工業(yè)4.0：智能傳感器和云服務(wù)逐步為食品行業(yè)提供附加值

工業(yè)4.0：智能傳感器和云服務(wù)逐步為食品行業(yè)提供附加值

科隆國(guó)際食品技術(shù)和機(jī)械博覽會(huì)將于2018年3月20日至23日舉辦，博覽會(huì)的一個(gè)核心主題是展現(xiàn)數(shù)字化趨勢(shì)對(duì)食品生產(chǎn)的影響。智慧工廠即將覆蓋食品行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈，在這些智慧工廠里，機(jī)器和產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)自主組織、運(yùn)行和控制。無(wú)論是綠地（Greenfield ）項(xiàng)目還是棕地（Brownfield ）項(xiàng)目，均已逐步向工業(yè)4.0邁進(jìn)。因此，當(dāng)下的任務(wù)是應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化挑戰(zhàn)。而解決方案便是使用智能傳感器。

德國(guó)什未林（Schwerin）市的雀巢工廠里彌漫著獨(dú)特的香氣，人們對(duì)這里的一切充滿了好奇——這也難怪，畢竟體驗(yàn)咖啡生產(chǎn)本身就是一件特別的事。現(xiàn)場(chǎng)的七條生產(chǎn)線和包裝線24小時(shí)作業(yè)，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)將增加至12條。按計(jì)劃，在最終擴(kuò)展階段，這些生產(chǎn)線每年將生產(chǎn)20億臺(tái)雀巢膠囊咖啡機(jī)（Dolce Gusto capsules），并提供約十余種口味選擇。雀巢起源于瑞士，目前，該公司已投資2.1億歐元，為德國(guó)梅克倫堡-前波美拉尼亞州（Mecklenburg-Vorpommern）的工廠配備了最先進(jìn)的技術(shù)。每條生產(chǎn)線每分鐘可生產(chǎn)1000臺(tái)膠囊咖啡機(jī)。其尖端傳感器和稱重技術(shù)確保了強(qiáng)大的灌裝能力。

數(shù)據(jù)云中的機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信

實(shí)現(xiàn)過(guò)程和診斷數(shù)據(jù)從字段級(jí)別到管理級(jí)別的傳遞已經(jīng)不是什么新鮮事。如今機(jī)器相互連接，以確保整個(gè)過(guò)程鏈的無(wú)縫跟蹤。下一步是實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)模塊之間的實(shí)時(shí)直接通信——機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信。由于智能工廠由多個(gè)分散的生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)成，而這些生產(chǎn)環(huán)境的組成部分各不相同，每個(gè)部分都有自己的數(shù)據(jù)源，因此，靜態(tài)信息技術(shù)解決方案在這方面很快就會(huì)達(dá)到自身極限。如果沒(méi)有云計(jì)算, 那么便會(huì)有越來(lái)越多的數(shù)據(jù)無(wú)法得到專門的處理和評(píng)估。未來(lái)的數(shù)據(jù)云將不僅僅停留在管理層面，還將在機(jī)房中實(shí)現(xiàn)。其核心挑戰(zhàn)是：將生產(chǎn)的虛擬呈現(xiàn)（virtual representation）和生產(chǎn)的“真正”表現(xiàn)進(jìn)行同步。即使是像雀巢工廠這樣的現(xiàn)代化綠地工廠，在這方面也不符合工業(yè)4.0的認(rèn)知。

此外，在維護(hù)方面，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)（predictive maintenance）方面，機(jī)器必須將自身的運(yùn)作狀態(tài)獨(dú)立地反饋給維護(hù)人員。智能傳感器系統(tǒng)在此時(shí)起到了關(guān)鍵作用。除去壓力、體積和溫度值外，人工的“感覺(jué)器官（sensoryorgans）”還將測(cè)量振蕩和振動(dòng)。基于此狀態(tài)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過(guò)程在很大程度上將實(shí)行自我監(jiān)測(cè)。然而，這依然不夠。工業(yè)4.0 兼容的傳感器（例如，科隆國(guó)際食品技術(shù)和機(jī)械博覽會(huì)上的那些展品）除了具備系統(tǒng)控制輸出外，還配備了一個(gè)接口。這使得它們可以連接到云服務(wù)。

取代嚴(yán)格的系統(tǒng)概念

跨學(xué)科研究項(xiàng)目“Robofill 4.0”充分體現(xiàn)了工業(yè)的發(fā)展過(guò)程。來(lái)自德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)（Munich Technical University）和德國(guó)弗勞恩霍夫工具機(jī)械和成形技術(shù)研究所（Fraunhofer Institute for Tool Machines and Forming Technology）的科學(xué)家們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)靈活的自動(dòng)化概念，從而將飲料灌裝至批量1（batch size 1）的水平 。“Robofill 4.0”項(xiàng)目的合作方包括Beckhoff（德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司）、Krones（克朗斯公司）、Proleit公司、Yaskawa（安川電機(jī)）、Siemens（西門子）、Till和Zimmer，以及德國(guó)國(guó)家釀酒廠Weihenstephan（唯森）。消費(fèi)者可通過(guò)線上門戶網(wǎng)站直接參與生產(chǎn)過(guò)程，編輯飲料信息并選擇容器。此外，在瓶子的獨(dú)立設(shè)計(jì)方面，預(yù)計(jì)未來(lái)可實(shí)現(xiàn)在瓶子上直接噴墨打印圖案。

Stephan Birle（斯蒂芬·比爾萊）正在慕尼黑工業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的協(xié)調(diào)工作。他所關(guān)注的重點(diǎn)在于分散控制的概念，這個(gè)概念負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)模塊。比爾萊表示，“目前對(duì)于中型公司而言，并沒(méi)有動(dòng)態(tài)灌裝概念，動(dòng)態(tài)灌裝可以在格式和批量大小方面實(shí)現(xiàn)幾瓶飲料和個(gè)別獨(dú)特小樣的靈活生產(chǎn)。”這正是“Robofill 4.0”項(xiàng)目發(fā)揮作用的地方——隨著灌裝系統(tǒng)的發(fā)展，其信息物理系統(tǒng)（cyber-physical systems）的所有組件均可互相通信，并且通過(guò)云技術(shù)進(jìn)行疊加生產(chǎn)規(guī)劃。專有特性：產(chǎn)品本身有一個(gè)虛擬的呈現(xiàn)，它與各個(gè)模塊相接觸，使瓶子可以在灌裝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的獨(dú)立控制。

舊系統(tǒng)獲得新自由

配備了人工智能技術(shù)的機(jī)器和流程為更靈活的生產(chǎn)創(chuàng)造了先決條件。在理想的典型綠地項(xiàng)目（如什未林市膠囊咖啡機(jī)工廠）中，可以從一開(kāi)始便應(yīng)用現(xiàn)代化傳感器。與食品業(yè)的高產(chǎn)綠地相比，許多棕地工廠的實(shí)際情況則截然不同。一些棕地工廠的機(jī)器已使用了長(zhǎng)達(dá)15年之久，并依賴于與智能工廠需求完全不同的基礎(chǔ)設(shè)施。未來(lái)，這些機(jī)器也可以轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但需要按照工業(yè)4.0的要求對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。 因此，如何使用現(xiàn)代化傳感器和致動(dòng)器將現(xiàn)有機(jī)器集成到智能流程中，這將成為科隆國(guó)際食品技術(shù)和機(jī)械博覽會(huì)的關(guān)注重點(diǎn)。

在世界最重要的食品飲料行業(yè)供應(yīng)商展會(huì)上，觀眾將身臨其境地感受智能工廠，并了解實(shí)現(xiàn)這一愿景所面臨的若干挑戰(zhàn)。參展商將展示綠地和棕地系統(tǒng)的各項(xiàng)解決方案，并在2018年3月20日至23日的科隆展會(huì)上按照工業(yè)4.0的要求實(shí)現(xiàn)流程的數(shù)字化。(劉丹）

會(huì)展信息

第三十二屆中國(guó)國(guó)際塑料橡膠工業(yè)展覽會(huì)

CHINAPLAS 2018國(guó)際橡塑展將首次移師上海·虹橋·國(guó)家會(huì)展中心，于2018年4月24-27日舉行。預(yù)計(jì)展會(huì)面積超過(guò)32萬(wàn)平方米，匯聚全球4000家展商。此次展會(huì)不僅規(guī)模上再次取得突破，展覽面積相比2016年擴(kuò)大逾30%，而且在主題專區(qū)的設(shè)立及劃分上亦將更加精準(zhǔn)與極致，全力打造全球高新科技展示交流平臺(tái)，向業(yè)界呈現(xiàn)更為專業(yè)化、高品質(zhì)的嶄新面貌。CHINAPLAS 2018國(guó)際橡塑展增設(shè)“3D技術(shù)專區(qū)”和“熱塑性彈性體及橡膠專區(qū)”兩大專區(qū)。順應(yīng)工業(yè)4.0時(shí)代個(gè)性化、定制生產(chǎn)的重要趨勢(shì)與需求，幫助企業(yè)縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本，“3D技術(shù)專區(qū)”將集中展示3D打印（增材制造），與同期舉辦的“第三屆工業(yè)4.0論壇”交相輝映。