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  • 行业 | 以不变应万变,柔性制造的“红橙革命”

    导语 从制造业大国到制造业强国,从传统经济到智能经济,中国经济转型的一个关键,就是如何从“刚性生产”转向“柔性制造”。在这股自上而下的智能制造升级的“洪流”中,大多数中小企业“陷入迷途”:一边头脑发热希望赶上“早班车”,一边一头雾水不知从何做起。

     

            2018年9月6日上海举行的ABB贝加莱2018年用户大会以“柔性制造与成本效率”为主题,提出“以不变应万变”的柔性制造观。本次大会是贝加莱自2017年7月加入ABB后,双方的首次联合展示。技术大咖贝加莱与数字化领域的隐形领军企业ABB强强联合,亮出“绝活”,通过技术交流、新品发布和展览展示告诉广大用户:柔性制造是这样炼成的。

     

            来自印刷、包装、塑料、3C、汽车电子、新能源等领域的260多位嘉宾和行业专家共聚一堂,探讨如何通过柔性制造应对市场变化和提升成本效率,交流自动化和数字化在智能制造中扮演的角色,并展示如何利用工业物联网、大数据等前沿技术实现自动化设备的智能互联。

     

            柔性制造:以不变应万变

     

            从物资匮乏的产品需求,到消费者点单的个性化产品,时代的飞速发展倒逼制造业“智慧升级”,个性化定制向传统的批量生产型制造模式发起挑战,而调和柔性制造与成本效率“矛盾”的关键在于基于柔性制造的大规模定制。

     

            贝加莱工业自动化(中国)有限公司大中华区总裁肖维荣博士指出,现今耳熟能详的智能制造,是在制造过程和相关企业管理活动中融入分析、推理、判断、构思和决策等智能活动,以达到全局或局部可持续地改善产品质量、缩短交货周期、降低总成本,实现高效生产的目的。柔性制造是整个供应链中对外部和内部变化的成本最小化的柔性响应能力,它使小批量、大规模定制生产达到大批量生产的成本优势。

     

    贝加莱工业自动化(中国)有限公司

    大中华区总裁肖维荣博士

     

            “高效的组织架构、可灵活规划的生产单元、通过软件配置或参数调整实现工艺切换、模块化的机械与电气组件以及自动化软件方案等这些‘不变’的核心元素应对‘变化’的市场需求、产线状态等,因此,我们说柔性制造即‘以不变应万变’。”肖维荣博士说,可复用的模块化软件、开放的集成平台、应用解决方案服务、完整的产品线、自适应团队是贝加莱不变的承诺。

     

            这意味着基于柔性制造的大规模定制在全面综合成本、质量、柔性和时间等竞争因素的前提下,能够有效解决需求多样化与大规模生产之间的冲突,从而为现代制造企业提供了一种全新的竞争模式。

     

            柔性制造是这样炼成的!


            “从消费市场的需求到生产,再到OEM设备制造商,再延伸至自动化方案提供商,柔性制造的需求不断提出挑战,而自动化扮演核心的角色,在未来,通过创新、标准与规范、资源的优化、开放互联,自动化将使得制造更为敏捷,来响应动态市场的变化需求。”贝加莱自动化学院院长Franz Enhuber说。

     

    贝加莱自动化学院院长Franz Enhuber

     

            从自动化到智能化,ABB集团中国研究院负责人、ABB中国首席技术官刘前进博士表示,其关键路径在于实现工业应用的软件化、数字化,这是一个渐近的过程,随着柔性制造带来的产线集成,使得全局优化的复杂性已经超出传统的模型机制,通过智能化对于场景的辨识、学习、判断、决策来解决我们未知或没有预见的问题。

     

    ABB集团中国研究院负责人、

    ABB中国首席技术官刘前进博士

     

            现场,来自ABB机器人、传动、电机与发电机业务、贝加莱总部以及合作伙伴的专家分享了关于柔性制造的技术与应用案例。在下午举办的“自动化走向何方”主题论坛上,博斯特大中华区荣誉主席郑骅,北人智能装备科技有限公司董事长陈邦设,贝加莱工业自动化(中国)有限公司大中华区总裁肖维荣博士,ABB集团中国研究院负责人、ABB中国首席技术官刘前进博士,新美星包装机械股份有限公司董事总经理何建锋现身说法,就如何通过价值链各环节的配合及产业链上下游的协同实现产业升级,分享了各自在推进柔性制造的过程中遇到的挑战和应对策略,并展望了人工智能和机器学习与自动化融合的发展趋势。

     

     

            基于统一的自动化平台、标准化与模块化的软件、统一规范的工业互联标准、智能输送系统、机器视觉,以及ABB Ability™全流程数字化平台,ABB与贝加莱携手合作伙伴共同构建柔性制造平台解决方案。

     

            软件定义智能


            软件定义智能在于机器的灵活性生产需要内部的工艺建模,并根据条件的变化而能自主进行工艺的重组,软件同时也是封装Know-How的容器。


            柔性制造意味着机器的重组变得经常发生,大量的时间耗费在软件的开发、测试、验证显然使得柔性制造缺乏经济性。


            而贝加莱已为此准备多时,Automation Studio是其为机器开发而建立的平台软件,已经有21年的历史,可以为各个机器领域的快速开发提供基础。其中,mapp更是通过模块化与标准化封装,让机器的开发在未来变得成为“配置”,这些对于响应柔性制造至关重要。

     

     

            这些可“配置”的模块包括:基础要素,如配方、报警、事件、用户;专业库包括运动控制、CNC和机器人;面向行业的专业库,如注塑机、包装、印刷、钣金等行业的库;智能工厂的需求:配置OEE、能源、排产、审计追踪。

     

            由此,通过软件缩短开发周期,降低开发成本,降低软件学习、维护、升级的成本,成为显而易见的好处。
     

            互联互通


            OPC UA和TSN解决了OICT融合中的各个亟待解决的问题,首先OPC UA将异构网络中的语义互操作进行了规范,使得来自不同总线的应用层可以在这里统一,并且针对不同行业定义其信息模型,让数据采集变得简单,开发工程量下降。


            TSN解决传统控制基于“周期性”并且需要实时性的特征,以及IT数据的大容量传输要求,使得其可以在同一网络传输,因此OPC UA TSN是整个数字化互联的物理基础。

     


     

            灵活执行


            传统的机械系统同样会带给柔性制造诸多障碍,比如机械无法响应柔性需求,需要平衡多个生产单元需要缓冲区(Buffer),机械出现复杂磨损与噪音,无法灵活组织生产。批次为“1”是个性化生产的终极,而SuperTrak和ACOPOStrak即为此而设计。


            SuperTrak与ABB机器人合体啦。SuperTrak是贝加莱打造的新一代柔性输送系统,这套展品由导轨、托盘和两台ABB机器人IRB 910SC和IRB120组成。

     

    SuperTrak无缝集成ABB机器人

     

            ABB机器人IRB 910SC与IRB 120位于SuperTrak导轨闭环内的两端位置,与SuperTrak无缝集成,只需一台控制器,就能将SuperTrak与机器人实时连接,实现高度的自动化生产。


            SuperTrak的精度高达+/- 0.01mm,机器人与托盘高度协同,可快速、精准地定位产品,完成复杂的动作。SuperTrak基于磁浮控制技术,解决了工厂输送系统的瓶颈,实现了任意批量、甚至批量为“1”的定制化高效柔性制造。

     

            自2017年投入中国市场以来,目前已有数百米的SuperTrak广泛应用于各行各业,帮助3C电子、锂电池、食品饮料、医药等领域的多家企业提高了成本效率和市场竞争力。

     

            相对于SuperTrak的“椭圆形”“跑道”,ACOPOStrak的独特性在于它能够组合更为灵活的生产系统。

     

    ACOPOStrak的布局规划图样

     

            ACOPOStrak首次亮相是在2017年11月纽伦堡SPS,本次会议所展出的ACOPOStrak在欧洲已经有在饮料灌装领域2个应用客户,这也是它在中国的首次亮相,目前已经有用户对此技术关注,现场还有不少客户专程为它而来。

     

            在线检测


            由于精益生产需要每个在线的产品经过每个工序必须不能将缺陷带入下一个环节,因此,生产中的视觉检测必然大量使用。


            由于视觉产品与自动化分属两个领域,拥有各自的Know-How,但贝加莱的视觉产品却能集成到自身的Automation Studio平台中,与逻辑、运动控制、ACOPOStrak、安全系统这些产品完美融构成整体解决方案,实现软件层面的耦合,成为真正的“无缝连接”。

     

    B&R 机器视觉产品
     

            建模仿真


            在今天系统越发复杂的时代,借助于建模仿真平台,实现基于建模的设计(Modeling Based Design),可以通过建模仿真、自动代码生成、虚拟调试等技术来提升开发效率,使得其成本不断降低。

     

            数字化首先必须对机械产线的物理模型进行数字化建模,以便实现传动、控制等的数字化设计、仿真分析、优化等,所谓的Digital Twin就必须基于建模仿真这个前提。


            为了实现产线的动态调整,数字化仿真,Automation Studio提供了与MATLAB/Simulink、MapleSim的接口,并且支持FMU/FMI的数字化协同仿真。

     

            ABB Ability™ 数字化解决方案平台


            ABB自不用提,其在过程控制、传动控制和机器人等领域处于领导地位,能在测量、控制、驱动、机器人技术、数字化和电气化方面为客户提供全方位数字化解决方案。

     

            在未来工厂中,机器人扮演着重要角色。为帮助客户过渡到柔性高效的未来工厂,ABB机器人在协作、至简、数字化、专业领域四个方面进行优化创新。

     

            如,ABB机器人新方案的首批产品为全新单臂YuMi机器人和OmniCore全新机器人控制器系列。这两款产品都力求通过人机协作提升生产制造灵活性,并发掘数字化工厂的全部潜能。新款控制器内置ABB独一无二的ABB Ability™数字化解决方案、互联服务和ABB Safe Move2安全软件解决方案,因此可将任意已连接的工业机器人转化成协作机器人

     

    先瞅瞅双臂YuMi解解馋

     

            近来火爆的AI,对于工业会有一个渐进式的影响过程,制造业正在不断通过借助于AI的技术来解决原有机理模型无法解决的或难以解决的问题。而这一方面,ABB先行一步,在机器与设备的健康管理、工程项目的运营优化、复杂的机器工艺优化方面,已经有了很多成功的应用。

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