2024年11月9日,由e-works数字化企业网主办的“2024年第十四届德国工业4.0考察之旅”正式启程。本次考察团由e-works CEO黄培博士担任团长,团队成员包括来自制造业的高管、数字化转型和智能制造领域的负责人以及智能制造服务商代表等。考察团将深入德国的领先制造企业、工业软件公司以及知名研究机构,并首次参加全球工业自动化领域的顶级盛会——纽伦堡工业自动化展(SPS)。本次考察为期10天,旨在深入探索德国工业4.0的先进实践与创新成果。
第一站:诺德(NORD)集团
2024年11月11日上午,e-works主办的第十四届德国工业4.0考察团,首站探访了位于Bargteheide市的全球传动设备领先企业——NORD传动集团总部。
诺德集团总部办公大楼
考察团受到了国际营销区域管理负责人Götz Gieselmann先生和大客户经理Philipp Bohl先生的热情接待。Bohl先生分享了集团的发展历程与成功案例,Gieselmann先生则耐心解答了团员的疑问。
考察团与诺德在会议室交流
考察团实地参观了NORD的组装车间,看到了精准配送、高效组装、智能喷漆与全自动高架库系统等先进生产模式,令人印象深刻。
Nord集团的模块化设计和产品配置管理的水平很高,实现了智能物流系统与生产制造系统的高效协同。
考察团在NORD集团合影
第二站:AUCOTEC
2024年11月11日下午,e-works考察团来到位于德国汉诺威的AUCOTEC总部。AUCOTEC市场服务总监Andreas Schünemann先生热情接待了考察团,详细介绍并带领考察团参观了AUCOTEC。
AUCOTEC总部办公大楼
AUCOTEC成立于 1985 年,主要开发面向装备制造、工厂设备以及运载系统的全生命周期数字化工程设计平台,行业解决方案涵盖了从大型工厂的工艺、仪控与电气系统,到汽车的模块化线束设计等诸多领域。AUCOTEC总部位于德国汉诺威,并在在中国、韩国、法国、奥地利、波兰、瑞典、挪威和美国设有分公司。员工超过240名员工,在全球超过7千家客户中,部署了超过4万1千套AUCOTEC软件,其中包含1万8千余套Engineering Base(EB)软件。
过去一财年,AUCOTEC订单额创下了新的纪录,在全球市场实现了4400万欧元营收。2025年,AUCOTEC公司将迎来成立40周年,这对一家软件企业来说是一个极其重要的里程碑。
AUCOTEC市场服务总监Andreas Schünemann介绍公司情况
AUCOTEC业务专家Martin Imbusch重点介绍了其核心产品Engineering Base(EB),与传统CAD聚焦单一领域不同的是,EB最大特点是基于IEC81346标准提供了单一数据源的协同设计平台。EB基于统一的中央数据库先进构架,通过面向对象的多功能数据模型,实现独特的编辑并行性与持续性,确保从前端工程设计、到工艺和仪控、电气,以及改造与维护所有核心专业的数据一致性,真正实现工厂与设备的数字孪生。
AUCOTEC业务专家Martin Imbusch
Martin结合具体项目为考察团进行了EB平台Demo演示,其应用贯穿了项目提案、基础设计与工艺、仪表与控制、电气、基础设施、运营与维护、数据集成等全生命周期;所有相关方(包括各设计专业人员以及供应商)始终可以在其特定视图中使用最新且一致的数据。基于唯一数据源,EB将所有关于电气系统及其连接关系的数据整合到一起。
目前,很多全球化大企业在使用EB,这些客户是脱碳和能源转型的先驱。其国际客户主要有如西门子、大众奥迪、阿尔斯通、GE、拜耳、巴斯夫等能源、电力、石化、装备制造业的大型跨国公司。国内用户包括如中车、中核、国电投、宝武、中冶、中建材、上海电气、东方电气、北汽福田等诸多央国企。
AUCOTEC主要为用户提供三种授权模式:许可证购买模式(License Purchase);按时长订阅模式(Time Based License Rent);按并发用户数的订阅模式(Token Flex Rent)。
考察团在AUCOTEC合影
第三站:菲尼克斯电气
2024年11月12日上午,考察团抵达了第三站——位于德国北威州布隆伯格的菲尼克斯电气总部。菲尼克斯电气负责工业元件和电子产品的亚洲销售副总裁Alexander Kehler先生和销售主管Matthias Eversmeier先生热情接待了考察团。
考察团在菲尼克斯电气总部合影
菲尼克斯电气成立于1923年,已迈过百年辉煌历程,稳居全球电气工程领域的市场领导地位,全球员工总数达到21,000人。菲尼克斯电气是一家典型的家族企业,行业隐形冠军,始终坚持独立经营和自主决策。
考察团在菲尼克斯电气交流学习
Kehler先生介绍了菲尼克斯电气的发展历程和主要产品。他强调,菲尼克斯电气高度重视中国市场,并计划在中国进一步加大投资力度。
Eversmeier先生带领考察团参观了螺钉制造、注塑车间和接线端子的自动化装配及包装车间,具体介绍了对于老设备的持续维护,对于老产品的持续创新,强调了菲尼克斯电气具备很强的非标设备制造能力。
考察团还参观了菲尼克斯的全电气社会展示园区,这是一个融合创新、环保与可持续发展理念的现代化工业园区。考察团深入了解了如何综合利用风电、光伏等可再生能源,如何通过地源热泵实现制冷和供暖,如何实现能源生产、消耗和储存的平衡,深入诠释了菲尼克斯电气对全电气社会的理解和可以提供的支撑技术。这些先进的理念和措施已在菲尼克斯的部分工厂中得以实际应用,展现出菲尼克斯电气对环境保护和可持续发展的承诺。
参观菲尼克斯的全电气社会展示园区
第四站:威图(RITTAL)
2024年11月12日下午,e-works考察团考察了全球机箱机柜领导厂商威图和电气工程软件龙头企业EPLAN的联合创新中心。创新中心主管Annika Lauber女士热情接待了考察团,考察团参观了威图/EPLAN联合创新中心以及AX/KX系列机柜生产工厂,领略了EPLAN和威图从智能设计到自动化工厂的集成应用。
威图总部厂区
威图是洛飞腾(Friedhelm Loh)集团旗下最大的公司,总部位于德国黑森州Herborn。作为全球领先的工业机柜、配电组件、温控系统、IT基础设施以及软件与服务解决方案供应商,威图产品应用于全球90%以上的行业,包括机械和设备制造、食品和饮料行业以及IT和电信行业等。EPLAN与威图一样同为洛飞腾集团的核心企业,深耕计算机辅助自动化设计领域,为电气、自动化和机电一体化工程领域提供领先的软件和服务解决方案。
创新中心主管AnnikaLauber女士介绍威图和EPLAN
在创新中心,Annika Lauber和Eplan咨询专家介绍了控制柜三维设计到加工、组装到电气布线的作业流程,演示了钣金和线束智能加工设备,以及无纸化的辅助电气接线的系统。
在三维设计阶段:使用EPLAN ElectricP8软件进行电气各功能模块设计进而生成电路图和制造物料清单,然后借助EPLAN ProPanel软件完成电柜内部元件布局和布线的三维模型;
针对机柜安装板的钻孔和开孔工作,威图提供两种加工方式:一是基于Perforex铣削终端MT:可实现全自动、可靠地对面板部件和外壳进行钻孔、铣削和螺纹加工;二是基于Perforex激光中心LC:激光加工中心在切割喷涂箱体时不会产生任何涂层损伤及脱色现象,切割效果精致;
威图Perforex铣削终端MT
威图工程师为考察团演示了DIN导轨和线缆槽的剪切过程,其完全是按照虚拟样机中的设计完成加工,剪切中心的优点是优化工作流程,以及降低材料浪费;
威图工程师演示切割和折弯等工艺过程
在全自动布线中心,可以将EPLAN的设计数据导入布线中心,从接线、排线,到布线,所有的动作都将按照程序一步步的由全自动布线中心自动完成,效率极高。
Annika Lauber演示威图全自动布线中心
随后,考察团参观了威图AX/KX系列机柜的生产工厂。该工厂是威图新建的紧凑型机柜生产工厂,于2016年奠基,2019年正式投产,车间占地24,000 平方米,自动化程度非常高。工厂拥有250多台高科技机械设备和全自动化生产线,以及210个不同载重的AGV,能够自动完成钣金件下料、切割、折弯、焊接、喷涂等工艺和全自动的物流配送;工厂每天产生18TB的数据,是工业4.0实践的典范;每年加工处理约35000吨钢材,是仅次于汽车行业的用钢行业之一;工厂生产区分为两层,约有300名工人,采取三班倒工作制。
机柜生产流程主要分为三步:金属加工、喷涂和组装。在生产过程中,四处穿梭着大小不一的AGV,能够精准地运送各种组件,将原材料/半成品运送到所需点位;此外,工厂中随处可见威图自动化系统的加工和组装工具,如开孔、攻丝、铣切等自动化加工设备,以及剪切中心、激光加工中心、装配中心等,加工完成的部件会100%进行检测;在钣金加工自动化产线,AX紧凑型箱体的加工节拍为11秒,VX大型箱体的加工节拍则因尺寸不同在25到29秒之间;在二层的喷涂车间(也是欧洲最现代化的喷涂车间之一),所有机柜在吊挂装置上经过严格的工艺环节进行喷涂,被喷涂成标准灰或者其他颜色,形成坚固的外表面,同时还借助威图全自动化控制系统降低能耗、成本和环境影响;最后,喷涂完成的机柜外壳借助悬挂输送系统被送往全自动装配产线,装配节拍为18秒,经过装箱后被运送至威图遍布全球的物流中心。
此外,威图海格尔工厂与邻近的配送中心(GDC)合作,实现无缝订单履行,保证标准产品和配件的持续可用性。
e-works考察团在威图创新中心合影
第五站:纽伦堡工业自动化展SPS
2024年11月13日,考察团来到了第五站,纽伦堡工业自动化展(SPS)现场。本次观展,考察团预约了Eplan-威图(Rittal)、魏德米勒(Weidmüller)、倍福(Beckhoff)等多个知名企业的讲解和展示,并重点参观了罗克韦尔(Rockwell)、费斯托(FESTO)、西门子(Siemens)、宜科(ELCO)、穆尔电子(Murrelektronik)、WAGO、汇川、英威腾等工业自动化主流厂商展台,见证了前沿电气技术的魅力。
SPS是全球电气自动化领域的顶级盛会之一,每年在德国纽伦堡展览中心举行。展会覆盖16个展厅,总面积达12万平米,汇聚了来自世界各地的1200多家参展商,是掌握自动化行业最新动态的绝佳平台。
在Eplan-威图(Rittal)联合展台,Eplan董事总经理Haluk Menderes热情接待了考察团,向观众展示了一系列为工业4.0环境量身定制的创新产品。展品包括新一代配电柜设计及制造方案、边缘计算解决方案以及智能控制系统等。
Haluk Menderes向考察团讲解产品
其中,Eplan的Cable proD虚拟布线技术引起了广泛关注。虚拟布线技术通过数字化建模和仿真,能够在虚拟环境中提前完成布线路径的规划和优化,从而大大缩短了实际装配时间,减少了潜在的布线错误。该技术显著提升了装配效率,同时确保了高质量的机电工程设计与制造流程,帮助企业实现更快速、更精确的布线设计。
此外,Eplan的虚拟布线方案与威图的布线机器人完美融合,进一步提升了生产自动化水平。布线机器人不仅能在机柜内精确执行布线任务,还能够根据虚拟布线技术提供的数字化方案,实现全自动化的布线过程。通过这两者的无缝对接,企业可以在设计阶段实现全面的优化,并在实际生产中快速、高效地实施,确保高精度、高质量的自动化组装。
威图布线机器人
令人印象深刻的是,Eplan与威图还展示了其在数字孪生技术方面的最新进展。两家公司正携手与面板制造、开关设备制造以及机电工程领域的领先企业合作,推动机器和系统的数字孪生开发。这一合作不仅能够优化设计阶段,还将使系统在运营过程中通过实时数据反馈进行持续优化,进一步提升生产效率和系统可靠性。
考察团在Eplan-Rrittal威图展台与Eplan董事总经理Haluk Menderes合影
在魏德米勒(Weidmüller)展台,CFO André Sombecki热情接待了考察团,Cabinet产品副总裁Frank Polley等业务专家为考察团进行了讲解。Frank Polley还为考察团演示了端子条的全自动组装技术,包括Klippon Automated RailAssembler 与 Klippon Rail Cutter等。
魏德米勒CFO André Sombecki与产品副总裁Frank Polley接待考察团
魏德米勒成立于1850年,至今已有174年的历史。作为工业自动化和电气连接领域的领先企业,魏德米勒在市场规模和技术影响力方面处于全球前列,仅次于菲尼克斯电气(Phoenix Contact)等公司。此次展会,魏德米勒展示了一系列前沿产品和解决方案,包括用于工业物联网(IIoT)的智能连接技术、以及为工业4.0环境量身定制的自动化控制解决方案等。
其中,自动接线机器人是一大亮点。该机器人结合了魏德米勒的SNAP IN技术,能够自动识别和处理多种电缆,并在机柜内部精准执行布线任务。通过与魏德米勒开放式、模块化的u-software平台无缝集成,机器人可以根据预设布线方案和实时数据灵活操作,实现高效、精确的柜体布线过程,显著提升生产效率并减少人为错误。
魏德米勒电气控制柜
在倍福(Beckhoff)展台,赵九洲先生热情接待了考察团一行,并向考察团展示了其在智能自动化、物联网(IoT)以及边缘计算等领域的最新技术应用。
其中,新一代PLC技术Twin CAT PLC++让人印象深刻。该技术能够无缝集成到成熟且可靠的 TwinCAT 环境中,采用基于 IEC 61131-3 标准的编程语言,并内嵌先进的人工智能(AI)技术。在开发环境和 Runtime 性能方面,TwinCAT PLC++ 实现了显著优化,尤其是在 Runtime 性能上,相比此前版本,执行速度提升了近一倍。该技术不仅显著提高了设备的生产效率,还有效降低了硬件成本。倍福表示,公司将继续聚焦于 持续集成(CI)和 持续部署(CD)等 DevOps 原则,推动 IT 与 OT 的深度融合,从而为工业自动化提供更高效、灵活的解决方案。
倍福(Beckhoff)赵九洲接待考察团
此次展会上,中国企业的身影愈加显眼,来自广东、江苏、浙江、河南、湖北、四川等多个省份的企业纷纷亮相,展示了中国制造在自动化领域的创新与实力。考察团特别参观了天津宜科(ELCO)的展台,宜科公司创始人、董事长、总经理张鑫热情接待了考察团。宜科展示的高性能传感器、编码器、连接器、IO-Link主站模块以及总线产品等,已达到国际先进水平,成功打开了国际市场的大门。
考察团参观来自中国天津的宜科(ELCO)展台
在此次展会上,考察团还参观了其他知名企业的展台,包括WAGO、汇川、英威腾等业界重要厂商。虽然由于时间有限,未能深入细致地观摩各个展区,但这些展台展示的创新技术同样令人印象深刻。例如,WAGO展示的先进电气连接技术和自动化解决方案,进一步推动了工业连接和控制系统的标准化与模块化;汇川技术则在智能控制系统和机器人应用方面展现了其领先的解决方案,突显了数字化转型对提升生产效率和灵活性的巨大潜力;英威腾则专注于变频器、伺服控制和能源管理领域,展示了高效节能的自动化解决方案。
展会部分展商
2024纽伦堡工业自动化展(SPS)为考察团成员提供了一个深入了解全球领先自动化技术和解决方案的平台。展会中展示的前沿技术和产品,不仅反映了工业自动化在智能化、数字化转型方面的迅猛发展,也为各行业的数字化升级提供了宝贵的参考。随着越来越多企业采用智能制造和物联网技术,未来的工业生产将更加高效、灵活和可持续。考察团成员对于展会期间获得的技术见解和行业动态充满期待,并对未来工业自动化领域的发展充满信心。
第六站:斯达拉格(Starrag)
2024 年 11 月 14日上午,e-works考察团抵达了斯达拉格开姆尼茨工厂,这里是斯达拉格-Heckert(海科特)系列机床的研发和生产基地。斯达拉格交通和工业领域高级营销总监Martin Brückner先生热情接待了考察团,介绍了斯达拉格公司发展历程及相关产品概况,并带领考察团参观了Heckert机床的机加工和装配车间。
Martin Brückner介绍斯达拉格发展历程及产品技术
斯达拉格集团总部位于瑞士,是制造高精度机床的全球技术领导者,产品主要用于对金属、复合材料及陶瓷材料工件进行铣削、车削、镗削和磨削加工。目前斯达拉格拥有Berthiez、Bumotec、Dörries、Droop+Rein、Ecospeed、Heckert、Scharmann、SIP、Starrag和TTL等十大品牌。目前,斯达拉格集团员工约2000人,在瑞士有两家工厂、德国有三家工厂,法国有一家工厂。斯达拉格集团高度重视中国市场,在中国设有子公司,在北京和上海有办公室,有50多名专业技术人员服务中国客户。
斯达拉格历史最悠久的品牌SIP可以追溯到1862年,从做测量工具起家;Heckert和Scharmann品牌1885年从汽车行业起家,Starrag品牌从1897年开始做纺织机械,而成立于1916年的Berthiez品牌一开始就致力于机床业务。Martin Brückner介绍,斯达拉格所有品牌的历史加起来已经超过了1000年。
斯达拉格十大品牌的累计历史已超过1000年
Heckert机床以其强大的加工能力、稳定性和精度要求广泛应用于航空航天、汽车制造、能源、冶金、精密机械等行业。斯达拉格在Heckert机床的生产中投入了大量资源用于提升制造技术,包括先进的机加工艺、精密装配技术等,确保Heckert机床的高品质。
Heckert机床完全按按订单生产充分满足客户定制化需求(大到机床尺寸与结构、多轴配置与复合加工、特殊材料加工定制等,小到机床颜色、LOGO标识等);为提高加工效率,Heckert机加车间部署了一套柔性制造系统,集成了两台加工中心,在 4层共60个货位的配置中,打造了高效、全自动化的存取系统,以优化生产流程和物料管理,同时配备了300把刀具的刀具库;工作台尺寸根据机床型号不同从40-180厘米不等,最大可加工直径330厘米的工件。
Heckert所有机床都需要经过精密装配和调试,确保机床的所有功能正常运行,包括长达24小时的热机测试;Heckert机床装配过程依赖于高技能的工程师,逐步将各个零部件按照严格的步骤进行组装,通过自动化设备结合人工的方式,确保每一部件的正确连接和安装;装配完成后,工程师会对每台机床进行全面的调试,包括电气系统、驱动系统、数控系统等,确保每个部件都能协同工作;此外,还会通过模拟测试来验证机床的性能,并调整系统参数以确保机床的精度和稳定性。
e-works考察团在斯达拉格开姆尼茨工厂合影
第八站:弗劳恩霍夫IFF研究所
2024年11月15日上午,e-works考察团参观了位于德国马格德堡的弗劳恩霍夫IFF研究所。IFF研究所全程是Fraunhofer Institute for Factory Operation and Factory Automation(弗劳恩霍夫工厂运营和自动化研究所),致力于将科学研究转化为具体的工业应用。IFF机器人系统团队高级研究员王泽昌博士热情接待了考察团,介绍了IFF的最新研究项目和成果,带领考察团参观了工业自动化中心、虚拟现实中心Elbedome和数字化工厂Elbfabrik。
王泽昌研究员介绍IFF研究项目和成果
弗劳恩霍夫研究所成立于1949年,是世界领先的应用研究组织。目前在德国各地拥有76个研究所和研究单位,各自专注于不同的研究领域和技术方向;每个研究所都有自己的专业团队和研究设施,同时也与其他研究所和外部机构进行合作与交流;弗劳恩霍夫研究所拥有超过30,000名员工,其中大多数是科学家和工程师;年预算约为28亿欧元,部分由政府资助,部分由工业企业出资。
IFF是弗劳恩霍夫76个研究所之一,成立于1991年,专注于工厂运营和工厂自动化面临的最热门、最紧迫和最复杂的挑战,划分为生产测量和数字辅助系统、机器人系统、物流和工厂系统、能源系统和基础设施等四个部门。
王泽昌研究员介绍IFF研究项目和成果
王泽昌研究员向e-works考察团展示了IFF一系列重点项目,诸如:使用光学传感器进行的非接触式测量;基于IFF AirBOX技术获取分散的传感器数据、并在移动设备上实现基于网络的数据可视化;基于模型的装配协助,实现数字辅助和学习系统;数字物流技术,用于实时识别、跟踪和测量物料流;用于轮毂、轮圈座的自适应光学测量系统;涡轮机中心框架的完整性检查;用于再制造和回收的电子产品的智能拆解技术等等。基于这些应用研究,IFF与空客、博世、DHL、富士、吉博力、SCAPOS等众多企业进行了深度合作,成功将技术转化成为实际的工业应用场景。
在IFF工业自动化中心,王泽昌研究员向考察团介绍了系统集成测量谋定的几何形状、车轮毂质量检测、在线分析三维测量数据、飞机装配中大型部件的智能联网、陶瓷生产中的质量保证、防止装配错误的物料板等琳琅满目的应用成果。IFF工业自动化中心通过与企业合作,帮助工业企业实现生产流程的自动化、智能化,提升效率、质量和灵活性。
IFF工业自动化中心
在IFF虚拟现实中心,考察团体验了Elbedome提供的非常逼真的、沉浸式的虚拟现实技术。Elbedome是一个直径约为6米的圆形显示空间,可以容纳多个用户同时进行交互体验,提供一个全方位的360度视角,让用户能够身临其境地沉浸在虚拟环境中进行虚拟仿真、产品设计、培训和演练等各种活动。当佩戴头戴式显示器(HMD),基于动作捕捉设备和手势识别技术,用户可以在虚拟世界中以自然的方式与物体互动,进行操作、调整或测试,能够真实再现工业设备、产品原型、生产线等环境。
考察团成员在Elbedome体验沉浸式虚拟现实技术
在IFF数字化工厂,考察团成员近距离参观了一个高度数字化、集成化的展示工厂。Elbfabrik工厂占地约 1600 平方米,是IFF的一项创新示范工程,集成了许多工业4.0的核心技术和应用。包括:用于自动搬运和物流AMR,这是Elbfabrik的重要组成部分;基于IFF数字辅助系统的智能拣选应用,帮助操作员在拣选和组装过程中更加高效和精准;通过自动化数控机床进行高精度零件加工的智能化加工系统;智能车间地板是Elbfabrik的一个创新亮点,通过在车间地板中集成传感器和物联网技术,当误入安全区域,地板会闪烁红灯进行提醒同时暂停自动化设备,在生产过程中,指示灯灵活地标识操作员的行走路径和工作区域,并引导AGV运行在安全区域。
e-works考察团在IFF数字化工厂实验室合影
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