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案例集 | 工具工程的工業4.0——通過數字化發掘優化潛力

  2020年03月12日  

  隨著互聯網技術的日新月異,整個世界變得越來越數字化,越來越智能、靈活。繼蒸汽機、電氣化和自動化工業革命之后,未來的智能化生產正在工業4.0的帶領下大力發展。菲尼克斯電氣充分利用數字世界帶來的優勢,持續使用數字化和大數據,大大優化了生產流程。

  菲尼克斯電氣集團憑借其在電氣連接、電子接口、自動化技術和電涌保護領域的創新組件、系統和解決方案,在全球市場贏得了良好的口碑。全面的制造能力是始終保持高質量生產的重要基石之一。菲尼克斯電氣不僅可以開發和生產螺釘、塑料和金屬零部件,還可以制造必需的高度自動化的裝配機器以及沖壓、折彎和注塑模具。位于布隆貝格的菲尼克斯電氣集團總部負責上述工具工程的協調工作,從事相關工作的300多名員工分布在德國、中國、印度和波蘭地區。鑒于此,集團旗下所有公司均通過公司內部信息和管理軟件進行聯網通訊。

  復雜的注塑模具用于制造塑料零部件,由于產品的特性不斷發生變化,而且批量生產的規模越來越小,需要在更短的時間內制造完成這些零部件。另一個挑戰則涉及到對工具精度要求較高的精密成品。例如,波紋恰好處在三維輪廓上5微米的位置。

  塑料工具車間主任Sven Holsten博士稱:“為了能夠以更經濟的方式批量制造相同的復雜產品,我們審視了工業 4.0 的理念,并且從數字時代的發展潛力中不斷受益。”

全自動化新產品升級

  只有當所有相關信息均以數字格式提供,并且所有涉及價值創造的實例均已聯網時,工業 4.0 才能成功實施。無論何時,最佳的價值創造都來源于數字數據。通過將人員、對象和系統連接起來的方式在未來創建動態的、自組織的增值網絡。這些網絡可根據不同的標準來進行優化,例如與成本、可用性或資源消耗有關的標準。

  長期以來,工具工程一直在工業4.0的道路上尋求發展。由于數字數據的一致使用,員工在其日常工作的各個領域都取得了顯著的進步。Holsten 博士解釋說:“未來,新產品升級將采用全自動化流程。”為了實現這一目標,分布式生產單位將通過互聯網相互連接。手動設置或升級的方法已經成為過去式。相反,員工可以專注于新工具的配置工作。基于這些數字數據,模擬和自動編程的制造步驟(包括所需的物流環節)可以獨立運行,直至生產出成品。

數據傳輸到SAP系統和內部平臺

  上述場景無法以更加快速的方式實施。若想達到這一目的,首要步驟必須借助計算機集成制造 (CIM) 和精益化生產來完成。例如,通過改進的生產物流可提高整個增值鏈的效率。對于工具工程而言,這意味著產品需根據生產周期的長度在不同的機器上進行處理,最終將形成更具成本效益的產能計劃。

  在整個流程鏈中,每個操作步驟都可在正確的時間和位置使用數據。為了達到這一目的,工具工程使用一種能夠清楚地展示全球范圍內所有項目的信息系統。在布隆貝格,數字板是每日走動管理 (Gemba Walk) 的核心要素。日本術語 Gemba(現場)的概念來源于精益化生產,是指現場可以看見所有挑戰,并且可以直接開發優化方案。

  Holsten 博士表示:“由于數據的一致使用,不同工作區域當前所需的所有信息都可用于制定決策。”來自其他系統的數字數據被分配至物理產品。最終,信息物理系統成為工業4.0 的組成要素。來自 SAP 系統和內部平臺的數據將提供未來決策所需的信息。Holsten 博士解釋說:“我們根據自身的需求,在前端編程了一個數據庫。”項目狀態、成本、生產計劃或材料等信息都包含內,通過SAP系統可隨時了解最新信息。

更快的測試執行速度

  在實施工業4.0的過程中,現實和虛擬世界之間的關系變得更加密切。增強現實(即計算機輔助增強現實)有助于確定在工具工程中放置噴射器所需的坐標。每件工具都需要精確定義 200個部件。最初,軟件里呈現工具的數字化映射,然后從這些數據中生成3D模型。固定式攝像機將記錄下真實的產品。通過將模型放在真實工具的圖片上,員工可以獲得明確的操作指示,這種方式所需的時間與之前相比大幅減少。

  在工具測試領域,數字數據也有助于改進操作程序。在對工具進行后續測量時,過去一直手動記錄測試尺寸。然而,復雜的產品包括多達2500個測試尺寸,每個尺寸都必須經過卡尺的多次測量才能確定,非常耗時。此時就可以使用計算機斷層掃描 (CT),虛擬的彩色圖像便于相關員工迅速發現任何偏差。員工可以在生成的圖像而非真實的產品上測量最小的尺寸,縮短了測試流程。Holsten博士驕傲地表示:“目前,每個測試尺寸只需90秒左右就可以完成測量,這為我們節省了大量時間。”

精確追蹤工具運輸

  在未來實現全自動化生產不僅需要使用虛擬生成的工具,還需要采用完全數字化的方式來描述流程。因此,工具工程開展了另一個項目,該項目可在流程鏈中提供數據。必須將注塑模具從倉庫運輸至相應的機器。安裝在廠房大門的傳感器通過射頻識別 (RFID) 標簽檢測出需要運輸的工具及其運輸的方向。以這種方式記錄的數據將用于流程追蹤。機器還可通過 RFID標簽來識別工具并從主計算機中自動下載適當的程序。另外,更高級別的控制系統可訪問材料管理數據。基于已存儲的檢修間隔,相關員工將在服務到期時收到消息。

  持續提升的數字化程度有助于工具工程實施包含混合程序的自動化流程,同時,重點關注成本效益、質量、靈活性和性能,以適應未來的任何需求。

標簽:菲尼克斯電氣 數字化我要反饋
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