物联网提升激光切割效率

　　本刊编译整理

　　虽然激光切割有很多优点，但实施起来也很困难。高昂的初始成本、安全问题以及对专业培训的需求，都会阻碍缺乏资金和经验的制造商采用激光切割这项具有潜力的技术。将物联网（IoT）功能引入到激光切割过程中，或许可以帮助企业克服这些障碍。

　　物联网是一个总括性术语，涵盖了可以通过无线方式进行实时通信的电子产品。智能家居设备是大家最熟悉的例子，但也有许多工业级、制造业专用的物联网解决方案。以下的案例介绍了将这种连接性引入激光切割设备，是如何使帮助制造商受益的。

　　提高安全性

　　激光切割过程中物联网连接的最大优势之一是对安全的影响。如果操作激光设备不当时容易引发危险，员工受到激光直接接触将导致截肢甚至死亡。此外，激光切割设备还会释放出有害烟雾，虽然不那么明显，但仍会带来严重的安全风险。

　　物联网可以让员工远离这些危险。工人可以对具备物联网功能的激光切割机进行远程操控，而不会丢失任何精度。因此，他们可以连续操作这些设备，而不必担心现场安全或与烟雾有关的风险。

　　保护员工的福祉本身就足以证明这些安全改进措施的必要性，但它们也能带来实实在在的商业利益。更少的伤害意味着更少的意外停机时间和更少的工人赔偿损失。这些节省下来的成本，可以证明实施与物联网相连的激光切割设备所需的较高成本是合理的。

　　实时操作数据

　　激光切割中的物联网还能让设备操作员利用实时数据。连接的传感器可以收集有关温度、切割速度、材料厚度、光束功率等相关具体数据，并实时传输给操作员。这种洞察力可实现更有效的控制。

　　标准化是最大限度提高生产效率的关键，但企业必须认识到有些波动是不可避免的。鉴于这种不可预测性，员工必须能够适应这些变化，而物联网的可视性正是实现这一点的关键。当激光切割设备操作员能够实时看到不断变化的条件时，他们就能进行适当的调整，从而保持生产率和准确性。

　　物联网传感器可能会显示激光切割材料的速度不够快，从而通知操作员暂时调高光束的长度、温度或脉冲速率。另外，有关翘曲或温度过高的警告也会告诉员工调低这些参数。通过适应这些变化，现场操作员可以避免不应该发生的错误并最大限度地提高生产率。

　　预测性维护

　　物联网在激光切割工艺中的另一个重要优势，是可以实现预测性维护。这种做法利用物联网传感器来监控温度、机械应力和振动等与维护相关的因素，并在这些参数表明设备即将需要维修时，向员工发出警报。

　　根据这些基于数据的警报停止维护工作，而不是根据时间表或让设备运行到故障，这样做有很多好处。由于及时的警告能让员工在激光切割机问题演变成更大的问题之前加以解决，因此，预测性维护平均可将维修成本降低25%。它还能避免不必要的维护停机，从而同样增加运行时间。

　　这些节省对激光切割机尤为重要，因为激光切割机的前期费用通常很高。实施预测性维护可使制造商降低激光切割机的运营成本，在更短的时间内收回购买成本。

　　灵活的自动化

　　物联网连接还可以实现激光切割的灵活自动化。自动化切割流程效率更高，但要有效实施却具有挑战性，因为这往往意味着要牺牲适应性。物联网提供了一种解决方案，让自动化系统对来自上游流程的实时数据做出响应。

　　与物联网连接的自动激光切割机，可以在制造流程的早期阶段与其他物联网设备进行通信。然后，它们可以接收任何意外延误、材料异常或其他干扰的数据并做出相应调整，以应对这些异常情况发生。这样，生产线上其他地方的变化就不会干扰自动化激光切割流程。

　　当自动化变得更灵活时，对于制造商来说，它就成为了一种更实用的解决方案。反过来，激光切割自动化也有助于企业克服工艺过程中的经验障碍。制造商不需要员工接受过多的专业培训，从而就发挥出激光切割设备的优势。

　　增强库存管理

　　另外，在激光切割机过程外实施物联网也能使激光切割受益。库存管理物联网解决方案就是一个很好的例子。通过物联网提高库存可视性和效率，制造商可以确保激光切割工作流程更加顺畅。

　　材料库存的物联网跟踪解决方案可提供实时更新，如即将到来的零件成分、厚度和其他影响切割的因素。有了这些信息，激光切割机操作员或自动化系统就可以提前调整，以应对任何异常或变化。这样，他们就能确保尽可能快速、安全、准确地切割材料。适应独特的材料质量可以显著提高生产率。一些制造商在根据特殊材料需求调整切割工艺后，产量提高了十倍。

　　更好的质量控制

　　同样，在切割后的质量控制引入物联网连接，同样也能改善激光切割工艺。质量检查中的物联网技术可以找出错误的根源，从而做出相关的有效改变，防止今后再出现错误。

　　随着时间的推移，与物联网连接的质量控制机器视觉系统将收集有关缺陷的数据，找出一般规律，如哪类错误最常见。将这些信息输入人工智能（AI）分析引擎后，制造商就能了解最常见错误背后的原因。一旦知道了问题根源，他们就能从根本上解决问题，防止今后再出现这些缺陷。

　　这些持续改进，可以让制造商最大限度地减少返工造成的时间损失和浪费材料造成的费用。因此，他们将提高利润率，加快激光切割系统的投资回报。预防缺陷还能提高客户满意度和忠诚度。

　　物联网全方位改进激光切割工艺

　　以上这6大优势使激光切割过程更安全、更精确、更可靠、更高效、更具成本效益。这些改进使激光切割成为一项更好的投资，即使对于以前无法证明费用或必要培训合理性的制造商来说，也是如此。反过来，更多的工厂可以在生产线上体验到激光切割机的速度和精度。

　　与激光切割机本身一样，物联网系统的实施也需要时间和资金。然而，正如这些优势所凸显的那样，随着时间的推移，结果将弥补这些中断带来的损失。随着行业竞争日趋激烈，客户的要求不断提高，制造商就不能忽视物联网对实际生产带来的优势。

　　实践工业4.0：通快将物联网引入制造业

　　作为激光切割技术领域的全球领导者，通快致力于在所有业务中实现精确性，利用数据、物联网和AWS技术的力量，建立一个开创性的实时制造生态系统。自2017 年起与GFT合作（GFT Technologies SE 是一家德国科技公司，专注于提供创新的IT 解决方案和服务）。在一个以精密度为定义的行业中，该公司致力于将工业4.0 作为具有竞争力的业务战略的核心要素。随着准时化管理成为日常业务的一部分，通快将充满活力的工业4.0 战略付诸实践。

　　实施实时制造生态系统

　　通快将数据视为生产要素和业务流程改进的关键因素。拥有正确的数据，是让及时管理成为常规业务一部分的关键。但是，数据在互联世界中必须从多个内部和外部来源获取、组合和整理，并进行实时编排。在实践中，准时制管理必须与物联网（IoT）保持一致，以促进可适应持续变化的实时制造生态系统。

　　为了实现实时愿景，通快需要一些定制技术。某些产品需要一台工业PC（IPC）作为灵活的边缘设备。它安装在客户的场所，连接所有相关的硬件和软件。这些IPC 必须定期更新为最新版本的操作系统和产品软件。通快希望实施一个解决方案，以便在IPC 安装在客户处所后对其进行远程管理和监控。它向GFT 寻求了帮助。

　　基于持续开发和测试的战略解决方案

　　GFT 调查了技术状况，并提出了一个从头开始构建的定制系统。一旦投入使用，该解决方案将使通快能够向客户发送IPC，然后远程管理和更新基于Linux 的操作系统。GFT 建议采用其他关键技术，包括Docker 和一系列AWS 工具来管理解决方案。

　　作为通快的既定战略合作伙伴，GFT 利用其近岸交付中心，采用敏捷方法和持续交付，设计、构建和实施定制版Ubuntu 服务器操作系统。该项目交付了基于AWS 的定制解决方案。在实践中，通快拥有一个实时生态系统，它可以：自动设置所有云物联网边缘设备；定制单个物联网边缘设备，满足个性化需求；远程监控、维护和升级物联网边缘设备；为所有暴露的应用程序接口维护持续交付管道。

　　新平台为通快提供了基于AWS OpsWorks 的集中式设备配置管理解决方案。除了使通快能够远程管理软件外，该解决方案还利用AWS CloudWatch、Telegraf 和Grafana 在仪表板上提供持续监控。该项目的成功，标志着一个自动化和控制的新时代的到来。有了对业务工作流程的整体实时了解，通快就可以专注于编写自己的软件产品，而不必再为运行和管理操作系统而烦恼。