Bitkom VDMA和ZVEI三大工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合成立工業(yè)4.0 平臺(tái)

【中國(guó)包裝網(wǎng)訊】目前還尚未從理論、學(xué)術(shù)和政治角度對(duì)工業(yè)4.0進(jìn)行全面的討論和描述。工業(yè)4.0 概念在2011 年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)被提出來(lái)之后，許多科研項(xiàng)目獲得快速發(fā)展。北威州智能技術(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(It's OWL)獲得精英集群獎(jiǎng)，模型工廠得以創(chuàng)建，由Bitkom(德國(guó)信息技術(shù)和通信新媒體協(xié)會(huì))，VDMA(德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)) 和ZVEI(德國(guó)電氣和電子制造商協(xié)會(huì))三大工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合成立的工業(yè)4.0 平臺(tái)開(kāi)始運(yùn)作。轉(zhuǎn)眼五年時(shí)間過(guò)去了，現(xiàn)在大家已經(jīng)能夠清醒的認(rèn)識(shí)工業(yè)4.0 的現(xiàn)狀：工業(yè)4.0平臺(tái)未能如愿孕育出具體的產(chǎn)品，大型德國(guó)工業(yè)企業(yè)沒(méi)有表現(xiàn)出實(shí)施工業(yè)4.0 的熱情，在此期間，反而是美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟驅(qū)使德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)向工業(yè)4.0 發(fā)展。

尤其是德國(guó)中小型企業(yè)被認(rèn)為沒(méi)有很好的實(shí)施工業(yè)4.0， 并且害怕對(duì)未來(lái)進(jìn)行投資。除了汽車行業(yè)，其他的大型工業(yè)企業(yè)也都只是處于緩慢的轉(zhuǎn)型階段。即使如此，認(rèn)為現(xiàn)狀不會(huì)改變的人，也只是單純的從表面看待那些尚處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段的某些行業(yè)。顯然不是每個(gè)行業(yè)、每個(gè)區(qū)域和每個(gè)企業(yè)都會(huì)以相同的速度發(fā)展。有些行業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的推動(dòng)下獲得發(fā)展，而有些行業(yè)則因高額的投資使發(fā)展受阻?？梢钥吹降氖牵呀?jīng)出現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)部分高度自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)例。在此自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，所需的各個(gè)部件都擁有一個(gè)“DNA”，而且能夠與機(jī)器相互通信。

通過(guò)條形碼或RFID 芯片可識(shí)別和跟蹤每個(gè)組件。這樣一來(lái)，這些工作站可以清楚地了解應(yīng)該如何對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝配

生產(chǎn)自動(dòng)化程度已達(dá)75%

西門子安貝格(Amberg) 電子制造工廠經(jīng)常被當(dāng)成該企業(yè)的典范。該工廠演示了許多公司10 年后可能出現(xiàn)的生產(chǎn)場(chǎng)景?，F(xiàn)階段生產(chǎn)已經(jīng)很大程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該工廠制造了可編程存儲(chǔ)控制器，75%的工作已經(jīng)由機(jī)器和電腦接管并獨(dú)立完成，剩余的部分由人工完成。在生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，操作者將輸出部件裸板置入生產(chǎn)線中，因?yàn)榭刂破髯陨砭涂梢圆倏厣a(chǎn)，之后的所有生產(chǎn)過(guò)程都將在機(jī)器控制下進(jìn)行。該過(guò)程如下：印刷機(jī)將焊膏涂到空的電路板上，再由貼裝頭放置電阻或微芯片，之后攝像機(jī)將檢查貼裝元件的位置，X射線系統(tǒng)將對(duì)焊接接頭的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控?？烧９ぷ鞯碾娐钒鍖⒈话惭b到機(jī)箱里，運(yùn)往紐倫堡發(fā)貨中心。

每個(gè)產(chǎn)品都可通過(guò)其電路板上的唯一條形碼被追蹤到，且電路板能夠使用此條形碼與生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行通信。產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)先級(jí)將由發(fā)貨的緊迫程度決定。在生產(chǎn)過(guò)程中，掃描儀會(huì)收集各種產(chǎn)品信息，如焊接溫度、裝配數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果等。這些信息將會(huì)導(dǎo)入制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，該系統(tǒng)操控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。此外，CAD和PLM 系統(tǒng)中SPS 的最新研發(fā)數(shù)據(jù)也將導(dǎo)入該生產(chǎn)過(guò)程。如此，西門子公司便能使其生產(chǎn)錯(cuò)誤率降至最低：99.99885%的產(chǎn)品都是合格的。

批量生產(chǎn)定制產(chǎn)品

電子元件的生產(chǎn)似乎注定要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0 方案。位于格羅斯滕(丹麥)的丹佛斯電力電子部對(duì)變頻器的生產(chǎn)便是如此。這個(gè)智能工廠是VLT 變頻器的主要生產(chǎn)基地。由于該工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)與訂貨系統(tǒng)直接相連，使得大批量生產(chǎn)定制產(chǎn)品成為可能。只要系統(tǒng)收到訂單，就會(huì)生成一個(gè)明確的代碼和與之相關(guān)的零件表，從而使生產(chǎn)能立即開(kāi)始。此代碼可應(yīng)用于各個(gè)站點(diǎn)，通過(guò)掃描儀自動(dòng)讀取或由操作者人工讀取。

如此一來(lái)，該工廠兩小時(shí)內(nèi)就可以生產(chǎn)出客戶定制的變頻器。最后，工廠會(huì)對(duì)這些變頻器進(jìn)行測(cè)試，印制好相應(yīng)的產(chǎn)品手冊(cè)，并在24 h 內(nèi)完成發(fā)貨。

博世力士樂(lè)(Bosch Rexroth)也通過(guò)其洪堡市工廠的新型裝配線，展示了如何將工業(yè)4.0 理念付諸于實(shí)踐?；诮?jīng)濟(jì)效益的考量，工廠在這條可不斷切換變化的裝配線上，裝配了200 多個(gè)不同的液壓閥。它的獨(dú)特之處在于，裝配線上的9 個(gè)智能站可以通過(guò)工件托盤上的RFID 射頻識(shí)別芯片，來(lái)了解如何進(jìn)行成品裝配，以及為此需要哪些工序。每個(gè)工作站將讀取標(biāo)簽，并通過(guò)顯示屏告知操作者針對(duì)不同需求的待加工產(chǎn)品的相應(yīng)操作說(shuō)明。博世力士樂(lè)洪堡工廠的廠長(zhǎng)Frank Hess 強(qiáng)調(diào)：“該生產(chǎn)線使人、機(jī)器和產(chǎn)品互聯(lián)。這恰好滿足了進(jìn)行靈活批量生產(chǎn)的條件。因此我們便能夠經(jīng)濟(jì)的對(duì)各種定制產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)?！?

在對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)劃和施工時(shí)，博世力士樂(lè)主要采用自己的產(chǎn)品和解決方案。該生產(chǎn)線智能動(dòng)態(tài)生產(chǎn)管理系統(tǒng)Active- Cockpit 能收集和過(guò)濾生產(chǎn)過(guò)程中所需的數(shù)據(jù)，并將其可視化。從而參與生產(chǎn)的工作者和決策者就擁有了一個(gè)交流的平臺(tái)。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)他們能迅速解決生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。驅(qū)動(dòng)裝置制造商和控制系統(tǒng)制造商則獨(dú)具慧眼，寄希望于開(kāi)放式自動(dòng)化解決方案。全面而經(jīng)濟(jì)的實(shí)施工業(yè)4.0，已經(jīng)使生產(chǎn)力得到顯著的提高。

安貝格工廠的生產(chǎn)自動(dòng)化是一個(gè)很好的例子，因?yàn)楣S中的產(chǎn)品已經(jīng)可以和機(jī)器通信。全部生產(chǎn)過(guò)程都已經(jīng)通過(guò)IT 來(lái)進(jìn)行優(yōu)化和操控

取代分布式生產(chǎn)控制系統(tǒng)

當(dāng)然，并非只有大公司寄希望于自動(dòng)化生產(chǎn)。創(chuàng)新型中小型企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)4.0 的部分理念。汽車供應(yīng)商MSR 技術(shù)有限公司的例子表明，企業(yè)規(guī)模與該企業(yè)是否會(huì)為實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0 而改變無(wú)關(guān)。為了重組整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，Laupheimer 公司進(jìn)行了必要的整改。該公司以前使用的是分散控制系統(tǒng)，現(xiàn)在所有機(jī)器和設(shè)備的數(shù)據(jù)都會(huì)匯集到裝有MES 系統(tǒng)的控制臺(tái)內(nèi)，該控制臺(tái)可以實(shí)時(shí)診斷故障，不斷更新工作任務(wù)，充分發(fā)揮機(jī)器作用，并將材料和能源的浪費(fèi)降至最低。這樣可以節(jié)省資源與資金。該公司通過(guò)持續(xù)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，在能源消耗這一項(xiàng)上就節(jié)約了大約10%。

MSR 技術(shù)有限公司在3 個(gè)月的生產(chǎn)重組實(shí)施階段，已經(jīng)能夠?qū)⑵湓囼?yàn)區(qū)的生產(chǎn)力提高3%，整改成果顯著。該公司重組后，使生產(chǎn)變得透明化和高效化，工廠所有設(shè)備的使用時(shí)間增加了25%。此外， 采用現(xiàn)代管理方法也是MSR 技術(shù)有限公司能夠成功管理工廠的原因之一。公司負(fù)責(zé)人Robert St?hr 認(rèn)為：“早期使員工充分融入這個(gè)項(xiàng)目是成功的基石。”為此，公司還在薪水基礎(chǔ)之上為員工增設(shè)了獎(jiǎng)勵(lì)制度。員工可以根據(jù)自己創(chuàng)造的價(jià)值獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。

Ginzinger Electronic Systems是一個(gè)擁有80 名員工的奧地利公司，主要研發(fā)和制造Embedded-Linux 解決方案，促使該公司發(fā)生改變的原因居然是其快速的發(fā)展。研發(fā)和制造過(guò)程必須被重新定義，這需要一個(gè)新的ERP 系統(tǒng)。公司老板Herbert Ginzinger 明確表示：“現(xiàn)在我們生產(chǎn)的不再是傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品。新產(chǎn)品的生產(chǎn)必須以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，并且對(duì)工序的要求更加有針對(duì)性，數(shù)據(jù)原地不動(dòng)也可進(jìn)行生產(chǎn)?！彼麖呐加龅牡聡?guó)供應(yīng)商Eagle Peak 那里獲取了一個(gè)新的想法，簡(jiǎn)單地安裝一個(gè)更大的EPR 系統(tǒng)是不行的，首先應(yīng)該對(duì)所有的過(guò)程進(jìn)行分析。這位企業(yè)家清楚地認(rèn)識(shí)到了自身的問(wèn)題，該公司的整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，還存在尚未實(shí)現(xiàn)的透明化和各個(gè)部門的數(shù)據(jù)整合，尚有可挖掘的生產(chǎn)效率潛力，設(shè)備尚未一體化，無(wú)法保證相關(guān)部件的質(zhì)量等問(wèn)題。

博世力士樂(lè)(Bosch Rexroth)在聯(lián)網(wǎng)的裝配線上可以大量(直至批量為1)生產(chǎn)各種定制產(chǎn)品

所有過(guò)程都經(jīng)過(guò)了測(cè)試，并通過(guò)模型儲(chǔ)存下來(lái)。如此一來(lái)，整個(gè)工作方式都發(fā)生了改變：現(xiàn)在可以自動(dòng)獲取缺貨信息，不再提供采購(gòu)清單。一切都變得更加靈活。同時(shí)， 工廠中的每個(gè)組件都有其“DNA”， 并通過(guò)此DNA 自主進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，該部件會(huì)自主移動(dòng)到“修復(fù)處”?！跋噍^于5 年前，我們現(xiàn)在更加依賴軟件，然而也更加透明化?！盙inzinger 說(shuō)。他希望公司能夠做到100% 的透明化，并且擁有材料跟蹤能力，這樣便可知曉需要返修組件的錯(cuò)誤比例是多少。相較于新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的第一年，同一支生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)量增加了10%，產(chǎn)出時(shí)間明顯縮短。

這些例子只能對(duì)現(xiàn)有的自動(dòng)化生產(chǎn)線做出一個(gè)非常簡(jiǎn)要的概述。它們通常只是公司的自然發(fā)展過(guò)程而已，因?yàn)橹挥羞@樣才能更加靈活地應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的成本壓力，并保護(hù)好在德國(guó)以及歐洲的生產(chǎn)基地。