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探索Festo,如何通过自动化与柔性化践行工业4.0

2019-04-15e-works 王聪

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当地时间4月2日上午,e-works组织的2019春季第十届德国工业4.0考察团来到了位于斯图加特的Festo Scharnhausen工厂,参观了Festo的机加工、全自动装配产线以及根据客户订单的柔性生产和装配车间。

    在追逐个性化的今天,激烈的市场竞争促使制造企业需要更加先进的生产方式来满足日益增长的生产要求,企业对于柔性化生产也越来越重视,阿里巴巴总裁马云甚至认为柔性生产是我国制造业真正的未来。

    事实上,未来中国以大批量生产、低成本取胜的劳动密集型产业外迁到东南亚势不可挡,小批量、定制化的柔性制造产能将在中国整个制造体系中占据重要位置。但对于国内许多企业而言,真正具备柔性生产能力的工厂还处于稀缺状态。

    当地时间4月2日上午,e-works组织的2019春季第十届德国工业4.0考察团来到了位于斯图加特的Festo Scharnhausen工厂,参观了Festo的机加工、全自动装配产线以及根据客户订单的柔性生产和装配车间,工厂展示的高度自动化与柔性化给团员们留下了深刻印象。

考察团在Festo Scharnhausen工厂合影

考察团在Festo Scharnhausen工厂合影

初识Festo,了解最新阀门、阀岛应用场景

    Festo成立于1925年,公司总部位于德国埃斯林根,是一家独立的家族企业。Festo集团业务遍及全球176个国家,为超过30万制造业客户提供领先的气动和电驱动技术及全面解决方案。本次考察团参观的Festo Scharnhausen工厂是Festo在阀门、阀岛与电子技术领域的领先厂区。工厂总占地面积66,000平方米,拥有员工1,200余人。

Festo Scharnhausen工厂

Festo Scharnhausen工厂

    在进入厂区之前,考察团先来到展区观摩了FESTO最新的阀岛系列产品以及电驱动解决方案,Festo工作人员向考察团成员展示了Festo在不同应用场景下的创新型阀门设计,例如具有可编程功能的阀门,用户可以自定义阀门参数,满足复杂的控制场景需求。

工作人员展示最新阀门

工作人员展示最新阀门

    阀岛,则是Festo推出的新一代气电一体化控制元器件,如今Festo已从最初带多针接口的阀岛发展为带现场总线的阀岛。阀岛技术和现场总线技术相结合,不仅确保了电控阀的布线容易,而且节省了大量的阀门控制器,简化了复杂系统的调试、性能的检测和诊断及维护工作。

Festo带现场总线的阀岛

Festo带现场总线的阀岛

    Festo作为工业4.0的倡导者和先行者,很早就将云计算技术应用到自己的产品体系中,包括兼容各种通讯协议的阀岛、I/O模块、压力及流量传感器、模拟量转换器等等。通过实时数据的云端上传,能够实现远程修改参数、实时状态显示以及运动状态调整等强大功能。

工作人员介绍Festo的云端数据传输

工作人员介绍Festo的云端数据传输

    最后,工作人员还向考察团员介绍了Festo Scharnhausen工厂的设计概况。工作人员表示当时的厂房设计是基于制造价值链的整体优化贯穿工厂建设和生产全过程,数字化创新在厂房布局、工件加工、高效物流、精密装配和能效管理等多方面得到全面应用。Festo组织专家们从采购、开发、物流、生产和人力资源多角度展开合作,以跨部门的工作方式,借助3D建模和虚拟仿真等技术手段优化厂房布局。例如,部件进货、锯切、机械加工、去毛刺、清洁、电镀的运输路径获得了明显缩短:产品之前的生产流程必须“行走”32公里,跨越多个分散厂区,而现在则仅需120米。

Festo Scharnhausen工厂3D模型

Festo Scharnhausen工厂3D模型(1层厂区)

进入厂区,看Festo如何通过自动化与柔性化践行工业4.0

    随后,考察团一行分为两组,深度考察了Festo公司的批量产品机加工、全自动装配,以及根据客户订单进行制造和装配的车间。据Festo工作人员介绍,Festo Scharnhausen工厂整体设计之初,其价值就定位于生产场地必须具有极高的适应能力,足以应对未来的变化。Festo公司务实推进工业4.0,对每个关键工序都采用工业4.0评估体系评价了应用成熟度,工厂可分为批量规模化生产、小型量产以及个性化定制零件三种模式。在个性化定制上,Festo通过手工可以满足客户需求打造特殊解决方案与单独部件。

    在具体生产过程上,Scharnhausen工厂以电子看板结合MES系统统一调配大量高精度金属加工机床和管材切割设备;以自动化仓储和物流小车完成物料传输保证制造过程的敏捷、高效;以条码识别、平板电脑和配合装配管理系统确保人工装配过程中订单、母件与工件的准确对应、定制化产品图示和后期追溯。

    让考察团员印象深刻的是,Festo Scharnhausen工厂展示了高度柔性化,通过车削、铣削、钻削与磨削,Festo形成直线驱动单元与旋转驱动器处理技术的阀门条、套筒或单独部件。其中,生产单元的硬件和软件由Festo自动化专家采用模块化设计方法创建,且彼此互联互通。各个过程自主进行设置,而各个单元的接口则采用标准化设计,可完成生产单元的更换或扩展。例如,现代化组装设备对小型复杂电磁阀进行全自动组装,这些设备可以分别生产超过50种不同尺寸的单独规格,年产超过200万只。

    对于用户的一些个性化需求,Festo可以根据单独客户需求以手工组装打造特殊解决方案与单独部件,Festo员工可以开发并生产具有定制功能和特性的部件。在某些产品中可以根据客户需要在最短时间内实现10的40次方种变型,这相当于1的后面有40个零。

工厂内生产加工

工厂内生产加工(图片来源于官网)

    人才是企业创新的重要组成部分,为了在日常工作中激发员工灵感,Festo Scharnhausen工厂构建了极具氛围的会议、培训空间,即所谓的“智库”,以使员工可以自发的相互交流,因为Festo相信面对面可以更容易地讨论话题并更快对问题予以解答。因此,工厂的办公区有意识地被融入各生产空间中。

Festo厂区中的创意空间

Festo厂区中的创意空间(图片来源于官网)

    在参观的最后,工作人员还向考察团员介绍了Festo自主研发的用于人机协作的机器人。通过与人工智能等信息技术系统结合,协作机器人为工位添加了多种辅助系统帮助工人更好的完成作业。此外,机器学习技术让机器臂成为了一个具有学习能力的预判性系统,可持续自我优化。这种高效率、安全的人机协作模式能够更好的实现个性化产品制造。

责任编辑:程玥
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