自動(dòng)化遇到數(shù)字化未來

文/ Anke Geipel-Kern

自動(dòng)化遇到數(shù)字化未來

文/ Anke Geipel-Kern

Gehard Schubert公司從第一臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品到無電氣柜的包裝機(jī)械生產(chǎn)已有50年歷史——今天，自動(dòng)化已經(jīng)成為Gehard Schubert公司所有包裝機(jī)械設(shè)備中不可或缺的一個(gè)組成部分。在本文中，該公司的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人Ralf Schubert先生介紹了企業(yè)發(fā)展的情況，并預(yù)測(cè)了企業(yè)未來的發(fā)展。

全球第一臺(tái)輸送機(jī)器人輸送模塊，從那時(shí)起它就成為了TLM包裝線必不可少的組成部分之一

利用3D掃描儀使得Schubert公司在2014年時(shí)就成為全球第一家為用戶提供包裝設(shè)備3D圖形、實(shí)現(xiàn)包裝設(shè)備空間立體可視化的企業(yè)了

Schubert公司的第一臺(tái)包裝設(shè)備，是將折起裁剪好的包裝箱瓦楞板粘貼成一個(gè)個(gè)包裝箱，這在今天看來真是太簡單了。瓦楞紙板折疊機(jī)床和包裝箱粘貼機(jī)床SKA是一種純機(jī)械的包裝設(shè)備，但它卻是從上方放入包裝物的上裝式包裝設(shè)備的基本構(gòu)思，是利用機(jī)器人或者控制系統(tǒng)自動(dòng)化包裝設(shè)備的基礎(chǔ)。

50年后的今天，放置在Schubert公司Crailscheim裝配車間里的包裝設(shè)備是不會(huì)令人回想起Gerhard Schubert先生建廠時(shí)的機(jī)械設(shè)備，一種有著白色、珍珠灰或者黑藍(lán)色框架和許許多多光學(xué)儀器的高科技包裝機(jī)械設(shè)備。但這種情況確確實(shí)實(shí)發(fā)生了，其中變化最大的是機(jī)床設(shè)備的控制系統(tǒng)。

“今天，機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和軟件技術(shù)已經(jīng)在我們公司成為了一個(gè)不可分割的整體?！惫炯夹g(shù)負(fù)責(zé)人Ralf Schubert先生說道。Ralf Schuert先生的父親從上世紀(jì)90年代將軟件技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)引進(jìn)到自己的企業(yè)中，并結(jié)合新的數(shù)字化可能性給企業(yè)發(fā)展帶來了無限魅力。第一套Schubert包裝設(shè)備控制系統(tǒng)VMS是由信息技術(shù)工程師自己動(dòng)手編寫。同時(shí)，他也完成了整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過程控制的生產(chǎn)計(jì)劃管理和控制系統(tǒng)的程序編寫。另外，他還負(fù)責(zé)藥品包裝設(shè)備控制臺(tái)MES檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的項(xiàng)目研發(fā)。

包裝設(shè)備的控制系統(tǒng)是這家公司最引以自豪的旗艦產(chǎn)品。因?yàn)樗耆善髽I(yè)自主開發(fā)，奠定了減少包裝設(shè)備部件數(shù)量的模塊化包裝設(shè)備的基礎(chǔ)?！拔覀兿Ｍb設(shè)備中機(jī)械部件的數(shù)量越來越少，電子控制系統(tǒng)的比重越來越大?！盨chubert先生說。

在工業(yè)4.0還未被人知曉時(shí)，該公司的研發(fā)人員就提出了工業(yè)化環(huán)境的概念。那時(shí)，當(dāng)Schubert先生挖空心思設(shè)計(jì)出了第一種包裝設(shè)備控制系統(tǒng)。機(jī)床設(shè)備生產(chǎn)廠家著手這方面的工作還是非常罕見的事情，他們都把機(jī)床設(shè)備的控制問題交給了像西門子這樣的專業(yè)技術(shù)公司?！拔覀儽仨氶_發(fā)出我們自己的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)只有Canbus現(xiàn)場(chǎng)總線，而且還應(yīng)用得非常少。”Schubert先生回憶道。

在負(fù)責(zé)市場(chǎng)和銷售的Bruder Gerald先生、銷售 經(jīng)理Peter Gabriel先生以及在后臺(tái)起著創(chuàng)新思路指導(dǎo)者的Gerhaerd父親的共同努力下，這家傳統(tǒng)式的家族式企業(yè)在包裝設(shè)備市場(chǎng)中站穩(wěn)了腳跟。今天已發(fā)展成第三代Ralf Schubert和Gerald Schubert領(lǐng)導(dǎo)的企業(yè)。Ralf Schubert先生負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、裝配和產(chǎn)品開發(fā)，他非常熟悉這家企業(yè)。他首先是包裝設(shè)備控制系統(tǒng)VMS項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)人，隨后擔(dān)任生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)人，最后又在裝配部門任職。

以客戶為中心

在他擔(dān)任企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人的前4年里日子過得平平淡淡。他說：“幾乎和以前沒有一點(diǎn)區(qū)別?！彪m然他不像父輩那樣經(jīng)常出差、走訪客戶，但他卻把客戶時(shí)時(shí)刻刻牢記在心中?！爸挥械竭_(dá)用戶現(xiàn)場(chǎng)，頭腦中有用戶生產(chǎn)時(shí)的情景，知道用戶要求的人才能制造出好的機(jī)床設(shè)備?！盧alf Schubert先生強(qiáng)調(diào)說道。

2009

全球第一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)器人的輸送模塊，從它誕生之日起成為TLM包裝生產(chǎn)線必不可少的組成部分之一

2014

Schubert公司研發(fā)生產(chǎn)的新一代TLM包裝生產(chǎn)線，也是第一臺(tái)沒有電氣控制柜的包裝設(shè)備，它在當(dāng)時(shí)的國際包裝展覽會(huì)上首次亮相

IDT 生物技術(shù)公司的案例

TLM技術(shù)的應(yīng)用

作為一家按照合同訂單進(jìn)行藥品包裝的生產(chǎn)廠，IDT生物技術(shù)公司要靈活地按照用戶的需求組織生產(chǎn)，例如根據(jù)用戶的咨詢生產(chǎn)醫(yī)藥針劑的熱成型塑封包裝和藥盒包裝。他們與Schubert公司合作，訂購了一臺(tái)緊湊型藥品包裝設(shè)備，此設(shè)備能夠完成從封盒成型到藥品放入，藥盒分組直至包裝箱的任務(wù)。在熱成型塑封包裝中，要在塑封膜中將一個(gè)個(gè)單一的藥品封入塑封膜中。這一塑封過程是在上料機(jī)器人的輸送模塊中完成的。隨后進(jìn)行的就是分盒并從包裝箱的上方放入包裝箱內(nèi)。在這樣的TLM設(shè)備中，所有的最終包裝工序都要在最小的空間下完成。

2016

2016年年初開始在新建的廠房中裝配新一代的TLM包裝設(shè)備

2020

Schubert公司計(jì)劃屆時(shí)明年生產(chǎn)和銷售1000臺(tái)TLM包裝設(shè)備機(jī)架，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)要不斷地優(yōu)化裝配工藝過程

了解用戶的需求也包括有技術(shù)人員、銷售人員和項(xiàng)目經(jīng)理參加的項(xiàng)目洽談會(huì)。討論如下問題，即我們?cè)鯓硬拍芙鉀Q用戶提出的技術(shù)問題？利用現(xiàn)有的包裝設(shè)備零部件能夠滿足用戶的要求嗎？或者需要我們開發(fā)設(shè)計(jì)新的包裝設(shè)備部件？

2014年研發(fā)的無電氣柜包裝設(shè)備是最后一項(xiàng)引起轟動(dòng)的新產(chǎn)品，此臺(tái)設(shè)備將分散式控制的原理運(yùn)用到了極致。3臺(tái)名為Uni-6的包裝設(shè)備已經(jīng)在用戶那里運(yùn)行了，2016年年中已有10臺(tái)這種類型的包裝設(shè)備完成制造，并供貨給用戶。無電氣柜包裝設(shè)備的批量生產(chǎn)是從2016年下半年開始的，這時(shí)配有電氣柜的包裝設(shè)備是按照用戶需求訂購而生產(chǎn)。

裝配能力要提高

當(dāng)前，Schubert公司領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)正在努力解決生產(chǎn)時(shí)間的問題。到2020年時(shí)，包裝設(shè)備部件的年產(chǎn)量要從每年裝配650套提高到1 000套。今天，生產(chǎn)制造中的標(biāo)準(zhǔn)化程度已經(jīng)很高了。設(shè)計(jì)師們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)使用了TLM設(shè)計(jì)工具包，所有的標(biāo)準(zhǔn)化元器件、零部件都在選擇目錄之中。設(shè)計(jì)師可以在CAD程序中選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)化包裝設(shè)備零部件、元器件，并利用這些標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備要素迅速的配置一臺(tái)包裝設(shè)備。CAD系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成包裝機(jī)床設(shè)備所用元器件、零部件的明細(xì)表。這樣做的目的是把標(biāo)準(zhǔn)包裝生產(chǎn)線的供貨期縮短到5周時(shí)間。

“我們計(jì)劃將來的包裝設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)間縮短到幾個(gè)小時(shí)以內(nèi)?！?Ralf Schubert先生強(qiáng)調(diào)說道。從而真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)所有部門中的團(tuán)隊(duì)精神，從原材料采購、物流直至自己設(shè)計(jì)、安裝的裝配管理系統(tǒng)，優(yōu)化了企業(yè)各個(gè)部門之間的相互合作。

數(shù)字化王牌

數(shù)字化是項(xiàng)目實(shí)施的推動(dòng)力。Schubert先生對(duì)國際市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)的考察非常準(zhǔn)確。他堅(jiān)信：各個(gè)工業(yè)中的界限正在逐漸模糊起來。德國的機(jī)床設(shè)備制造商還在國際市場(chǎng)中處于領(lǐng)先的地位，其中德國的控制軟件研發(fā)還屬于頂尖級(jí)的。但網(wǎng)絡(luò)巨頭谷歌公司已經(jīng)不僅僅在生產(chǎn)制造汽車了，而且也開始涉足機(jī)器人領(lǐng)域?！拔覀儾荒茉跀?shù)字化技術(shù)領(lǐng)域中把軟件技術(shù)巨頭的位置拱手相讓。如果我們作為機(jī)床設(shè)備制造者不考慮聯(lián)網(wǎng)的問題，則谷歌就開始做這件事了?！盨chubert先生警告說道。

“數(shù)字化雙胞胎”，利用數(shù)字化圖形生產(chǎn)制造真實(shí)的包裝設(shè)備是Schubert公司數(shù)字化戰(zhàn)略的關(guān)鍵。數(shù)字化包裝設(shè)備模型運(yùn)行起來就要像真實(shí)的包裝設(shè)備在同一程序控制下的運(yùn)行狀況一樣?！霸?D數(shù)字化模型中，我們可以實(shí)時(shí)模擬包裝設(shè)備運(yùn)行的每一步，對(duì)包裝線各個(gè)連接點(diǎn)處的接口進(jìn)行檢驗(yàn)，從而可以對(duì)包裝過程進(jìn)行全面的優(yōu)化?！盨chubert先生預(yù)測(cè)。這可以縮短30%的包裝設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)間，甚至可以在包裝設(shè)備安裝之前就完成藥品包裝設(shè)備的認(rèn)證確認(rèn)過程。

Schubert公司的遠(yuǎn)期目標(biāo)是為客戶提供基于分散式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的數(shù)字化雙胞胎設(shè)備。通過云技術(shù)，可以完成像數(shù)量、停機(jī)故障分析、維護(hù)保養(yǎng)需求和能源需求的KPI績效指標(biāo)評(píng)估。而這一數(shù)字化雙胞胎也將成為整個(gè)Schubert公司各部門中的工程設(shè)計(jì)工具的基礎(chǔ)。

要達(dá)到的另一個(gè)里程碑就是，Schubert公司2017年將推出技術(shù)服務(wù)手機(jī)應(yīng)用軟件。這一手機(jī)應(yīng)用軟件將包含生產(chǎn)數(shù)據(jù)評(píng)判用的算法語言，利用這一智能手機(jī)軟件工具可以讓用戶清楚的知道，包裝設(shè)備是否有優(yōu)化改進(jìn)的潛力可以挖掘。這也就使“數(shù)字化雙胞胎”成為用戶和設(shè)計(jì)師們最有力的助手。

本文作者系德文版雜志主編。