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博世的工业4.0工厂,概念是“现实与虚拟的融合”【贝博体育官网】

更新时间:2021-05-06
本文摘要:德国为了构建新一代制造业,明确提出了高科技战略Industry 4.0(工业4.0)。

德国为了构建新一代制造业,明确提出了高科技战略Industry 4.0(工业4.0)。作为其主要成员,博世公司(Bosch)正在减缓前进基于工业4.0的生产革新,在还包括集团旗下公司在内的多个工厂展开实际检验。  那么,基于工业4.0的生产革新到底是什么?博世想借以超过什么目的?笔者就先从这两个问题开始为大家讲解一二。  利用虚拟世界分毫不差地再现现实  与过去的显然差异,是要将现实世界与虚拟世界融合到一起,在博世公司统管工业4.0涉及项目的Joachim Frangen(Corporate Sector Researchand Advance Engineering, Chief Expert)这样讲解该公司正在前进的措施(图1)。

图1:博世公司的Joachim Frangen(统管工业4.0涉及项目)  工业4.0描绘出了使掌控工厂生产线的FA系统与管理各类经营信息的IT系统互相同步,从而构建高度自动化的智能工厂的蓝图。现在,FA系统与IT系统虽然构建了网络,但范围十分受限。

工业4.0射击的目标是更加高层次的同步,也就是现实与虚拟世界的融合。  这里所说的现实世界,是指构成实际生产线的机械、治具等,以及线上的工件、工作的工人、周边环境等实际不存在的所有事物。工业4.0要在IT系统这个虚拟世界里,分毫不差地再现现实世界,使二者动态同步。

  通过使现实与虚拟世界融合,现实世界的变化马上会体现到虚拟世界,在虚拟世界对各项更改展开检验后,也可以立刻在现实世界实行。这就是工业4.0中Cyber Physical System(CPS)的概念。

在这个概念下,动态分析并运用生产线的大数据、生产线上的设备可与人和其他机械对话并自动工作、以等同于批量产品的效率和成本来生产客户以定制品的大规模自定义等都未来将会沦为现实,向工业4.0刻画的智能工厂的形态投向。  为此,博世正在大力发展数字化。把现实世界不存在的所有事物(信息),转换成虚拟世界的数字数据。期望通过最大限度利用这些数据,构建彻底转变生产形态的生产革新。

  博世公司的Joachim Frangen称之为,在前进数字化的进程中,该公司将不会渐渐展现出出有既是先进设备的操作员(用户),也是供应商的特点。从备货型生产的汽车部件,到订货型生产的工业设备,博世集团各公司的工厂生产着种类多样的产品。这是工厂作为智能工厂的操作员(用户)的一面。而另一方面,该公司也在研发MEMS传感器、数据挖掘系统等数字化所必须的部件和软件。

也就是说,该公司不仅是工厂的操作员,还当作着供应商的角色。因此,在构建智能工厂上很有优势(Frangen)。  因人而异转变  在博世前进的基于工业4.0的生产革新中,最尖端的当属博世力士乐公司(Bosch Rexroth)的措施。

在邻近法国的德国萨尔州洪堡,博世力士乐的工厂(以下全称洪堡工厂)正在试验性运用大量带入数字化思路的先进设备组装线。  博世力士乐生产工业设备用于的液压装置和电动装置(图2)。绝大多数产品为订货型生产,必定要采行多品种少量生产的方式。

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一年生产的产品多达4500种。该公司的目标是以高效率构建单件流生产。因而沦为了基于工业4.0的生产革新的对象。图2:在洪堡工厂生产的液压装置  洪堡工厂的组装线乍看起来很普通,就是许多个工作台(工作站)连成凸字形(图3)。

这是组装线常用的排序方式,在日本的工厂里也很少见。但仔细观察,之后可借此显现出数字化的端倪。  图3:数字化组装线  乍一看只是普通的凸字形生产线,但采行了很多数字化措施。

  例如,工作站配有的读卡器加载工件的IC标签(RFID)后,显示器上不会图文并茂地表明操作步骤。也就是说,工件信息事前早已全部数字化,可以按照工件的种类表明适当的操作步骤。

  而且,所有操作员全都随身携带蓝牙终端,该终端一直与工作站的计算机维持通信。这样,计算机可以见到现在的操作员是谁,不会根据操作员的熟练度和用于的语言,自动转变屏幕上表明的内容。

虽然步骤没有逆,但现实的具体内容因人而异,向生手表明融合图片和视频的详尽解释,向老手表明纯文字的详细解释。这样一来,即便是刚入职、技术还不娴熟的操作员,在工件种类多样的组装线上也能顺利完成工作。Moller说道:以人为本是工业4.0的真谛,这与传统的自动化有所不同。

  再行不说道加载工件的IC标签并在屏幕上表明操作者内容这一点,因人而异地转变表明内容的组装线应当并不多。这不是因为技术艰难,而是因为目前还没这样做到的适当。但是,构建自动运转的智能工厂的前提,是设备、工件乃至人员都要构建数字化。洪堡工厂的组装线大力实行数字化,正是出于这样的点子。

  工作站也遥相呼应智能工厂的必须。具体来说,形状、各种模块都构建了标准化,可以按照工件和产量的变化,灵活性地调整布局和顺序。  而且,各个工作站的计算机,不是由上级主机集中控制,而是使用邻接计算机通过对话自动展开掌控的分布式掌控方式。可以根据邻接工作站经常出现的变化自动采行对策。

由此可见,博世射击的目标,不是短期性地提升生产效率,而是侧重未来,面向工业4.0构建生产革新。  活用大数据  与洪堡工厂一样,坐落于巴登-符腾堡州罗伊特林根的MEMS传感器工厂(以下全称罗伊特林根工厂)也在实行基于工业4.0的生产革新的过程中拿走了引人注目的措施(图4)。这里的主要措施是利用从生产线获得的大数据,方式有对系统和前馈两种。

图4:罗伊特林根工厂的MEMS传感器生产线  对系统的例子是以工序为单位,测量并搜集与工件(作为MEMS传感器基础的硅晶圆等)的状态和加工结果涉及的数据,将分析结果用作提高工序和确保。比如说,通过一直分析上述数据,可以确认适合的确保时间,更容易长期性地提升生产效率和成品率。  前馈的例子是根据动态的工件状态和加工结果,调整下一道工程的加工参数。事前原作调整范围的阈值,以确保该范围内的品质为前提,设计产品和工序。

  过去,要想要在实际生产线中体现大数据的分析结果,基本都必须技术人员插手。今后,为了中止技术人员的环节,该厂将不会设法不断扩大大数据的应用于范围并且提升数据的精度。


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