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想搞懂工业4.0,看西门子未来工厂就够了

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想搞懂工业4.0,看西门子未来工厂就够了

发布日期:2017-03-27 作者: 点击:


导读: 在德国巴伐利亚州东部小城纽伦堡,有一座外形很不起眼的工厂,然而又有谁能想到,这里是被称为欧洲乃至全球最先进的工厂之一。

以前看完特斯拉的超级工厂,看到里边的工业机器人自动化生产,觉得太牛叉了。

 

但是今天,绝对要颠覆你对自动化生产的认知,让你知道谁才是自动化领域的开山鼻祖。

 

有这样一组数据:

24小时的交货时间,

每秒1个产品,合格率99.9985%,

处理30亿元器件,

75%的工序由设备和电脑自主处理,

长达5公里地下元器件传送带,

磁悬浮运输带。

在德国巴伐利亚州东部小城纽伦堡,有一座外形很不起眼的工厂,然而又有谁能想到,这里是被称为欧洲乃至全球最先进的工厂之一。

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这是西门子的未来工厂,也是最具工业4.0代表性的地方,安贝格电子制造工厂(德文缩写:EWA),全球第一家纯数字化工厂。

EWA建于1989年,主要生产Simatic(西门子自动化系列产品品牌统称)可编程逻辑控制器(PLC,类似电脑里的CPU),用于实现机器设备的自动化,涉及领域覆盖从汽车制造到制药等多行业。

 

 

一般来说,汽车制造厂只需要50至100套Simatic控制系统,一个石油平台只需使用5到20套,而在EWA工厂,产品种类近1000种。

安贝格西门子电子工厂面积10.8万平方英尺(1万零33平方米),能够协调从生产线到产品配送等一切要素,从仓储到生产都实现了智能自动化

自建成以来,在工厂未扩建,人员为增加的情况下,产能提升了8倍,产品质量提升40倍,且还在逐渐提升。

不要觉得这些东西离普通百姓很遥远,吃穿住行,每个方面都与制造业有紧密关系,而西门子EWA工厂代表着接下来若干年制造业的走向。

EWA门禁森严,获得允许入内的访客都要穿上白色大褂,除尘、去静电处理,与厂内工作人员的蓝色大褂区分开。

历来只有1人破例穿上了和工作人员一样的蓝色大褂,这个人是德国总理默克尔。

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德国最先提出工业4.0,并且和其他国家的都不同,默克尔压力大啊,但是看完西门子EWA工厂,感觉心头一块大石可以落地了。

EWA内部,干净整洁,做了无菌处理,在这里想要找到点灰尘如同大海捞针。

地面使用浅色仿大理石塑胶PVC地板,连走路的声音都可以忽略不计。

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齐胸高的机箱整齐排列,在机箱中间是监控显示器,不间断地滚动显示大量数据。

 

西门子世界领先的PLC供应商,作为西门子的示范工厂,每年EWA要生产超过1200万Simatic产品,处理将近30亿个元器件,1年230个工作日,照此计算,EWA的生产线上每秒要产出1个控制单元。

而产品合格率竟然高达99.99885%。

改变生产方式的超级工厂EWA

EWA工厂,75%的工序是由设备和电脑自主完成的。只有在生产过程开始之初,需要由人将原始部件放在生产线上。之后,一切步骤都自动进行。

 

每个元件都有自己的条形码,里边记录了元件的“身份信息”,并在虚拟环境下进行了生产流程规划,有各自的“目的地”,通过条形码,元件可与生产设备直接通信,告诉生产设备自己应该在什么时间、哪条生产线或哪个工艺过程出现,以及操作要求和步骤。

 

在磁悬浮传送线路的分岔路口,元件会暂停1-2秒,然后选择正确的方向。

到达加工中心后,元件经扫描被识别出来,生产设备会实时调用全部加工信息,并自动调整生产参数。

值得注意的是,Simatic单元的生产是由Simatic单元来控制的,每条生产线上都有大约1000个Simatic控制器。

其产品线,最快可以每小时镶嵌25万个元器件(比如电阻、电容和微芯片)。一旦焊接过程完成,电路板将被传送到一个光学检验系统中进行质量检测,包括检测元器件的焊接位置是否正确,以及焊接点质量,现场发现并剔除不合格的产品。

然后再将电路板安装到机箱中。

接下来再对成品进行检测,然后将成品传送到位于纽伦堡的配送中心去,最后被运送到全球6万多客户手中。

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EWA内部的原料配送也实现了自动化和信息化。物料被放置在地下仓库里,当生产线上需要某种物料时,监控显示器上会提示,工人只要拿着扫描枪在样品上扫码,条码信息就会被传送到自动化仓库去,然后由ERP系统发出指令,让场内的自动化物流系统到仓库的指定位置取物料,然后经过总长达到指定位5公里的地下运输带送到置,由自动升降机送到生产线附近。

EWA内部的原料配送也实现了自动化和信息化。物料被放置在地下仓库里,当生产线上需要某种物料时,监控显示器上会提示,工人只要拿着扫描枪在样品上扫码,条码信息就会被传送到自动化仓库去,然后由ERP系统发出指令,让场内的自动化物流系统到仓库的指定位置取物料,然后经过总长达到指定位5公里的地下运输带送到置,由自动升降机送到生产线附近。

通过软件,对制造过程和指令进行设定,所以整个生产过程从开始到结束都将被记录下来,并处于严格的控制之下。

在整个生产流程中,有超过1000个扫描器在实时地对整个制造过程归档,记录生产细节,比如焊接温度、贴装数据和检测结果等数据。

这套系统又与研发部门联网,保证EWA工厂生产上千不同产品也不会发生混乱。

基于这海量的数据,不仅仅实现了对所有产品生命周期的完整追溯,更是会对生产流程进行优化调整,将产品不合格率降到最低。

品合格率大幅提高。相比于该工厂成立最初的每百万次电子产品加工过程出错500次,现在出错率只有12次。

而当机器设备即将需要补充材料或者维护保养时,会在缺料或故障发生之前向系统发出,系统会记录所使用的资源数量,并及时更新库存。

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工业4.0的砖头

除了建造自己的数字化工厂,西门子还为那些有意向“数字化”方向转型的传统企业输出全套解决方案。

例如,西门子为德国排名前十的老牌啤酒厂Spaten Brewery部署了集成控制系统Braumat

降低了酒厂的人工成本,生产更加高效,不再仅仅依靠大师的经验酿酒,提升了产品口感稳定性,且产品生产过程完全可追溯。

EWA还为为德国的制造企业生产智能生产线设备,如戴姆勒、宝马汽车等。

EWA可以说是西门子几十年来的数字化结晶,2013年9月,全球第二家数字化工厂,也就是EWA的姊妹工厂——西门子成都工厂正式成立并投产,各方面标准都是按照EWA来打造的。

EWA工厂成功的关键,在于通过产品与生产设备的通信和物联网系统控制实现三大技术的整合:产品生命周期管理(PLM),制造执行系统(MES)和工业自动化

现在的EWA工厂,有大约1100人,三班倒,每班次300多人。智能化并不意味着真的无人,至少短时间是这样的。

EWA的负责人Karl-Heinz Büttner说,“我们并不打算打造一个无人工厂”,人仍然是至关重要的决定性力量,生产率的提升,有40%源自于员工的新创意,另外60%来自于基础设施投资。

并且西门子董事会成员Siegfried Russwurm也说,“设计一个全自动,依靠互联网的智能生产线,仍然需要十年时间。万丈高楼,我们现在只是有了砖头。”

西门子这个砖头太牛叉!

 


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