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传统工厂到智慧工厂还有多远?
材料来源:慕尼黑上海电子生产设备展           录入时间:2018/3/1 11:37:08

从传统工厂演进到真正的智慧工厂,还有多少路要走?据Supply Chain Dive报道,中国东莞一家手机代工业者以机器人取代90%人力,目前只要60人即可完成以前650人做的工作,最终目标是缩减为20人;德国英飞凌未来5年,将投注1.05亿美元于新加坡厂房,将其改造为智慧工厂,目前已部署机器人和自动导向车(AGV);化学大厂巴斯夫(BASF)也在Kaiserslautern引进智慧工厂系统,生产客制化的清洁用品,一旦接获订单,生产线就会自动调整,按照客户的要求来生产和包装;GE位于南卡罗莱纳州的先进制造中心(Advanced Manufacturing Works),工程团队正设法以人工智能(AI)和物联网(IoT)简化智慧工厂的制造流程……

由此可见,智慧工厂作为迈向工业4.0的一环,已是全球化的趋势,它强调在数字化工厂的基础上,利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务。据信息科技顾问公司Capgemini最新研究显示,76%制造商正在执行或研拟智慧工厂计划,其中超过半数斥资1亿美元以上,未来5年可望为全球经济创造5,000亿~1.5兆美元的价值。

智慧工厂的发展是产业智能化的新方向,自动控制理论在网路环境下的控制方法和运算模式,都需要不断地创新,其特征也体现在专业化生产的各个方面。2018年3月14-16日于上海新国际博览中心举行的慕尼黑上海电子设备展(productronica China)是国内唯一的一站式展示平台,汇聚国内外电子制造设备大厂,将真实完整演示智慧工厂解决方案,通过现场丰富的示例,不断向观众分享构建“智慧工厂”新的思路与理念。同时,展会上众多的展商还将推出更多工业4.0配件,支持中国特色工业4.0的形成与执行,帮助中国各行各业创新升级,推动中国经济的转型。

如何实现智慧化?他们给出了一些关键要素的标杆示范

虽说行业一致看好智慧工厂前景,但制造业要真正全面落实智慧工厂却非一蹴而就。Europlacer(E2馆2200)今年三月将协同其战略业务合作伙伴宇丰凯电子在慕尼黑上海电子生产设备展上现场展示智慧组装线,由MES对接的其集成智能仓储设备Lzero3及WMS软件,表面贴装组装线设备、智能机器人运输和零部件物流以及直观的操作站,实现端到端的质量统计和全面的可追踪性。这将完美展现中国制造2025正如何实现智能制造工艺和技术的转型,以服务于高要求和新工业领域,如国防和军事的高混合中小批量生产需求,以及传统的高产量消费市场。

全球领军的半导体工艺设备提供商ASM(E2馆2100)针对其Smart #1 SMT 智慧工厂的长期发展路线图便列出了智慧工厂的四大创新驱动力:一流的生产力、自动化、工艺集成和物料物流,其配套的SIPLACE TX 系列贴片机、DEK NeoHorizon印刷机、SIPLACE BulkFeeder X供料器、面向SMT生产线的ProcessExpert专家系统与SIPLACE Material Manager物料管理仓储等,是ASM为SMT智慧工厂的构建展示的行业性标杆。

ASM于2017慕尼黑上海电子生产设备展上展示Smart #1 SMT Factory

通常而言,成功的智慧工厂具有五大特征,分别是联网、优化、透明、主动和机动,而在阶段性的转型过程中,以设备联网来自动收集生产线的数据是实践目标的第一步,也是智慧工厂最重要的特征。每条产线每个设备均须搭载智能传感器,让核心控制系统持续取得最新信息,保障产能与质量这攸关企业竞争力与获利能力的两大重点。多次参展的机器人巨头ABB推出的双臂机器人YuMi就是智能型设备的典范,通过提供开放的数据接口,能够支持设备联网,可以实现在机检测,从而补偿加工误差,提高加工精度,还可以对热变形进行补偿。以往一些精密装备对环境的要求很高,现在由于有了闭环的检测与补偿,可以降低对环境的要求,实现智能调节。

ABB YuMi双臂机器人

同时,随着智能生产设备的逐渐增多,生产过程的日益复杂,对系统管理的要求也越来越高,通过智能化手段进行设备的控制管理成为智慧工厂发展的主流趋势。工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速发展,它是企业CIMS信息集成的纽带,是实施企业智能制造战略和实现车间生产智能化的基本技术手段,可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、工具工装管理、采购管理、底层数据集成分析、上层数据集成分解等等管理模块。

MES智慧工厂示例

作为工业4.0 MES智能工厂解决方案的全球领导者,德富莱智能科技(E1馆1838)的i-PLANT智慧工厂平台便是一套可提供生产制造信息化、自动化、智能化的软硬件整体解决方案。通过自动仓储、自动搬运、自动化生产设备、自动化检测设备与信息化软件进行集成,对整个生产过程实现数据采集、过程监控、TPM设备管理、质量管理、生产调度以及数据统计分析,从而实现生产现场的信息化、智能化和柔性化的智能制造管理。

德富莱智慧工厂模型图

除此之外,智能物流系统也是构建智慧工厂的基石,将融入智能制造工艺流程,实现智能制造与智能物流的系统集成。智能单元化物流技术、自动物流装备以及智能物流信息系统是打造智能物流的核心元素。未来智慧工厂的物流控制系统将负责生产设备和被处理对象的衔接,在系统中起着承上启下的作用。

苏州伦科思电子科技有限公司(E1馆1636)的整套智能物流执行设备为例,作为伦科思面向工业4.0智能制造解决方案的重要一环,主要应用于电子制造工厂的物料管控,智能化、无人化地实现电子物料从仓库到自动化生产线的存、拣、配、核、发等一系列流转动作,并通过与MES、SAP、ERP等系统的集成,根据工单指令,自动实现物料准时、准确地到达生产线站位,实现JIT生产模式,同时减少人员用工和原材料库存占压,降低质量问题风险,已经服务于国内以及海外50家以上全球电子制造龙头企业。

苏州伦科思智能物料仓储设备

自动化装配助力搭建智慧工厂,非标自动化设备市场广阔

在设备智能化控制管理的大趋势之下,目前国内电子制造产业伴随着中国政府制造强国战略第一个十年的行动纲领《中国制造2025》的广泛推进,越来越多的公司对其原有人工生产线产生了自动化信息化升级改造的强烈需求,其中装配线的需求尤其突出。装配由于其高精度、高柔性的特点,其生产模式一直以手动装配生产线为主,即使是在自动化率最高的汽车行业,其总装车间的自动化率不足三成,远远低于冲压、焊装与喷涂车间的自动化率,是智慧工厂推进中发展潜力极大的广阔市场之一。

作为第一个提出人机协作机器人理念的公司,也是目前为止全球人机协作机器人销售量排名第一位的公司,优傲UR(E1馆1300)人机协作机器人在许多知名汽车企业装配生产线上都有成功应用的案例。优傲机器人配备锁螺丝枪,可在任意角度完成锁紧螺丝工艺,主要在汽车座椅固定,发动机装配。同时,机器人的安装方向可以为任意角度,有效地解决了生产过程中空间狭窄、干涉较多、工位紧凑等难点。

优傲 (UR) 机器人展示汽车座椅螺丝拧紧

上海发那科(E1馆1100)的CR-7iA协作机器人则是一款大小与人的手臂相近的迷你协作机器人,能够与操作人员在无安全围栏的情况下协同合作,所以可以被安装在极其狭小的空间内进行使用,这些特点使得它在空间紧张的装配旧线改造项目中拥有无可比拟的优势。同时CR-7iA协作机器人提供各种智能化功能供用户选择,能够选用iRVision(内置视觉功能)或是使用力觉传感器的零件装配功能来应对高精度的装配需求,或是选用SOFTFLOAT(软浮动)功能用以根据工件的外形来调整装入的位置与角度,也可以选用ROBOT LINK功能对多台机器人进行协调作业,更可与FANUC FIELD SYSTEM、ZDT、MES系统等信息化软件相连,以应对工业4.0的需求。

FANUC的CR-7iA协作机器人可与操作人员协同合作

除了智慧工厂大趋势下的自动化装配之外,非标自动化装配线的作用同样不可小视,可满足客户本土化定制的各种需求,促进中国工业化生产的发展。仍以汽车行业为例,行业本身作为标准化模块化的典范,很多模块组合都是标准的,这样可以大大简化生产流程、减少交付时间。同时,每辆车也可以根据人的需求来进行个性化定制,通过不同的产品组合,将不同的选择融入到个性化的产品当中。

非标自动化设备是一种根据客户需求定制的非标准类的自动化设备,是按企业用户工艺要求量身设计、定制的自动化机械设备,其操作方便、灵活、不单一,功能可按用户的要求而添加,可更改余地大,常用于工业、电子、医疗、卫生以及航空航天等领域。近年来,随着市场需求的不断扩大,越来越多的企业开始参与这一行业。(SMTC@ACT)


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