Bitkom VDMA和ZVEI三大工業(yè)協(xié)會聯(lián)合成立工業(yè)4.0 平臺

【中國包裝網(wǎng)訊】目前還尚未從理論、學(xué)術(shù)和政治角度對工業(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)博覽會被提出來之后，許多科研項目獲得快速發(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，模型工廠得以創(chuàng)建，由Bitkom(德國信息技術(shù)和通信新媒體協(xié)會)，VDMA(德國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會) 和ZVEI(德國電氣和電子制造商協(xié)會)三大工業(yè)協(xié)會聯(lián)合成立的工業(yè)4.0 平臺開始運(yùn)作。轉(zhuǎn)眼五年時間過去了，現(xiàn)在大家已經(jīng)能夠清醒的認(rèn)識工業(yè)4.0 的現(xiàn)狀：工業(yè)4.0平臺未能如愿孕育出具體的產(chǎn)品，大型德國工業(yè)企業(yè)沒有表現(xiàn)出實施工業(yè)4.0 的熱情，在此期間，反而是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟驅(qū)使德國工業(yè)協(xié)會向工業(yè)4.0 發(fā)展。

尤其是德國中小型企業(yè)被認(rèn)為沒有很好的實施工業(yè)4.0， 并且害怕對未來進(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)。顯然不是每個行業(yè)、每個區(qū)域和每個企業(yè)都會以相同的速度發(fā)展。有些行業(yè)在競爭機(jī)制的推動下獲得發(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?，已經(jīng)出現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)部分高度自動化生產(chǎn)的實例。在此自動化生產(chǎn)過程中，所需的各個部件都擁有一個“DNA”，而且能夠與機(jī)器相互通信。

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

生產(chǎn)自動化程度已達(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)場景。現(xiàn)階段生產(chǎn)已經(jīng)很大程度上實現(xiàn)了自動化，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，該工廠制造了可編程存儲控制器，75%的工作已經(jīng)由機(jī)器和電腦接管并獨立完成，剩余的部分由人工完成。在生產(chǎn)過程開始時，操作者將輸出部件裸板置入生產(chǎn)線中，因為控制器自身就可以操控生產(chǎn)，之后的所有生產(chǎn)過程都將在機(jī)器控制下進(jìn)行。該過程如下：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。

每個產(chǎn)品都可通過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)先級將由發(fā)貨的緊迫程度決定。在生產(chǎn)過程中，掃描儀會收集各種產(chǎn)品信息，如焊接溫度、裝配數(shù)據(jù)和測試結(jié)果等。這些信息將會導(dǎo)入制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，該系統(tǒng)操控整個生產(chǎn)過程。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)過程。如此，西門子公司便能使其生產(chǎn)錯誤率降至最低：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變頻器的生產(chǎn)便是如此。這個智能工廠是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，就會生成一個明確的代碼和與之相關(guān)的零件表，從而使生產(chǎn)能立即開始。此代碼可應(yīng)用于各個站點，通過掃描儀自動讀取或由操作者人工讀取。

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

博世力士樂(Bosch Rexroth)也通過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 多個不同的液壓閥。它的獨特之處在于，裝配線上的9 個智能站可以通過工件托盤上的RFID 射頻識別芯片，來了解如何進(jìn)行成品裝配，以及為此需要哪些工序。每個工作站將讀取標(biāo)簽，并通過顯示屏告知操作者針對不同需求的待加工產(chǎn)品的相應(yīng)操作說明。博世力士樂洪堡工廠的廠長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)的對各種定制產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)。”

在對生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)劃和施工時，博世力士樂主要采用自己的產(chǎn)品和解決方案。該生產(chǎn)線智能動態(tài)生產(chǎn)管理系統(tǒng)Active- Cockpit 能收集和過濾生產(chǎn)過程中所需的數(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交流的平臺。通過這個平臺他們能迅速解決生產(chǎn)過程中遇到的問題。驅(qū)動裝置制造商和控制系統(tǒng)制造商則獨具慧眼，寄希望于開放式自動化解決方案。全面而經(jīng)濟(jì)的實施工業(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)自動化是一個很好的例子，因為工廠中的產(chǎn)品已經(jīng)可以和機(jī)器通信。全部生產(chǎn)過程都已經(jīng)通過IT 來進(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化生產(chǎn)。創(chuàng)新型中小型企業(yè)已經(jīng)實現(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)是否會為實現(xiàn)工業(yè)4.0 而改變無關(guān)。為了重組整個生產(chǎn)過程，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)都會匯集到裝有MES 系統(tǒng)的控制臺內(nèi)，該控制臺可以實時診斷故障，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降至最低。這樣可以節(jié)省資源與資金。該公司通過持續(xù)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，在能源消耗這一項上就節(jié)約了大約10%。

MSR 技術(shù)有限公司在3 個月的生產(chǎn)重組實施階段，已經(jīng)能夠?qū)⑵湓囼瀰^(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項目是成功的基石?！睘榇耍具€在薪水基礎(chǔ)之上為員工增設(shè)了獎勵制度。員工可以根據(jù)自己創(chuàng)造的價值獲得相應(yīng)的獎勵。

Ginzinger Electronic Systems是一個擁有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)和制造過程必須被重新定義，這需要一個新的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)，并且對工序的要求更加有針對性，數(shù)據(jù)原地不動也可進(jìn)行生產(chǎn)?！彼麖呐加龅牡聡?yīng)商Eagle Peak 那里獲取了一個新的想法，簡單地安裝一個更大的EPR 系統(tǒng)是不行的，首先應(yīng)該對所有的過程進(jìn)行分析。這位企業(yè)家清楚地認(rèn)識到了自身的問題，該公司的整個運(yùn)營過程中，還存在尚未實現(xiàn)的透明化和各個部門的數(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，無法保證相關(guān)部件的質(zhì)量等問題。

博世力士樂(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

所有過程都經(jīng)過了測試，并通過模型儲存下來。如此一來，整個工作方式都發(fā)生了改變：現(xiàn)在可以自動獲取缺貨信息，不再提供采購清單。一切都變得更加靈活。同時， 工廠中的每個組件都有其“DNA”， 并通過此DNA 自主進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)出現(xiàn)錯誤時，該部件會自主移動到“修復(fù)處”。“相較于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。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誤比例是多少。相較于新產(chǎn)品投放市場的第一年，同一支生產(chǎn)團(tuán)隊的產(chǎn)量增加了10%，產(chǎn)出時間明顯縮短。

這些例子只能對現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線做出一個非常簡要的概述。它們通常只是公司的自然發(fā)展過程而已，因為只有這樣才能更加靈活地應(yīng)對不斷增長的成本壓力，并保護(hù)好在德國以及歐洲的生產(chǎn)基地。