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工业4.0:“无人化”工厂里正在发生的变化(图

2016-04-26 16:49 [厂商资讯] 来源于:南方日报(广州)
导读:走进MAN工厂,在一辆“擎天柱”正在装配的底盘前,根据订单的特殊需求,几名工人正在装配螺丝。“在这个工位,当拧螺丝的机器手来到四个特殊螺丝位之后,要由工人在后方按下控

  今天,全球最大的工业博览会将在汉诺威登场,展览将展出全球工业4.0的最新发展资讯。作为工业4.0的倡导者,德国认为当下的汽车制造领域是最接近工业4.0的前沿地带。为此,南方日报德国调研组在过去一周,先后走进位于慕尼黑的德国宝马总部工厂和全球知名的重型卡车生产企业MAN公司,探寻大工业生产下无人制造工厂与小批量、多品种生产下的人机协作场景,并与德国学界专家研讨工业4.0背后的信息体系。汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格认为,“工业4.0所需要的技术并不新,工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术将生产串接起来迈向虚拟生产,实现高度灵活的生产。

  预告

  以宝马总部工厂和MAN公司为代表的德国企业,让我们见证了工业4.0前沿生产场景。上周,南方日报德国调研组还走进了卡尔斯鲁厄全球顶尖的机器人实验室和弗劳恩霍夫协会,探寻德国工业4.0背后的支撑力量。敬请关注。

  A.“无人化”工厂里的信息力量

  沃尔夫斯堡的大众汽车总部内,一大片绿地中,两座七八层高的圆柱形建筑物尤其引人注目。这些透明的玻璃体“仓库”内,一辆辆已被订购的大众汽车分格储存。来取车的客户只需输入一个电子指令,“仓库”内的大型机器手就缓缓伸起,准确地停在相应车前,伸出八爪鱼般的“触手”吸附着车轨,平稳地将车抽取出来降至底部,再通过内部隧道直接送达客户跟前,整个过程不超过5分钟。

  这是大众的智能车库,整个终端取车过程已全部实现自动化。在这终端背后,是德国工业4.0应用最前沿的领域:汽车制造。从一片钢板到最后整车下线,全部在信息化的控制下实现自动生产。

  柏林时间4月21日中午,南方日报德国调研组走进位于慕尼黑奥林匹克体育场附近的宝马总部工厂。在奥林区克体育公园内,各式花色错落有致,游人如织,迸发出蓬勃生机。在这花园般景致围绕下,宝马工厂内却是另一番景象。

走进三层楼高的喷涂车间内,只闻机器臂运动的轰鸣声,却罕见工人。当宝马汽车外壳被送入喷涂车间,一台台“披”着银灰色“衣服”的机器人臂开始忙碌起来。

  灵活的一号机器臂滑动在轨道上,像一个绅士,用细细的“手指”打开左边两道车门,再稳稳地扶一下。相比人轻重不一的力度,它每次开门都相当柔和,力度控制得恰到好处,几乎每一个车门打开角度都维持在45度左右。随后,它往前滑行掀开车前盖,转了下“手腕”,开始进行360度的喷涂。

  就在车门被打开的同时,接到指令的二号和三号机器臂开始进行两边的车框喷涂。整个过程,灵活的机器臂就如跳舞一般自带韵律。喷涂完成,二号机器臂随即将车门关上。“啪啪”两声后,车辆迅速被送往下一个环节,三个机器臂优雅地转了转“头”,安静地缩回至工位上,等待下一辆车的到来。

  在宝马工厂里,这样的“小团队”合作是每道自动化工序的常态。装配车间内,安装在车间面板上的几个摄像头犹如人的“眼睛”,正等待宝马车架的到来。在机器臂安装车身钣金块前,每只“眼睛”都会在自己的“岗位”上,对每块钣金块进行“体检”,收集好数据,并即时传送至后台进行储存。随后,一旁的机器臂将“体检”完的钣金块安置到位,并撤走自己的机器。几乎同时,另外两台机器臂立刻跟上,将这一钣金牢牢焊接到车身中。

  流畅的信息沟通和机器合作,使宝马汽车的每一道生产工序都保证在58秒内完成。也因此,在宝马工厂内,“平均58秒就能生产一辆车。”负责接待的宝马负责人介绍。

  B.地球“赛博坦”里的人机协作

  当宝马全面实现自动化的时候,在德国企业中,这种模式是不是全部实现了应用?就在离宝马总部工厂约10公里的MAN公司,调研组看到,这里并非如宝马一样全面推进自动化,他们更多是通过人机协作开展生产。

  MAN公司是世界上最著名的重型卡车生产企业之一,是世界500强公司,现在已经被大众集团收购,成为其旗下成员之一。在它位于慕尼黑的厂区,主要生产TG系列重型卡车,在这里可以实现重型卡车的“全过程生产”。有不少人将这里戏称为地球的“赛博坦”,专门批量生产变形金刚“擎天柱”。

  走进MAN工厂,在一辆“擎天柱”正在装配的底盘前,根据订单的特殊需求,几名工人正在装配螺丝。“在这个工位,当拧螺丝的机器手来到四个特殊螺丝位之后,要由工人在后方按下控制钮进行安装。”带领调研组参观的员工MatthiasLessel说,这个环节中,工人指引机器手正确落位后,再控制机器人迅速上螺丝,保证了这道工序的快速完成。

  他介绍,这里的工人都是熟手,再加上机器人的应用,所以每个环节,他们都能够设定最优时间,比如这个环节设定2分钟内完成,然后搬运机器人就会根据工厂早已设定好的程序走向下一个工位,进行下一环节的操作。

  这只是MAN工厂人机协作的一角。虽然并没有如宝马一样实现全面自动化生产,但MAN工厂仍然很好地将人机协作在工业生产过程中进行了应用。MatthiasLessel说,首先,搬运机器人减轻了工人定时搬运之苦,减低了在这个环节所造成的时间与人力的浪费。其次,卡车上共性的东西他们早已通过自动化生产线上的机器人进行装配。最终,涉及到不同型号的重卡个性化的装配件,才是由工人进行装配。

  为何MAN工厂不采取全面自动化?MatthiasLessel告诉记者,他们每天最多生产约200辆重卡,并非像大众一样每天有上千辆车下线,且他们的产品有强烈的个性化色彩,为了达到生产效率与控制成本的平衡,他们并没有在生产线全面应用机器人生产。

 MatthiasLessel进一步解释,不同型号的重卡部件安装都有其特殊性,他们每天的产量并不高,如果全面自动化,前期的投入会很高,对于他们这样非大批量生产的企业来说,投入产出比并不划算。故他们更多的还是通过人与机器的协作实现互补,既保证生产效率,又最大限度地减轻成本。

  C.信息技术串接起来的虚拟生产

  无论是宝马总部工厂大规模无人化工厂,还是MAN公司的人机合作的工厂,这种基于信息化的技术此前在德国各类企业中已有广泛应用。南方日报德国调研组在走访的过程中,无论是德国企业一线从业者,抑或德国研发人员、经济学者均认为,工业4.0并不是一项新鲜技术,也并非政府倡导后才热起来的应用。

  汉诺威应用科技大学经济学教授赫尔贝格曾担任格戴姆勒·克莱斯勒股份公司高级经理,在奔驰公司负责信息化应用,也多次为中国企业提供信息化培训。他说,现在各种概念层出不穷,但各说各话,容易造成迷失。比如很多人认为智能手机有“脑袋”,但实际上其智慧并不是来自手机本身,而是依靠其背后强大的信息体系支撑。

  回到当下热议的工业4.0,不久前该大学曾面向汉诺威地区做过一项专题调查,结果显示大企业离工业4.0比较近,而大多数的中小企业离工业4.0比较远。“这是不是反映了真实情况呢?“赫尔贝格说,调查进一步追问就发现,实际上很多企业都在做虚拟网络,这本身就是工业4.0的一部分,只是他们没有意识到而已。当地有一家做金属加工的公司在天津设立了工厂,他们通过信息技术,把实时采集到数据从天津直接发回德国总部,这本身就是一种工业4.0应用。

  “工业4.0所需要的技术并不新。”赫尔贝格说。比如数据库的概念在40年前就已经有了,ERP也是每家中国企业都知道的技术,各种电脑控制和辅助的生产、设计技术也非常成熟。“因此,工业4.0更多是如何利用好这些已有的技术将生产串接起来迈向虚拟生产。”

  所谓虚拟生产,是指依靠信息的传送,用虚拟的设备把上下游价值链中看得见的生产设备组织起来,实现高度地灵活生产。这种形式以前更多应用于服务性行业,如今开始向生产领域延伸。比如在软件供应领域,企业可把一个订单分解成为若干个小模块,分包给不同的合作伙伴,最后组合成为一个产品,当另一个订单需要不同的产品时,它立马又可以将各种小模块进行灵活组合,形成新的产品。“未来的工业生产也是这样,企业可能有很多生产‘插头’和‘接口’,不同的组合就能生产不同的产品。”赫尔贝格说。

  赫尔贝格进一步强调,不要以为一个工厂里,工人拿着平板终端或者手机进行对话,就是工业4.0,这是非常错误的概念。实际上,工业4.0的一步步发展之后的综合效果。至于究竟要不要实施工业4.0,或者要从哪一个环节做起,更多应该取决于整体的效益。他之前在奔驰公司工作,也曾试图用几十万欧元来推动生产环节的信息采集和串接,但最后公司并没有批准这个项目,一个重要的原因是没有效益,或者说投入产出比达不到要求。“因此企业必须结合自身的实际来做出自己的选择。”

(编辑:admin)

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