柏麗廚房家具的基本部件通過條形碼分配給一個(gè)特定的客戶訂單，并在離開所謂的“匿名生產(chǎn)區(qū)”后分配給各個(gè)櫥柜

柏麗櫥柜公司每年都生產(chǎn)大量的櫥柜，位于德國東威斯特法倫州的威爾市的兩家工廠每年能夠生產(chǎn) 58 多萬套櫥柜。這可能是真正意義上的批量生產(chǎn)，但這里真正的特色是同時(shí)還可以完成客戶定制訂單。Beckhoff 基于 PC 的控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)一般的部件和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的通用透明性提供了理想的基礎(chǔ)，能夠在數(shù)量為 1 的批量生產(chǎn)中靈活、有效地提供個(gè)性化櫥柜 — 完全符合工業(yè) 4.0 的理念。

每天有約 2600 套整體櫥柜從柏麗的兩個(gè)生產(chǎn)工廠離開，交付到客戶手中，使得公司成為歐洲最大的櫥柜制造商。如果單單這個(gè)數(shù)字就說明了對制造工藝都有很高的要求，根據(jù)柏麗的技術(shù)總監(jiān) Martin Henkenjohann 所述，那么特殊的市場需求就能更清楚地說明這一點(diǎn)：“盡管是批量生產(chǎn)，我們完全根據(jù)客戶的意愿來制造櫥柜，這意味著生產(chǎn)批量數(shù)量最小可以為 1。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們早在 1990 年開始，就保持整個(gè)生產(chǎn)過程中所有的部件和生產(chǎn)數(shù)據(jù)透明性和通用性 — 完全符合當(dāng)今的工業(yè) 4.0 理念。這包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和個(gè)性化加工步驟，從而讓我們始終能夠夠確切地知道哪里有某個(gè)特定的廚房家具在加工序列中。這一方面讓我們能夠面日益變化和具體的客戶要求，另一方面用我們自己的車隊(duì)完成優(yōu)化和無差錯(cuò)的貨物運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌緩健?rdquo;

工業(yè) 4.0 要求整個(gè)工藝過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

先進(jìn)的工業(yè) 4.0 理念，以及可以用它門在生產(chǎn)中獲得的更高的靈活性在無法確保所有機(jī)器和部件數(shù)據(jù)透明性的情況下是不可能實(shí)現(xiàn)的。Martin Henkenjohann 在解釋這對于柏麗的意義時(shí)說道：“實(shí)時(shí)跟蹤整個(gè)工藝過程的能力是基本要求。這將通過貼上一個(gè)包含一件家具所有必要信息的條形碼標(biāo)簽開始，例如在一個(gè)廚房落地櫥柜正面，它從匿名預(yù)制移到訂單相關(guān)的生產(chǎn)區(qū)域。在這里，關(guān)于各種機(jī)器上進(jìn)一步的加工步驟的生產(chǎn)方面的信息與詳細(xì)的物流信息同樣重要，如裝貨時(shí)間和卡車信息或送貨地址。例如，每臺(tái)加工機(jī)器掃描條形碼并從中央 Oracle 數(shù)據(jù)庫或從 Web 服務(wù)檢索相關(guān)的機(jī)器數(shù)據(jù)。”

柏麗櫥柜的技術(shù)總監(jiān) Martin Henkenjohann 回憶道：“早在 1990 年，我們就開始保持整個(gè)生產(chǎn)過程中所有部件和生產(chǎn)數(shù)據(jù)透明和通用 — 完全符合當(dāng)今的工業(yè) 4.0 理念。”

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的透明性使得每天生產(chǎn) 2600 套個(gè)性化的櫥柜成為可能。88 個(gè)不同的門板設(shè)計(jì)構(gòu)成這一過程的基礎(chǔ)，而且每個(gè)設(shè)計(jì)的后面都有 250 個(gè)不同的條目。根據(jù)門板的樣式，以及諸如配件和把手或面板型號等，可以打造出各種落地櫥柜、壁柜和立式櫥柜。在談及各種整體櫥柜的物流管理時(shí)，Martin Henkenjohann 解釋說道：“例如，一個(gè)抽屜前板的條形碼包含整個(gè)抽屜的配置，包括其寬度和深度、后板的高度和把手類型。生產(chǎn)設(shè)施相應(yīng)地提供所有必需的部件，啟動(dòng)正確的加工順序，并確保所需的抽屜‘準(zhǔn)時(shí)化順序供應(yīng)’地放在一個(gè)貨運(yùn)車廂中。貨車然后開到裝配區(qū)，在那里，成品櫥柜柜體與抽屜和其它部件（如推拉門）組裝在一起。通過實(shí)時(shí)跟蹤，我們可以隨時(shí)確切地知道每個(gè)部件在生產(chǎn)過程中的哪個(gè)步驟中。這完全符合工業(yè) 4.0 理念。”

生產(chǎn)過程通過時(shí)間單位控制，并按照日期排列

柏麗廚房家具的生產(chǎn)規(guī)劃絕不是傳統(tǒng)的。事實(shí)上，生產(chǎn)是通過時(shí)間單位來控制的；即跟蹤立式櫥柜、落地櫥柜和壁櫥，以確定它們在哪個(gè)生產(chǎn)序列中，這些序列的排列是否正確。最終，所有的部件必須在正確的時(shí)間內(nèi)從總共 9 個(gè)裝配線進(jìn)入到裝貨流水線，從而讓每套整體櫥柜 — 所有柜體、電器和附件 — 可以全部按時(shí)裝到正確的卡車上。Martin Henkenjohann 闡述道：“導(dǎo)入客戶訂單的規(guī)劃，以及生產(chǎn)控制由調(diào)度部門負(fù)責(zé)，這實(shí)際上是生產(chǎn)鏈中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。這意味著我們的車隊(duì)一方面優(yōu)化了其卡車載重量，另一方面優(yōu)化了到客戶處的行車路線。”

調(diào)度部門在計(jì)劃交付櫥柜之前短短四天才最后定下生產(chǎn)計(jì)劃，因此產(chǎn)能利用率必須非常靈活。為了在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)正確地考慮到所有客戶要求，已在很大程度上保存了產(chǎn)品型號的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。除此之外，用于立式櫥柜、落地櫥柜及壁柜的三個(gè)裝配線的每一個(gè)也都可用于在一定限度內(nèi)生產(chǎn)其它兩個(gè)櫥柜類型之一。Beckhoff 公司銷售經(jīng)理 Dieter Grossekatthofer 說明了這一點(diǎn)：“通過使用基于 PC 的控制技術(shù)和為盡可能多的不同的加工工藝設(shè)計(jì)的裝置，機(jī)器涵蓋的范圍非常廣泛。例如，通常，一個(gè)鉆孔優(yōu)化程序計(jì)算一個(gè)可以同時(shí)鉆出盡可能多的孔的序列。但是，當(dāng)改變產(chǎn)品時(shí)，視情況而定，連續(xù)鉆孔可以產(chǎn)生更好的結(jié)果，從而可以，例如，驅(qū)動(dòng)到中間涂膠位置，由于機(jī)械原因，這是不可避免的。有了這些功能，可以對機(jī)器進(jìn)行優(yōu)化配置，以實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)靈活性。”

PC 控制作為一個(gè)開放、高效的系統(tǒng)

柏麗櫥柜數(shù)據(jù)透明性的想法孕育于 1990 年，以滿足對生產(chǎn)能力不斷增長的需求。據(jù) Martin Henkenjohann 所述，決定選用基于 PC 的控制技術(shù)的是從一開始就明確了的：“沒有 PC 控制的開放性和高性能，由于我們的異構(gòu)生產(chǎn)環(huán)境，通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)很可能就是根本不可能的事。不僅如此，這些年來，我們一直都與 Beckhoff 專業(yè)合作伙伴有著非常密切和富有成效的合作。此外，整個(gè)系統(tǒng)是非常靈活的，因此具有可持續(xù)發(fā)展性，這意味著它可以輕松應(yīng)對不斷變化的要求。”

每一個(gè)部件都可以通過唯一的條形碼非常明確地分配給正確的廚房家具

在整個(gè)訂單相關(guān)的生產(chǎn)序列中，不僅是機(jī)器信息，還有有關(guān)家具部件生產(chǎn)狀態(tài)的信息，都可以通過 Beckhoff 的控制面板和面板型 PC 進(jìn)行檢索。

通過 Beckhoff 的控制技術(shù)以及與柏麗合作開發(fā)的 Oracle 數(shù)據(jù)庫，ERP 和設(shè)計(jì)軟件之間建立了一個(gè)緊密結(jié)合的中央鏈路。這樣可以滿足歷史性的增長和相應(yīng)的異構(gòu)生產(chǎn)景觀要求。同時(shí)，它可以并將繼續(xù)可以通過不斷集成獨(dú)立的解決方案繼續(xù)挖掘產(chǎn)能潛力。這種情況下的一個(gè)技術(shù)飛躍 — 按照 Beckhoff 的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)專家 Matthias Gehle 所說 — 是 1996 年引進(jìn)了 Beckhoff 的基于 Windows 的 TwinCAT 自動(dòng)化軟件：“有了 TwinCAT 后，整個(gè)系統(tǒng)不再需要由一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)完全控制?，F(xiàn)在，例如，可以通過 TwinCAT 和 ADS 通訊系統(tǒng)最多連接 7 臺(tái)工業(yè) PC，例如用于幾臺(tái)鉆孔機(jī)、分配系統(tǒng)以及額外的加工站。大型生產(chǎn)單元以這種方式創(chuàng)建，因此基本上只有少數(shù)設(shè)備類型需要考慮，如一個(gè)立式櫥柜裝配線或抽屜單元。對于每一臺(tái)這類設(shè)備，都可以提供一個(gè)預(yù)先定義的、定制化 TwinCAT 應(yīng)用程序，這僅需要簡單的參數(shù)設(shè)置。一方面，這樣可以毫不費(fèi)力地將現(xiàn)有的知識傳輸?shù)剿械脑O(shè)備中，另一方面，軟件工程可以更加高效。”

Dieter Grossekatthofer 認(rèn)為能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行模塊化是 TwinCAT 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“相對于較早的、沒有真正重疊通信的獨(dú)立解決方案，現(xiàn)在可以創(chuàng)建個(gè)性化的功能模塊，例如，用于側(cè)面或底部區(qū)域或鉆孔單元。這在調(diào)試期間是一個(gè)巨大的優(yōu)勢，因?yàn)檫@些模塊可以單獨(dú)調(diào)試，然后事后簡單地組合。這樣大大縮短了調(diào)試時(shí)間，便于對柏麗生產(chǎn)景觀不斷進(jìn)行現(xiàn)代化改造。”

通用的 PC 控制技術(shù)

柏麗在其兩個(gè)生產(chǎn)工廠中普遍采用 Beckhoff 的 PC 控制技術(shù)，從 EtherCAT I/O 系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制直到控制柜式工業(yè) PC 和控制面板以及 TwinCAT PLC/NC。即使是一些采用傳統(tǒng) PLC 技術(shù)的舊機(jī)器，也可以通過基于 PC 的控制技術(shù)集成。Matthias Gehle 總結(jié)道：“盡管機(jī)器池非常龐雜，也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)同構(gòu)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)保存在柏麗中央數(shù)據(jù)庫中。在生產(chǎn)工廠實(shí)施的由 Beckhoff 開發(fā)的專用高級語言應(yīng)用程序與這一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通訊，并給各自的設(shè)備控制器提供適配信息。這些年來，這一直是不斷提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵所在。”

進(jìn)一步提高產(chǎn)能潛力，邁向工業(yè) 4.0 時(shí)代

工業(yè) 4.0 是一個(gè)在未來 10 至 20 年才會(huì)全面實(shí)施的概念?，F(xiàn)在，柏麗已經(jīng)在很大程度上實(shí)現(xiàn)了這一概念，但 Martin Henkenjohann 看到一些中短期進(jìn)一步發(fā)展的潛力：“經(jīng)過測試后，目前，我們正在使用 RFID 和 RTLS（實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)），旨在使得家具的識別更加可變（與條形碼系統(tǒng)相比），并更清楚地給它們提供所有必要的信息。此外，我們的生產(chǎn)控制也將從它最佳支持的 TwinCAT 3 和多核工業(yè) PC 技術(shù)中獲益。”

柏麗櫥柜每年總共生產(chǎn) 58 萬套個(gè)性化櫥柜，自 1990 年以來，就一直注重實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)

通過“尖端集群”實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新潛力

Martin Henkenjohann 認(rèn)為，由德國工業(yè) 4.0 “尖端集群” “it’s OWL”(北威州智能技術(shù)系統(tǒng)）發(fā)起的兩個(gè)研究項(xiàng)目（由 Beckhoff 作為集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)）就是創(chuàng)新潛力的承諾。Beckhoff 的 研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理 Dr. Ursula Frank 解釋道：“ScAut 項(xiàng)目的目標(biāo)是一個(gè)用于開發(fā)和運(yùn)行自優(yōu)化的智能機(jī)器和系統(tǒng)的科技自動(dòng)化平臺(tái)。經(jīng)過最初的測試應(yīng)用后，我們預(yù)計(jì)我們能夠節(jié)約 20％ 的能源、提高約 10％ 的生產(chǎn)效率以及降低 50％ 左右的維護(hù)成本，這些有形的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠僅僅通過實(shí)施科技自動(dòng)化功能（如先進(jìn)的執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)測和電力監(jiān)控）即可實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)新項(xiàng)目“efa”（極速自動(dòng)化）— 本質(zhì)上低一個(gè)級別 — 目標(biāo)是提高控制技術(shù)的性能。同時(shí)，XFC 極速控制技術(shù)將在大型復(fù)雜項(xiàng)目中實(shí)施，然后是整個(gè)生產(chǎn)工廠。重要的議題包括周期時(shí)間的優(yōu)化和多核處理器全部潛力的利用。”特別是通過 efa 項(xiàng)目，Martin Henkenjohann 預(yù)計(jì)計(jì)算能力會(huì)大大提高，使得生產(chǎn)過程可以甚至更好地實(shí)時(shí)映射，從而進(jìn)一步增加生產(chǎn)透明度。

小結(jié)

針對家具行業(yè)的解決方案 - 對于生產(chǎn)批量數(shù)量為 1 的通用數(shù)據(jù)透明性

為客戶帶來的好處 - 通過高效的批量生產(chǎn)生產(chǎn)出最多樣化的產(chǎn)品

PC 控制結(jié)構(gòu)

TwinCAT：開放、靈活的自動(dòng)化軟件，用于異構(gòu)生產(chǎn)環(huán)境

PC 控制：先進(jìn)的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 理念

更多信息，請見http://www.beckhoff.com.cn/cn/applicat/default.htm

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