智能工廠的正確“打開(kāi)”方式

對(duì)于未來(lái)的智能工廠，德國(guó)弗勞恩霍夫物流研究院與合作伙伴們共同開(kāi)發(fā)的“SMART FACE”項(xiàng)目也許能給你一些新的規(guī)劃思路，尤其適用于那些中小批量、柔性生產(chǎn)領(lǐng)域，無(wú)論是BMWI電動(dòng)汽車(chē)還是NIKE運(yùn)動(dòng)鞋。

　　產(chǎn)品更加個(gè)性化，就是幾乎每一個(gè)產(chǎn)業(yè)都面臨的挑戰(zhàn)。對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)品，客戶希望選擇的不僅是車(chē)的外形，還會(huì)根據(jù)個(gè)人顏色喜好，來(lái)選擇不同的內(nèi)飾、輪轂、音響等多種配置；為此，汽車(chē)制造商需要提供越來(lái)越多的產(chǎn)品組合來(lái)滿足客戶需求，1025是目前可能出現(xiàn)的最大數(shù)量級(jí)的組合變量，使得今天市場(chǎng)上能見(jiàn)到的汽車(chē)幾乎沒(méi)有重樣的。然而，這樣的消費(fèi)需求對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)生產(chǎn)線卻產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槠湓谠O(shè)計(jì)之初是用于大批量生產(chǎn)的。

　　對(duì)此，“SMART FACE”（智能工廠精益生產(chǎn)計(jì)劃）項(xiàng)目將為你改變這一切，該項(xiàng)目的目標(biāo)是打造一個(gè)能夠靈活生產(chǎn)、適于中小批量定制化產(chǎn)品的智能工廠，所有智能規(guī)劃都通過(guò)本地信息物理系統(tǒng)CPS來(lái)操控。在德國(guó)公布的4.0平臺(tái)地圖上可以看到德國(guó)各地和工業(yè)4.0相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例和試點(diǎn)項(xiàng)目。SMART FACE就是試點(diǎn)項(xiàng)目之一。

　　“SMART FACE”項(xiàng)目由德國(guó)物流研究院發(fā)起，由德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部(BMWI)提供資金資助，合作伙伴包括：多特蒙德工業(yè)大學(xué)、大陸公司、PSI公司、SICK公司、大眾公司、LANFER自動(dòng)化公司等。

對(duì)于日益復(fù)雜和個(gè)性化要求的新的生產(chǎn)計(jì)劃，制造企業(yè)必須尋求更靈活的應(yīng)對(duì)方法，尤其適用于小批量生產(chǎn)。為此，SMART FACE可以將日常調(diào)度的組織流程靈活轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)自組織的CPS信息物理系統(tǒng)，以滿足更短的生產(chǎn)周期和更個(gè)性化的產(chǎn)品需求。

　　更短的生產(chǎn)周期，更個(gè)性化的產(chǎn)量——這一直是德國(guó)生產(chǎn)制造企業(yè)近年來(lái)最主要的研究課題，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間探索，現(xiàn)在讓德國(guó)汽車(chē)行業(yè)引以為傲的是，幾乎找不到兩輛車(chē)是一樣的！

　　現(xiàn)在，高效率且多樣性的與需求同步變化的生產(chǎn)方式已經(jīng)成為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)。以汽車(chē)行業(yè)為例，傳統(tǒng)的規(guī)劃系統(tǒng)和生產(chǎn)流水線是非常復(fù)雜且不柔性的，需要很長(zhǎng)的交貨周期。而今天，針對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)計(jì)劃的方法可以精確到控制制造過(guò)程到作息時(shí)間的最小細(xì)節(jié)。

基于信息物理系統(tǒng)CPS的離散控制，讓未來(lái)的生產(chǎn)裝配線不再是集中控制和線性的了，而是高度靈活的離散型自組織體系，一個(gè)CPS系統(tǒng)可以既支持高度自動(dòng)化又支持人工作業(yè)。

　　在SMART FACE打造的智能工廠里，AGV小車(chē)可以準(zhǔn)確感知貨物的重量和任務(wù)優(yōu)先級(jí)。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)緊急任務(wù)時(shí)，其他AGV小車(chē)可以自動(dòng)避讓?zhuān)档屯ㄐ兴俣葋?lái)保證該任務(wù)的順利完成。必需的零部件可在汽車(chē)裝配站旁有一定備料，便于及時(shí)補(bǔ)給相應(yīng)部件給該工作站點(diǎn)；智能的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，甚至可以知道在倉(cāng)庫(kù)外或是在運(yùn)輸過(guò)程中的備貨信息。裝配線可以自動(dòng)請(qǐng)求所需零件，倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)收到指令即時(shí)作出反應(yīng)，AGV小車(chē)運(yùn)送所需材料和零件至指定位置。倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)還能準(zhǔn)確接收所有訂單信息，即使是來(lái)自供應(yīng)商的訂單，也能知道其供應(yīng)的原料何時(shí)到達(dá)。這樣以做好充分的收貨準(zhǔn)備，并備好AGV小車(chē)以便第一時(shí)間送到裝配線現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于汽車(chē)裝配線，也能夠得知即將到來(lái)的訂單及其優(yōu)先級(jí)，并做出或減緩或加速的相應(yīng)生產(chǎn)動(dòng)作。

　　在CPS系統(tǒng)里的每一個(gè)設(shè)備都能得到智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持。通過(guò)傳感器和物聯(lián)網(wǎng)，所有的物體能能夠彼此感知，所有的信息都可以準(zhǔn)確獲取，并通過(guò)RFID芯片將物體的重量、去向、內(nèi)容等信息進(jìn)行傳遞。在智能工廠之外，SMART FACE還可智能感知特定區(qū)域的交通信息，以便為運(yùn)輸車(chē)輛創(chuàng)建科學(xué)合理的運(yùn)輸路線和預(yù)測(cè)到達(dá)時(shí)間（有效避開(kāi)堵車(chē)、道路維護(hù)、惡劣天氣）。

　　在智能工廠使用的托盤(pán)或周轉(zhuǎn)箱，它們是智能的，可以感知它的“主人”即所裝貨物的內(nèi)容和目的地。工廠內(nèi)的AGV也同樣是智能的，不僅知道其目的地，并可與其他AGV進(jìn)行通訊，即使各自離散運(yùn)動(dòng)也不會(huì)發(fā)生碰撞。

　　在企業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)和云計(jì)算后，可以讓CPS系統(tǒng)從云端實(shí)時(shí)接收和發(fā)出信息，包括訂單信息、系統(tǒng)預(yù)測(cè)、氣象數(shù)據(jù)、庫(kù)存數(shù)據(jù)、交通狀態(tài)、位置信息等。