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想搞懂工業4.0,看西門子未來工廠就夠了

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想搞懂工業4.0,看西門子未來工廠就夠了

發布日期:2017-03-27 作者: 點擊:


導讀: 在德國巴伐利亞州東部小城紐倫堡,有一座外形很不起眼的工廠,然而又有誰能想到,這里是被稱為歐洲乃至全球最先進的工廠之一。

以前看完特斯拉的超級工廠,看到里邊的工業機器人自動化生產,覺得太牛叉了。

 

但是今天,絕對要顛覆你對自動化生產的認知,讓你知道誰才是自動化領域的開山鼻祖。

 

有這樣一組數據:

24小時的交貨時間,

每秒1個產品,合格率99.9985%,

處理30億元器件,

75%的工序由設備和電腦自主處理,

長達5公里地下元器件傳送帶,

磁懸浮運輸帶。

在德國巴伐利亞州東部小城紐倫堡,有一座外形很不起眼的工廠,然而又有誰能想到,這里是被稱為歐洲乃至全球最先進的工廠之一。

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這是西門子的未來工廠,也是最具工業4.0代表性的地方,安貝格電子制造工廠(德文縮寫:EWA),全球第一家純數字化工廠。

EWA建于1989年,主要生產Simatic(西門子自動化系列產品品牌統稱)可編程邏輯控制器(PLC,類似電腦里的CPU),用于實現機器設備的自動化,涉及領域覆蓋從汽車制造到制藥等多行業。

 

 

一般來說,汽車制造廠只需要50至100套Simatic控制系統,一個石油平臺只需使用5到20套,而在EWA工廠,產品種類近1000種。

安貝格西門子電子工廠面積10.8萬平方英尺(1萬零33平方米),能夠協調從生產線到產品配送等一切要素,從倉儲到生產都實現了智能自動化。

自建成以來,在工廠未擴建,人員為增加的情況下,產能提升了8倍,產品質量提升40倍,且還在逐漸提升。

不要覺得這些東西離普通百姓很遙遠,吃穿住行,每個方面都與制造業有緊密關系,而西門子EWA工廠代表著接下來若干年制造業的走向。

EWA門禁森嚴,獲得允許入內的訪客都要穿上白色大褂,除塵、去靜電處理,與廠內工作人員的藍色大褂區分開。

歷來只有1人破例穿上了和工作人員一樣的藍色大褂,這個人是德國總理默克爾。

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德國最先提出工業4.0,并且和其他國家的都不同,默克爾壓力大啊,但是看完西門子EWA工廠,感覺心頭一塊大石可以落地了。

EWA內部,干凈整潔,做了無菌處理,在這里想要找到點灰塵如同大海撈針。

地面使用淺色仿大理石塑膠PVC地板,連走路的聲音都可以忽略不計。

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齊胸高的機箱整齊排列,在機箱中間是監控顯示器,不間斷地滾動顯示大量數據。

 

西門子世界領先的PLC供應商,作為西門子的示范工廠,每年EWA要生產超過1200萬Simatic產品,處理將近30億個元器件,1年230個工作日,照此計算,EWA的生產線上每秒要產出1個控制單元。

而產品合格率竟然高達99.99885%。

改變生產方式的超級工廠EWA

EWA工廠,75%的工序是由設備和電腦自主完成的。只有在生產過程開始之初,需要由人將原始部件放在生產線上。之后,一切步驟都自動進行。

 

每個元件都有自己的條形碼,里邊記錄了元件的“身份信息”,并在虛擬環境下進行了生產流程規劃,有各自的“目的地”,通過條形碼,元件可與生產設備直接通信,告訴生產設備自己應該在什么時間、哪條生產線或哪個工藝過程出現,以及操作要求和步驟。

 

在磁懸浮傳送線路的分岔路口,元件會暫停1-2秒,然后選擇正確的方向。

到達加工中心后,元件經掃描被識別出來,生產設備會實時調用全部加工信息,并自動調整生產參數。

值得注意的是,Simatic單元的生產是由Simatic單元來控制的,每條生產線上都有大約1000個Simatic控制器。

其產品線,最快可以每小時鑲嵌25萬個元器件(比如電阻、電容和微芯片)。一旦焊接過程完成,電路板將被傳送到一個光學檢驗系統中進行質量檢測,包括檢測元器件的焊接位置是否正確,以及焊接點質量,現場發現并剔除不合格的產品。

然后再將電路板安裝到機箱中。

接下來再對成品進行檢測,然后將成品傳送到位于紐倫堡的配送中心去,最后被運送到全球6萬多客戶手中。

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EWA內部的原料配送也實現了自動化和信息化。物料被放置在地下倉庫里,當生產線上需要某種物料時,監控顯示器上會提示,工人只要拿著掃描槍在樣品上掃碼,條碼信息就會被傳送到自動化倉庫去,然后由ERP系統發出指令,讓場內的自動化物流系統到倉庫的指定位置取物料,然后經過總長達到指定位5公里的地下運輸帶送到置,由自動升降機送到生產線附近。

EWA內部的原料配送也實現了自動化和信息化。物料被放置在地下倉庫里,當生產線上需要某種物料時,監控顯示器上會提示,工人只要拿著掃描槍在樣品上掃碼,條碼信息就會被傳送到自動化倉庫去,然后由ERP系統發出指令,讓場內的自動化物流系統到倉庫的指定位置取物料,然后經過總長達到指定位5公里的地下運輸帶送到置,由自動升降機送到生產線附近。

通過軟件,對制造過程和指令進行設定,所以整個生產過程從開始到結束都將被記錄下來,并處于嚴格的控制之下。

在整個生產流程中,有超過1000個掃描器在實時地對整個制造過程歸檔,記錄生產細節,比如焊接溫度、貼裝數據和檢測結果等數據。

這套系統又與研發部門聯網,保證EWA工廠生產上千不同產品也不會發生混亂。

基于這海量的數據,不僅僅實現了對所有產品生命周期的完整追溯,更是會對生產流程進行優化調整,將產品不合格率降到最低。

品合格率大幅提高。相比于該工廠成立最初的每百萬次電子產品加工過程出錯500次,現在出錯率只有12次。

而當機器設備即將需要補充材料或者維護保養時,會在缺料或故障發生之前向系統發出,系統會記錄所使用的資源數量,并及時更新庫存。

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工業4.0的磚頭

除了建造自己的數字化工廠,西門子還為那些有意向“數字化”方向轉型的傳統企業輸出全套解決方案。

例如,西門子為德國排名前十的老牌啤酒廠Spaten Brewery部署了集成控制系統Braumat

降低了酒廠的人工成本,生產更加高效,不再僅僅依靠大師的經驗釀酒,提升了產品口感穩定性,且產品生產過程完全可追溯。

EWA還為為德國的制造企業生產智能生產線設備,如戴姆勒、寶馬汽車等。

EWA可以說是西門子幾十年來的數字化結晶,2013年9月,全球第二家數字化工廠,也就是EWA的姊妹工廠——西門子成都工廠正式成立并投產,各方面標準都是按照EWA來打造的。

EWA工廠成功的關鍵,在于通過產品與生產設備的通信和物聯網系統控制實現三大技術的整合:產品生命周期管理(PLM),制造執行系統(MES)和工業自動化。

現在的EWA工廠,有大約1100人,三班倒,每班次300多人。智能化并不意味著真的無人,至少短時間是這樣的。

EWA的負責人Karl-Heinz Büttner說,“我們并不打算打造一個無人工廠”,人仍然是至關重要的決定性力量,生產率的提升,有40%源自于員工的新創意,另外60%來自于基礎設施投資。

并且西門子董事會成員Siegfried Russwurm也說,“設計一個全自動,依靠互聯網的智能生產線,仍然需要十年時間。萬丈高樓,我們現在只是有了磚頭?!?/span>

西門子這個磚頭太牛叉!

 


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