22 November 2017

工业4.0: 卡莱菲实现智能工厂

无处不热议的工业4.0,卡莱菲紧随其后,且听分解。

     “第四次工业革命让我们意识到可以利用数码技术改进工艺流程”,米兰理工大学先进&可持续生产及运营管理学院教授、2016年世界制造论坛科学委员会主席Marco Taisch先生讲到。在这里,我们简单介绍一下卡莱菲在各个方面是如何顺应工业4.0趋势实现智能工厂的。


几个世纪以来,人类开展了三次工业革命:

  • 第一次工业革命由蒸汽机、煤炭为燃料的机器开启;
  • 第二次工业革命人类开始使用电力、石油能源,引入了工艺标准化的概念;
  • 第三次工业革命,也是最近一次工业革命,引入了PLC(可编程控制技术)技术,利用电子编程系统及计算机管理工厂及产品生命周期。

     近几年,第四次工业革命开始了,第四次工业革命基于互联网,意义更加广泛,数字化转型更为普遍。因此,第四次工业革命依赖于企业快速高效地相互连接、共享数据、智能机器及人工的能力,不仅存在于企业内部,还延伸至整个价值链(涉及整体产业链)。基于此,出现了信息物理系统(CPS)的概念,将系统及物联网(IoT)的感知能力与创造虚拟模型(数字双胞胎)的能力相融合,虚拟模型可监控、了解、模拟不同情境中的行为,以实现自动控制、实时调整。

     意大利是欧洲第二大制造国,也是世界十大制造国之一,因为面临复杂的政治问题,在新的工业革命进程中发展缓慢,但也取得了一些初步成果:企业投资的相关规则已融入金融法律法规,并在大多数情况下实施(例如超高摊销购买机器及数字化产品)。在这样的大环境下,企业不能继续等待了:必须积极实施智能工厂的概念,或整合不同来源的数据信息流,通过利用物联网(首先是感知能力)资源以及云计算多平台、多设备的能力同步客户订单流程。

     换言之,在生产环境下,机器之间通过传感器、执行器互联共享网络产生信息,在此信息基础上可以模拟各种生产场景并提供最佳选择。通过这种方式最终达成一种生产模式,只有市场有实际需要时才会生产,同时将人工与人力资源整合入灵活、适应性强的系统之中。

     那么卡莱菲呢?卡莱菲将一步一个脚印地前进以实现这些目标。

     2013年,卡莱菲开发并批准了一项现代化运营的项目,其主要方面均获得肯定:管理(计划与规划)、技术(生产流程设计与优化)、运营(生产流程现代化,投入新的设备与机器,同时加大人员培训的投入)。这其中每个环节均启动了具体计划,涉及超过500名业务人员。如今,卡莱菲正迈入工业4.0时代。

     位于Fontaneto d’Agogna的卡莱菲总部其机加工厂区已经重新设计,以适应这一发展的飞跃:重建项目总面积达1万平方米、总投资额2500万欧元。或许称之为重建项目过于简单:这更是卡莱菲机械加工核心领域一次真正的改革。一切始于既简单又基本的考虑: 100多台加工设备中最年轻的都已超过10年了。尽管这些设备运行良好,但对于高速发展的动态市场需求以及我们的标准来说这显得过于停滞。我们不希望生产资源过早就浪费,甚至是无法充分利用。举例来说,由于市场需求的变化,常规低端产品份额降低,技术性能更加复杂的产品需求量上升,如热分配仪、除污器和区域热力站等,这些产品其生产方式截然不同,比如它们所运用的新型原材料现有的设备就很难管理。

     智能工厂的想法可以追溯到2012年,当时我们为塑料产品的注模投入了一个新的生产车间,从中收获了不少自动化方面的设计和技术知识,对于我们向智能工厂发展来说如获至宝。我们首先意识到,不仅机器本身、其布局以及向机器输送原材料的自动给料设备是至关重要的因素,机器“周边”环节的管理同样重要,如设备调试方式以及生产过程中能实时将此信息提供给工人。

     但比起机器设备,系统则更为重要:2013年我们引入了价值100万欧元的MRP(制造资源规划)二代平台,该项目于 2015年1月正式运行。同时,该平台还结合了MES系统(制造执行系统)和APS系统(高级计划与排程),这是实现有效的“4.0工厂”至关重要的系统(获得财政收入必须要引入此类系统,如MES)。MES系统本质上是个视窗,通过收集、处理人机感应及计算机化的数据,提供了实时生产中正在发生和已发生的情景。

     整个项目中有个有趣且实际的与技术/ 组织层面相关的问题,它看起来不那么重要,但对于亲自从事生产的人来说却是最重要的,即工具管理。多年以来, 生产环节一直没有工具的统计概念,想知道工具的位置仍需要依靠工作人员的记忆或是根据他们日常的工作来寻找,每次都需要花费大量的时间、人力、物力及财力(比如说,“我找不到螺丝刀了,可能是放在壁橱抽屉或者地下室了,那我先买一把新的吧”这是个很明显的例子)。为了解决这样棘手的问题,就要逐步实现设备器具仓库式、流程化管理,结合PLM系统,如此做好“过程设计”,管理不同的新的工具及生产流程。就是说要知道生产程序中每个物料编号所需的工具, 然后把它们按照生产顺序以及自动输送至仓库的储备清单来编制。这样,当开始生产某个编号的产品时,此产品编号可告诉系统需要提供的原材料、必要器具、具体的清洗程序(如需要)、废料管理程序以及每个收集箱部件的计数,同时自动准备并配置用于生产的机器和设备。我们实时不间断地监控各个流程,可以精准地知道成品的入库时间,与过去相比,我们可以更加准确快速地为客户安排发货。结合我们早已投资建造并有效运行的立体化仓库,客户的收益将成指数增长:这将保证客户在要求时间内收到订货产品,减少客户的库存压力。

     总而言之,卡莱菲正在缓步前进但不会放慢脚步。我们将在今后与大家继续分享卡莱菲通往智能工厂的历程。

 

参考:

  • 数字化日程
  • 24小时太阳报
  • 数字化文化
  • 机械工业