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德国AGV+RFID的全自动化无人工厂

来源:  点击次数:  发布日期:2017-3-14 19:44:31

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从这个全自动无人工厂项目中,我们可以得到什么启发?

工业4.0概念在中国被炒得火热。相比之下,它的创造者德国人却并不热衷于提这个概念。制造企业更愿意从自身发展需求出发进行技术升级和改造,下面要分享的是我们08年为瑞士做过的一个全自动无人工厂项目。
当时还没有工业4.0这个提法,但该系统当时已经大大超前,现在看来在技术上是最接近工业4.0理想的解决方案了。
工业4.0应用技术 柔性生产
该生产系统所要实现的目标是使生产实现最大的柔性化。
自动化和信息化是实现柔性定制个性化生产的手段。
从视频中可以看到,AGV小车将毛坯推入代加工区域,而这些毛坯木料的尺寸大小都是不同的,按照顶点顺序进行排列,符合JIO理念。
而JIO(Just In Order)是继JIT(Just In Time)准时制生产的基础上提出的,要求供应商不仅应按时将零部件送抵生产现场,还要求不同规格零部件的顺序按照要求排列,以便满足混线生产的要求。
这样不同型号的产品在装配时,不会因为零件顺序错落而发生装配错误的问题。
丰田的JIT只适合单一产品的大批量生产,而JIO则是混线生产,柔性制造模式所必需的供应链运作机制,是生产模式的变革。
目前国内的自动化项目都号称4.0,但绝大部分无法实现柔性制造。
所以在笔者看来,中国企业谈4.0只是按照自动化集成去理解,并没有真正领会生产模式变革的意义。
数据追踪
在产品的整个生命周期中会产生很多数据,即所谓的大数据。
制造商需要能够利用这些数据对产品进行跟踪,以了解产品的状态。
比如某个客户购买的某产品中的某个零件出了问题拿到售后服务部门去维修,这时生产厂应该能够知道这个零件的供应商是谁,哪个生产环节中的哪个人应该对此负责,并计算出损失。
相关的技术和软件产品(PLM/PDM,ERP, CRM, SCM等)早在几乎20年前就已经非常成熟,相对欠缺的是生产环节的大数据处理。
尽管也有相对成熟的解决方案,如MES(制造执行系统),SCADA(现场数据采集系统),APS(先进生产计划系统)等,但是由于缺乏强大的车间级管理系统去协调各生产设备,生产车间的自动化和信息化层始终存在着难以打破的屏障,原因很多此处不展开讨论。
而视频中的生产系统则采用相对简单和独立的软件系统,在设备层实现了对生产数据的集成和管理。
首先机器人通过专用的检测设备对入库毛坯进行全检,再扫描条形码,根据读取的产品信息自动调用加工程序(NC代码由产品设计数模自动生成),并自动调整支撑夹具的位置,以适合零件的尺寸。
加工完毕后,由于条码在加工过程中被破坏掉,所以再次贴敷条码,并更新产品生产数据,记录设备运行数据,将这些数据通过现场总线传入上位机的生产管理/监控系统。
由于每个零件上都有条码,每个条码对于正确的程序,所以不论来料按何种顺序排列,加工过程是不会出现问题的。
也就是说生产管理调度软件和生产设备之间是相互独立运行的,就算生产调度出了问题,也不会造成生产程序调用错误。
而即便产品信息和加工数据在对应上出现问题,机器人的入库检测信息也会与程序信息进行比对,不会出现加工废品(即可能用较大尺寸的毛坯加工出小尺寸产品,而不会出现小尺寸毛坯调用大尺寸产品加工程序的问题)。
所以说,当我们评价工业4.0或工业互联网,物联网方案先进性的时候,不应只看技术实现的手段,不要去较真条形码,二维码,RFID哪个技术更先进,而更应该关注这些生产数据所支持的智能生产的运作机制。
 
工序集中
整套生产系统集中了每一个产品从入库到出库的全部工序,与以往生产单元的概念有所突破,除了机械加工和上下料以外,该系统集成了自动检测,工装夹具调整(柔性工装),生产订单管理等功能。
机加工序之后基本上直接进喷漆车间后就可以出厂了。
在生产战略规划上,该企业并没有搞垂直整合,而是把附加值最高的定制化加工留给了自己,利润薄,污染环境的上下游工序统统外购或外协。
优化设计
从产品开发逻辑上讲,产品设计决定了生产工艺,而生产工艺决定生产设备。
当我们谈论工业4.0或智能制造的时候,通常只关注到设备或软件,而往往忽视了方法(工艺),更不会去在意设计(概念)。
产品设计从一开始不但决定了产品本身的价值,也决定了大部分的生产成本。
以该瑞士制造商为例,由于产品为定制化设计,所以在安装时需要服务人员在客户现场进行安装,而由于瑞士的人工成本极高,所以在设计时就必须充分考虑到组装的便捷性,即DFA(Design For Assembly)。
 

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