西门子工业4.0系列专题(二):数字化工厂是基础-智慧资讯

 “工业4.0”的概念描绘了制造业在三次工业革命后,人类将迎来以信息物理融合系统CPSCyber Physical System为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。

可将其划分为七层架构(也可划分五层架构)。第一层数据采集层,主要产品:传感器等;第二层设备执行层,主要产品:机器人、机床、自动化仓库等;第三层工控层,主要产品:PLCDCS等;第四层MES层;第五层ERP层;第六层云计算层。还有贯穿层与层之间的通讯网络层。

包含三个要素:第一是跨企业的生产网络融合。MES将会起更加重要的作用,自动化层和MES之间的对接会变得更加重要,且更加的无缝化,还能跨企业来实现柔性的生产。所有的信息都要实时可用,供生产网络化环节使用。

第二是虚拟与现实的结合。也就是产品设计以及工程当中的数字化世界和现实世界的融合,这就使我们能够满足生产效率越来越高、产品上市周期越来越短、产品日趋多样性等带来的挑战。

第三是信息物理融合系统(CPS)。未来的智能工厂中,产品信息都被输入到产品零部件本身,他们会根据自身生产需求,直接与生产系统和设备沟通,发出接下来所需生产过程的指令,指挥设备把自己生产出来。这种自主生产模式能够满足每位用户的定制需求。我们将基于强大的制造运行管理系统(MOM)来实现灵活的价值链管理。

客户可以通过电子数据互换(EDI)的方式来管理供应商,在库存达到限值时ERP系统会通知供应商补货,这其中没有任何人为的干预。产品数字化不仅局限于商品本身,商品中非常复杂的部件也可以实现数字化。ERP系统可以由此计算出所有的成本,根据当下机器运转的情况去确定最大供货量和最优价格。ERP系统能做出决策的建议,让客户实现与供应商之间的最佳交流。

数字化工厂是基础。数字化工厂概念:数字化工厂不是无人工厂,而是根据生产工艺的实际情况,在考虑投资成本的情况下,为人提供最佳支持。数字化、模拟仿真、模块化及相对标准化的产品设计,和基于自己产品的物料清单、工艺清单的数字化、信息化与自动化的高度融合是德国实现工业4.0的重要因素。

西门子安贝格工厂(简称EWA

位于德国东部的西门子安贝格电子制造工厂是德国工业自动化的标杆,拥有高度数字化的生产流程,能灵活实现小批量、多批次生产,每100万件产品残次品仅为10余件,生产线可靠性达到99%、可追溯性高达100%

整个厂内甚至没有看到一台六轴机器人,但求所需,无求多余。目前EWA仍有1200多名员工,一条生产线仍然有6-8名操作工人,同时有30-40人的技术人员进行支撑,确保物料、设备、产品检验等工作。

西门子工业4.0系列专题(二):数字化工厂是基础

 持续改进的过程:EWA走到今天这样出色,是持续改进的结果,“质量第一”仍然是其发展战略的重中之重。历经25年,通过持续的改善,在员工没有增加的情况下,产能提高到原来的8倍,质量从上世纪90年代的560百万出错率,下降到2014年的11.5百万出错率,质量水平达到了99.9989%。可见质量是企业的生命线,而数字化、网络化、智能化的工厂也绝对不是一蹴而就的,需要对产品、工艺进行持续的改进。

数字双胞胎概念:西门子认为安贝格工厂的成功是数字化的成功,将工艺的规划与工程化、生产系统的规划与工程化、仿真优化及验证全部实现数字化,并且能够达到实体与数字信息同步,达到设计、制造、调试信息一体化的联动,其中任何一个环节的数据变化,都能在整个环节上同步进行变更,强调的是集成的、统一的数据标准。

信息化系统与自动化装备的高度结合:安贝格工厂的生产过程的自动化率达到75%,但更为关键的是物流的自动化与信息的自动化、生产过程的自动化相匹配,真正达到了物流、信息流及仿真的完美统一。

模块化设计:缩短为客户提供服务的周期,为客户提供更加便捷的服务。目前安贝格工厂为全球6万多家客户提供产品,达到自接到订单,最短可达到一天之内为用户提供产品,生产组织形式真正高效、灵活。其中,模块化设计是其能够灵活组织生产的重要保证,模块化设计包含产品的设计,也包含了生产设备、信息化软件系统的模块化设计与相对标准化的设计。

另外,安贝格工厂的生产现场布局也很有特点,在场内基本看不到地面排线等,据西门子的专家介绍,其排线系统与物流系统一样,都放在了一楼,地面上设了多个能源供应点,可以根据生产布局的需要随时灵活调整。

据需安贝格工厂的生产计划已经排到2018年,预计到2018年,在不改变现有员工数量级与厂区面积的基础上,产能将增加3倍以上。

对自己产品设计、生产工艺持续的进行改进,并且不断的将BOMBOP进行数字化后与自动化装备完美结合,才是不断提高生产效率、改善产品质量的王道。

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