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世界上最接近工业4.0的智能工厂—西门子数字化工厂EWA

时间:2016/4/15 9:58:27     企业:欧洲机床与智能制造网

      位于德国安贝格的西门子电子车间被称为智能工厂的样板,这个一尘不染的高科技车间占地10.8万平方英尺,堪称高效的数字化奇迹,因为智能机器负责协调该公司的Simatic控制设备的生产和全球分销,这个接单生产的定制流程涉及每年5万余种产品的逾16亿个部件:为了制造这家工厂的950种产品,西门子向全球250家供应商采购约1万种原材料。
      安贝格电子制造工厂(EWA)从外观上看并不酷炫,三座厂房方方正正,外立面贴着红砖,简单、低调中透着上世纪八九十年代的工业风格。事实上,自1989年工厂投产,此后的26年里,安贝格电子制造工厂在外观上就定格了。
      不过,就在这座外观与工人数量基本维持原状、连生产面积都未增加的工厂内,一场向着工业4.0方向进行的自我进化从未停止过。如今,该工厂的产能较26年前提升了8倍,每年可生产约1200万件Simatic系列产品,按每年生产230 天计算,即平均每秒就能生产出一件产品。
       产品质量更是大幅提高:相比1989年的每百万次电子产品加工过程出错500次,现在出错率只有12次,相当于质量提高了40倍。
       工厂的负责人Karl-Heinz Büttner教授称,“据我所知,世界上还没有哪家同类工厂具备如此之低的缺陷率。”
       目前,安贝格电子制造工厂可以生产的产品种类达1000 种,其中包括Simatic可编程逻辑控制器(PLC)及相关产品。这些产品用于控制机械设备与工厂,以实现生产过程的自动化。Simatic 系列产品可以控制游轮的船载系统,也可以用于工业制造过程,如汽车工业,甚至可以用于控制滑雪场缆车。
      该工厂最令人叹为观止的是:其不仅生产产品,还收集并处理大量的信息。厂房内,齐胸高的灰蓝色机柜排成一行,安置其间的显示器上,数据洪流仿佛瀑布一般倾泻而下。指示灯闪烁着红光和绿光,整个车间沉浸在长长的一排排卤素灯发出的明亮而又冰冷的光芒中。员工身着蓝色工服,悄然无息地走在一尘不染的蓝白相间大理石花纹的PVC地板上。
      为了准确收集数据,安贝格工厂超过3亿个元器件都有自己的“身份证”。这些基础识别信息包括:哪条生产线生产的、用什么材质、当时用的扭矩是多少、用什么样的螺丝钉等等。当一个元件进入烘箱时,机器会判断该用什么温度以及时间长短,并可以判断下一个进入烘箱的元件是哪一种,适时调节生产参数。在此过程中,Simatic IT生产执行系统每天将生成并储存约5000万条生产过程信息。
      通过显示器,工人可以查阅当天的生产过程信息,并挖出生产环节中的短板,比如哪个部件出现问题的概率比较高。经过一系列进一步的相关性分析,又可以让生产者对整个生产过程中的相关变量,有更深刻的理解,从而降低产品的缺陷率。
      不同于普通工厂,安贝格需要的是懂得用软件控制复杂工艺的合格员工。产业工人不再穿着工装裤制造优质产品,他们现在的工具是触摸屏,乃至平板电脑。
      在安贝格电子制造工厂中,IT系统控制和优化所有流程,确保达到99.9988%的产品合格率。
      在安贝格电子制造工厂中,真实工厂与虚拟工厂同步运行,真实工厂生产时的数据参数、生产环境等都会通过虚拟工厂反映出来,而人则通过虚拟工厂对真实工厂进行把控。其中,近75%的生产作业已实现自动化。产品可与生产设备通信,IT系统控制和优化所有流程,确保达到99.9988%的产品合格率。
      由人力完成的部分,只有生产过程的开头部分,即员工将初始组件(裸电路板)放置到生产线上的环节,是人工执行的。此后的一切操作都是自动进行。值得一提的是,正是Simatic单元在控制Simatic单元的生产。从开始生产一直到发运,整个生产过程总共使用了1000个这样的控制装置。
      安贝格电子厂是西门子“数字企业平台”的典范。“数字企业平台”是一种生产环境,将在今后10年内成为标准。在这种生产环境中,产品自行控制其本身的生产过程。换句话说,其生产代码告诉生产机器它们有哪些要求,接下来必须执行哪道生产工序。这个系统是朝构建“工业4.0”迈出的第一步。
      但这距离工业4.0所描绘的“数字和物理世界的无缝衔接”的场景,仍有很大差距。“如果说,工业4.0时代的到来还要20年,那么,西门子目前已经到达了‘工业3.X’。”这是西门子股份公司管理委员会成员、首席技术官鲁思沃鲁思沃(Siegfried Russwurm)的自我打分。
      在这个第四次工业革命愿景中,现实和虚拟生产环境将融为一体。到那时候,工厂将在很大程度上进行自我控制和优化,因为其产品可以在相互之间以及与生产系统之间进行通信,以便优化生产过程。产品和机器将共同决定,为了按期交付,应当首先在哪条生产线上完成哪道工序。被称为软件代理的独立运行的计算机程序将监控每一道工序,保证符合生产规章制度。□
德国总理默克尔参观西门子工厂
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