们的规格范围内。我们希望利用实时分析来告诉我们,如果这种趋势继续下去,我们将在6次运行后生产出不合格的产品;我们需要做出调整。

“在一个完全成熟的工业4.0模型中,我们希望有一个自我意识的制造系统,在很少或不需要人工干预的情况下诊断和解决这类问题。我们希望有这样一个系统,‘这个部件需要尽快更换,计划下周二的停机时间。’我们还没有做到这一点,但这就是工业4.0可以带给你的。”