數字化工廠支撐智能製造發展

06-13

　　2014年，當德國工業4.0戰略在全球很多國家得到認可之後，中國政府開始以智能製造為突破點來推進兩化深度融合戰略。為配合這一戰略的推進，李克強總理在今年10月訪問德國期間，強調要加強與德國在工業4.0方面的合作。同時，工信部部長苗圩也在不同場合多次表示要以智能製造為突破口，大力推動工業化和信息化兩化深度融合，研究論證實施國家智能製造重大工程，實施智能製造試點示範專項行動。政府的一系列行動已經表明，智能製造將成為中國工業轉型升級，追趕國際先進水平，實現中國製造向中國智造跨越的主要手段和途徑。

　　什麼是智能製造？根據工業4.0的內涵，可以給智能製造描繪這樣一副場景，在將來的智能工廠里，所有的加工設備、原材料、運輸車輛、裝料機器人都會接入虛擬網路—實體物理系統（CPS），這個系統能說話、會思考。當需要生產的信息通過互聯網傳輸到工廠，原材料將直接和加工設備聯繫，告訴它「我需要找哪台設備進行加工」，然後這些工件會告知負責下道工序的加工設備，「我還需要哪些材料」。而運輸車輛知道任務來了，會根據地下鋪設的感應線路，把材料送給裝料機器人，生產所有的後續工序，包括生產銷售文件都由這些工件自己攜帶。如果工件出了錯，或者顧客有了個性化要求，研發部的智能工程師會立刻報警，並將演算後的改進措施發給工件。

　　2014年，西門子成都數字化工廠成功實踐了智能製造。在這裡，每件產品都有自己的數據信息，貫穿研發、生產、物流的各個環節，實時保存在數據平台中。在研發環節，研發人員通過NX軟體可進行模擬設計，並可在設計中模擬組裝。完成設計的產品載著自己專有的數據信息繼續前進，通過CAM系統邁向生產線，同時，它的數據信息進入到Teamcenter軟體中，供之後的製造、質量、採購和物流等部門共享，並實時更新，各部門都會在第一時間拿到最新的數據，因此避免了傳統企業經常出現的由於溝通不暢而產生的差錯，使效率大大提升。據介紹，數字化工廠協同、快速的研發，使產品上市時間縮短50%。

　　在生產和物流環節，進料檢驗人員採用Teamcenter中的同步數據進行檢驗，由物流管理系統將物料送入倉庫，並進行歸位，準確地將原材料放入自動化高位貨架。倉庫中有近3萬個物料存放盒，物料的存取通過「堆取料機」用數字定位的模式進行抓取，而不是用傳統的叉車搬運。在自動化生產線上，感測器會自動掃描產品的條碼信息，判斷下一個步驟。例如，生產表面貼裝，所有過程都是通過計算機模擬形成的。當物料上架後，SIMATIC IT給出了生產指令，進行自動生產。第一個工序是絲網印刷，然後自動進入貼片工序，之後進入質量控制點。在成都工廠，產品要到達下一個工序前都要通過嚴格的檢驗，整個生產過程中有20多個質量控制點，以保證產品的質量。視覺檢測是數字化工廠特有的質量檢測方法，它用相機拍照下產品的圖像，與Teamcenter數據平台中的正確圖像進行比對，任何瑕疵都不會逃過，這相比傳統生產中的人工抽檢當然要可靠和快速得多。經過多次裝配和多道檢驗後的產品將到達包裝工位，經過人工包裝和裝箱，自動化產品就會通過升降梯和傳送帶被自動運送到物流中心或立體倉庫。傳統製造企業要通過幾十甚至上百人密集的流水線完成的生產，就這樣在西門子的數字化工廠里被自動化地完成了，整個車間里的工人人數屈指可數。

　　觀察成都數字化工廠實踐智能製造的整個過程，不難發現，實現人、設備、物料、感應線路、機器人以及應用系統之間的全聯接是整個智能製造得以實現的關鍵。成都數字化工廠的成功實踐給當前中國製造企業的工廠設計及信息化發展提供了一個非常好的參考。未來，隨著中國政府大力推進以智能製造為主的工業發展戰略，以及以工業互聯網為代表的車間互聯應用的深入，打造智能化程度更高的數字化工廠也必然是中國製造業實現工業轉型及產業升級的重要一環。