柏丽橱柜公司每年都生产大量的橱柜,位于德国东威斯特法伦州的威尔市的两家工厂每年能够生产58 多万套橱柜。这可能是真正意义上的批量生产,但这里真正的特色是同时还可以完成客户定制订单。Beckhoff基于PC 的控制技术为实现一般的部件和生产数据的通用透明性提供了理想的基础,能够在数量为1的批量生产中灵活、有效地提供个性化橱柜——完全符合工业4.0 的理念。
工业4.0 要求整个工艺过程的实时数据
先进的工业4.0 理念,以及可以用它门在生产中获得的更高的灵活性在无法确保所有机器和部件数据透明性的情况下是不可能实现的。柏丽的技术总监Martin Henkenjohann在解释这对于柏丽的意义时说道:“实时跟踪整个工艺过程的能力是基本要求。这将通过贴上一个包含一件家具所有必要信息的条形码标签开始。每台加工机器扫描条形码并从中央Oracle 数据库或从Web 服务检索相关的机器数据。”
实时数据的透明性使得每天生产2600 套个性化的橱柜成为可能。88 个不同的门板设计构成这一过程的基础,而且每个设计的后面都有250 个不同的条目。根据门板的样式,以及诸如配件和把手或面板型号等,可以打造出各种落地橱柜、壁柜和立式橱柜。在谈及各种整体橱柜的物流管理时,Martin解释说道:“例如,一个抽屉前板的条形码包含整个抽屉的配置,包括其宽度和深度、后板的高度和把手类型。生产设施相应地提供所有必需的部件,启动正确的加工顺序,并确保所需的抽屉‘准时化顺序供应’地放在一个货运车厢中。货车然后开到装配区,在那里,成品橱柜柜体与抽屉和其它部件组装在一起。通过实时跟踪,我们可以随时确切地知道每个部件在生产过程中的哪个步骤中。这完全符合工业4.0 理念。”
■ 柏丽厨房家具的基本部件通过条形码分配给一个特定的客户订单CONTROL ENGINEERING China版权所有,并在离开所谓的“匿名生产区”后分配给各个橱柜。
生产过程通过时间单位控制
柏丽厨房家具的生产规划绝不是传统的。事实上,生产是通过时间单位来控制的;即跟踪立式橱柜、落地橱柜和壁橱,以确定它们在哪个生产序列中,这些序列的排列是否正确。最终,所有的部件必须在正确的时间内从总共9 个装配线进入到装货流水线,从而让每套整体橱柜可以全部按时装到正确的卡车上。Martin阐述道:“导入客户订单的规划,以及生产控制由调度部门负责,这实际上是生产链中的最后一个环节。这意味着我们的车队一方面优化了其卡车载重量,另一方面优化了到客户处的行车路线。”
调度部门在计划交付橱柜之前短短4天才最后定下生产计划,因此产能利用率必须非常灵活。为了在一个很短的时间内正确地考虑到所有客户要求,已在很大程度上保存了产品型号的结构数据。除此之外,用于立式橱柜、落地橱柜及壁柜的三个装配线的每一个也都可用于在一定限度内生产其它两个橱柜类型之一。Beckhoff公司销售经理 Dieter Grossekatthofer说明了这一点:“通过使用基于PC 的控制技术和为尽可能多的不同的加工工艺设计的装置,机器涵盖的范围非常广泛。例如,通常控制工程网版权所有,一个钻孔优化程序计算一个可以同时钻出尽可能多的孔的序列。但是,当改变产品时,视情况而定CONTROL ENGINEERING China版权所有,连续钻孔可以产生更好的结果,从而可以,例如,驱动到中间涂胶位置,由于机械原因,这是不可避免的。有了这些功能,可以对机器进行优化配置,以实现最大的生产灵活性。”
PC 控制作为一个开放、高效的系统
柏丽橱柜数据透明性的想法孕育于1990 年,以满足对生产能力不断增长的需求。据 Martin所述,决定选用基于 PC 的控制技术的是从一开始就明确了的:“没有PC 控制的开放性和高性能www.cechina.cn,由于我们的异构生产环境,通用数据存储很可能就是根本不可能的事。”
通过Beckhoff的控制技术以及与柏丽合作开发的Oracle 数据库,ERP 和设计软件之间建立了一个紧密结合的中央链路。这样可以满足历史性的增长和相应的异构生产景观要求。它可以并将继续可以通过不断集成独立的解决方案继续挖掘产能潜力。同时CONTROL ENGINEERING China版权所有,Beckhoff的基于 Windows 的TwinCAT自动化软件让整个系统不再需要由一台控制计算机完全控制。例如,现在可以通过TwinCAT和 ADS 通讯系统最多连接 7 台工业 PC。
■ 在整个订单相关的生产序列中,不仅是机器信息,还有有关家具部件生产状态的信息,都可以通过Beckhoff的控制面板和面板型 PC 进行检索。
此外,Dieter认为能够对设备进行模块化是TwinCAT的另一个优点:“相对于较早的、没有真正重叠通信的独立解决方案,现在可以创建个性化的功能模块,例如,用于侧面或底部区域或钻孔单元。这在调试期间是一个巨大的优势,因为这些模块可以单独调试,然后事后简单地组合。这样大大缩短了调试时间,便于对柏丽生产景观不断进行现代化改造。”
迈向工业4.0 时代
工业 4.0 是一个在未来 10 至 20 年才会全面实施的概念。现在,柏丽已经在很大程度上实现了这一概念,但 Martin看到一些中短期进一步发展的潜力:“经过测试后,目前,我们正在使用 RFID 和 RTLS(实时定位系统),旨在使得家具的识别更加可变(与条形码系统相比),并更清楚地给它们提供所有必要的信息。此外,我们的生产控制也将从它最佳支持的TwinCAT 3 和多核工业 PC 技术中获益。”
Martin认为,由德国工业 4.0 “尖端集群” “it's OWL”(北威州智能技术系统)发起的两个研究项目(由Beckhoff作为集团领导)就是创新潜力的承诺。Beckhoff的研发项目经理 Dr. Ursula Frank 解释道:“ScAut项目的目标是一个用于开发和运行自优化的智能机器和系统的科技自动化平台。经过最初的测试应用后,我们预计我们能够节约 20%的能源、提高约 10%的生产效率以及降低 50%左右的维护成本,这些有形的经济实惠仅仅通过实施科技自动化功能(如先进的执行状态监测和电力监控)即可实现。创新项目“efa”(极速自动化)的目标是提高控制技术的性能。同时CONTROL ENGINEERING China版权所有,XFC 极速控制技术将在大型复杂项目中实施,然后是整个生产工厂。重要的议题包括周期时间的优化和多核处理器全部潜力的利用。”特别是通过efa项目,Martin预计计算能力会大大提高,使得生产过程可以甚至更好地实时映射,从而进一步增加生产透明度。