注塑機制造商眼中的工業4.0

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發表于 2015-11-21 06:02:21 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

工業4.0是一個流行詞。對某些人來說，一切似乎都成為了4.0；而對其他人來說，這個話題只是炒作。在注塑機制造商恩格爾的眼中，工業4.0是一個愿景，盡管他們在某些領域已經實現了這一目標。多年來，通過數據的系統化運用和傳輸，許多加工商已經能夠利用產品和解決方案顯著提高制造過程中的生產能力、生產效率、可用性和靈活性。目前，恩格爾正在以“注塑4.0”的名義不斷擴大其在這一領域的產品。

“恩格爾電子化工廠”賦予加工商智能生產。通過提供所有相關機器和工藝參數的透明接口，MES使之能夠更好地規劃產能并輕松生成統計數據

熱詞“工業4.0”代表著第四次工業革命，但在恩格爾看來，“革命”一詞也無法確切表達其含義。公司正在經歷的行業變革以及積極產生的變化更像是一次進化。

前三次工業革命顯著提升了生產效率，同時也增加了復雜性。第四次工業革命也不例外，但它首次為新增的復雜性提供了解決方案。工業4.0為恩格爾提供了掌控復雜性所需的工具。

另一個重要的好處表現在靈活性上。在前三次工業革命期間，生產的靈活性大幅降低。憑借工業4.0，它將在200年之后再次將靈活性提升到甚至超越純手工工藝的水平。因此，工業4.0為恩格爾提供了解決部分未來主要挑戰的手段。

充分利用機器和生產單元的全部潛能

全球化和城市化、原材料和能源消耗、高素質員工的緊缺以及專業技術的缺失成為大勢所趨，它們也體現了塑料行業正面臨的挑戰。隨之而來的一些后果包括：用戶期待獲得更加高效而又更容易管理的加工方法，部件被設計成具有更多的功能組合并且形式愈加復雜，可定制產品的需求越來越多而批量生產規模則在不斷下降。

考慮到所有這些挑戰，僅僅開發和部署最佳注塑成型解決方案明顯無法解決問題；充分利用它們的潛能也非常重要。這正是恩格爾為自己設定的“注塑4.0”目標，即一個囊括目前和未來更新換代產品和解決方案的計劃。恩格爾計劃通過以下方式來實現這一目標：

■ 生產系統的網絡化和一體化。

■ 加工和生產數據的系統化運用。

■ 自適應生產系統的逐級應用。

通過“注塑4.0”，恩格爾為加工商提供能提升生產能力、生產質量、可用性和靈活性方面的支持。生產優化從每臺機器開始并延伸至全球生產網絡。

智能工廠：系統自優化

智能工廠是“注塑4.0”的中心環節。智能工廠不斷進行自優化或發出優化需求信息，同時還具備高度靈活性。“注塑4.0”意味著將注塑成型生產轉為智能工廠。在這一情況下，重點不在于生產智能產品，而在于加工商的領域。但是，恩格爾在許多人尚未意識到的情況下已提供了滿足工業4.0未來需求的注塑成型解決方案。

“智能工廠”包含三個要素：“智能機器”、“智能生產”和“智能服務”。恩格爾為這三個領域提供了對應的解決方案。“智能機器”解決方案能夠提升注塑成型生產線的加工能力而不要求操作人員掌握特殊技能。未來，人機界面將起到更為重要的作用。其目標是盡量簡單直觀地設置和控制如注塑成型一樣復雜的工藝。為了實現這一目標，設備操作人員得到了多種輔助系統的支持。

圖2 智能工廠基于加工和生產數據的系統化運用，生產線、機器和部件的網絡化和一體化以及自適應生產系統的應用

例如，恩格爾開發的“iQ”軟件產品不斷地對特定的工藝參數進行分析，從而識別偏差甚至在廢件制成之前對偏差進行補償。“iQ重量控制”軟件能夠在整個注塑成型過程（包括保壓階段）中保持注入熔體體積和粘度不變，而最新的“iQ鎖模控制”軟件則能夠利用模具除氣不斷調整鎖模力。這兩種軟件解決方案顯著提升了工藝的一致性并確保了穩定的高產品質量。

分散型自適應系統的另一個實例是“恩格爾e-flomo”。這一溫控配水系統能夠自主補償模內的溫度波動，從而提高工藝的一致性和再現性并減少冷卻能耗。

上文僅講述了“智能機器”領域眾多解決方案的三個實例，但它們已足以說明輔助系統如何輔助設置注塑機以大幅度提高工藝能力。

本地和全球生產網絡透明性

“智能生產”意在提高用戶所有機器的生產能力，主要涉及制造執行系統（MES）的領域。在“恩格爾電子化工廠”里，恩格爾使用根據塑料加工行業的要求量身定制的MES，從而實現高水平的縱向數據集成。它甚至還將模腔的數量考慮在內。

MES支持所有相關條件和加工數據的集中訪問，并可將其和質量參數相比較，從而改善本地和全球生產網絡的透明性。通過將所有機器和地點網絡化，加工商能夠充分利用機器的潛能、查詢所有注塑機的狀態并根據需求創建文檔。未來，該軟件還將包含能量管理工具，用于輔助所有機器優化能耗。

作為無處不在的橫向和縱向溝通的前提，先進的解決方案將在未來使所有機器、所有外圍部件和所有傳感器都實現數據交換。隨著接口數量的下降和統一協議的廣泛應用，這一切將變得更容易實現。

制定安全標準的必要性

智能工廠的第三個核心要素是“智能服務”解決方案，這也是恩格爾對傳統服務產品的增值服務。遠程維護和預防性維護對眾多客戶來說已習以為常。新的“恩格爾e-connect”客戶門戶使協作更為便捷。例如，零部件能夠在線識別并立即訂購。服務請求可通過智能手機進行分配，用戶可實時跟蹤當前處理狀態。

在如何避免計劃內系統停機方面，恩格爾認為需要不斷研究負載優化的維護周期，因為這是增加機器和各個系統部件使用壽命的唯一途徑。若要更進一步，公司還需要對部件的剩余使用壽命作出預測，此時需要使用傳統的狀態監測方法。

“智能服務”解決方案需要恩格爾向客戶索取其愿意向供應商公布的特定數據。此外，“智能機器”和“智能生產”也在加工商的責任范圍之內。沒人愿意與供應商分享其加工和質量數據，而且也沒有這個必要。

但是，在數據交換有利可圖的情況下，相互信任則變得極為必要。制定安全標準是第四次工業革命的最大挑戰之一。無論是考慮到自身發展還是從行業協會層面出發，市場上的利益相關方均已著手開始制定安全標準。

市場時機趨向成熟

多年來，恩格爾一直致力于工業4.0的研究。最終，它得出了“注塑4.0”的結論——為注塑成型行業量身定制的工業4.0解決方案。本文提到的一些觀點可能既不新鮮也沒創造性。歷經幾代人，注塑機的自調節和聯網已經實現。“計算機集成制造”（CIM）是20世紀80年代末和90年代初的流行詞。在取得了一定的成功之后，CIM這一詞漸轉負面，成為了生產領域過度工程化和過度復雜的代名詞。

恩格爾認為這次一定能夠成功的原因很簡單，因為許多應用只有通過先進的信息和通信技術才能實現。如今，正是時機成熟的時刻。

工業革命平均50年發生一次。恩格爾將其視作一個絕佳的機會并將參與注塑成型行業的改革。