2017 年，總部位于德國(guó)威爾的歐洲最大的專業(yè)廚具制造商柏麗廚具（Nobilia）交付了 675,000 套整體廚具，產(chǎn)能驚人。公司智能、高效的生產(chǎn)物流以及零配件和生產(chǎn)數(shù)據(jù)一致的透明度是實(shí)現(xiàn)如此高產(chǎn)能的前提。倍?；?PC 的控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，比如最近完成了自動(dòng)化改造的 Horstkemper 零配件輸送系統(tǒng)，它在二號(hào)工廠中配備了橫向輸送車和輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)。

自 1989 年以來，柏麗就一直在其威爾的兩個(gè)生產(chǎn)基地使用倍?；?PC 的控制技術(shù)對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化改造。盡管使用的是異構(gòu)機(jī)群，但柏麗在公司的中央數(shù)據(jù)庫(kù)中仍然堅(jiān)持實(shí)行同構(gòu)訂單和零配件庫(kù)存，這也是柏麗多年來能夠不斷提高生產(chǎn)效率和靈活性以及很早就能夠?qū)嵤┕I(yè) 4.0 方案的關(guān)鍵。

去年，柏麗日生產(chǎn)量達(dá)到 3100 套，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)和物流提出了相當(dāng)高的要求。為了進(jìn)一步挖掘生產(chǎn)區(qū)域面積有 140,000 平米的二號(hào)工廠的產(chǎn)能提升潛力，他們使用 Horstkemper Maschinenbau GmbH 公司（總部位于里特貝格）的橫向輸送車和輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)對(duì)零配件運(yùn)輸配送過程進(jìn)行了自動(dòng)化改造。該公司總經(jīng)理 Norbert Horstkemper 解釋道：“我們給柏麗提供了可以個(gè)別化調(diào)整的物流解決方案，在這里就是用于搬運(yùn)和運(yùn)輸廚具組件的橫向輸送車，重點(diǎn)是要提高可用性以及縮短安裝和維護(hù)時(shí)間。”

全自動(dòng)橫向輸送車取代手動(dòng)滾輪小車

位于零配件生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的多個(gè)面板切邊系統(tǒng)出口處的運(yùn)輸區(qū)域添加了自動(dòng)化功能。以前，工人們用手動(dòng)滾輪小車將堆垛好的廚具零配件分揀到各個(gè)緩沖軌道上，然后從緩沖區(qū)手動(dòng)分配到前面的控制工位上，以清潔和檢查每個(gè)廚具零配件，最后再用一個(gè)獨(dú)立的輸送系統(tǒng)運(yùn)送到立體倉(cāng)庫(kù)中。

Norbert Horstkemper 覺得，他們當(dāng)時(shí)所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是對(duì)運(yùn)輸配送過程進(jìn)行自動(dòng)化改造，以正確的順序?qū)⒍讯夂玫牧闩浼\(yùn)送到各自的目的地，并通過兩臺(tái)橫向輸送車，借助全自動(dòng)目的地分配功能均勻進(jìn)行分揀。Horstkemper 說道：“全自動(dòng)表面檢測(cè)區(qū)域保持對(duì)工人和叉車開放通行。項(xiàng)目規(guī)劃于 2017 年初開始，5 月開始實(shí)施，10 月份完成。系統(tǒng)除了可靠且使用方便之外，還可以將新功能（部分在持續(xù)運(yùn)行期間）快速集成到現(xiàn)有的系統(tǒng)中，柏麗因此受益匪淺。柏麗對(duì)各個(gè)運(yùn)輸區(qū)域的自動(dòng)化持續(xù)進(jìn)行投資，雖然翻新改造動(dòng)作比較大，但產(chǎn)能很快就恢復(fù)到正常水平，并且一直保持穩(wěn)步增長(zhǎng)?！?/p>

顯著提升面板檢測(cè)區(qū)域的性能

柏麗總共使用了 10 輛橫向輸送車實(shí)現(xiàn)對(duì)配備有 250 個(gè)輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的 8 個(gè)運(yùn)輸區(qū)域的自動(dòng)化。其中三個(gè)區(qū)域用于廚具表面檢測(cè)和精整加工。來自柏麗廚具的生產(chǎn)及車間計(jì)劃員 Lars Eberlei 解釋說道：“除了上游檢測(cè)系統(tǒng)之外，我們的工人還會(huì)百分百地全面檢測(cè)前面板。我們目前實(shí)行的是輪班工作制，日生成量達(dá)到 26,000 件零配件。使用橫向輸送車實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化 — 許多進(jìn)料和出料、交疊覆蓋區(qū)和冗余方案 — 是盡可能高效地適時(shí)將堆垛好的零配件運(yùn)送到合適的位置的主要步驟。除了用于大型機(jī)柜包裝的大型橫向輸送機(jī)之外，與以前完全手動(dòng)操作的運(yùn)輸物流系統(tǒng)相比，現(xiàn)在性能提升了 15%。這樣，即使產(chǎn)能增加，也不需要額外增加人員數(shù)量。”

不同的橫向輸送車以每分鐘 85 米的速度行進(jìn)，不會(huì)危及來往的工人和叉車安全

Eberlei 認(rèn)為，在倍福的 24 英寸多點(diǎn)觸控控制面板 CP3924 上實(shí)施新型可視化系統(tǒng)是能夠取得成功的另一個(gè)重要因素：“在具有縮放功能的 HMI 上真實(shí)地再現(xiàn)由所有輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)和橫向輸送車構(gòu)成的運(yùn)輸區(qū)域是提高效率的關(guān)鍵。以前，檢查人員經(jīng)常一天需要走將近 14 公里的路才能找到所有所需的材料，而現(xiàn)在通過可視化界面就可以輕松找到所需的托盤。下面三個(gè)組件的平滑交互是實(shí)現(xiàn)這一功能提升的基礎(chǔ)：通過基于 PC 的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，可視化界面和系統(tǒng)用于控制整個(gè)生產(chǎn)過程中的物料流。只有這樣，才能夠如此緊密、透明地將來自所有設(shè)備、運(yùn)輸和檢查區(qū)域的數(shù)據(jù)融合在一起，優(yōu)化控制零配件的存取，并且可以避免零配件堆積造成的線路擁堵?！?/p>

Eberlei 解釋說，通過物料搬運(yùn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的效率提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中央零配件跟蹤系統(tǒng)：“我們還實(shí)施了發(fā)貨優(yōu)先級(jí)，以確保工作流程順暢高效。同時(shí)也將員工的工作量和工作舒適度考慮進(jìn)去。這也是為什么工人們不能簡(jiǎn)單地分配下一批可用的零配件包裝以進(jìn)行檢查，而是通過分配不同重量的家具零配件以減少體力勞動(dòng)。諸如剩余托盤識(shí)別等其它功能也包含在編程中?！?/p>

橫向輸送車功能全面，安全性高

系統(tǒng)管理的橫向輸送車的數(shù)量在 8 個(gè)不同的運(yùn)輸區(qū)域中的 1 到 7 之間變化。最大數(shù)量是無限的，一般來說，每個(gè)運(yùn)輸區(qū)域配備一臺(tái) C6930控制柜式 PC?？绮块T運(yùn)輸設(shè)計(jì)讓操作人員能夠在手動(dòng)分配目的地時(shí)不會(huì)受到任何限制。自動(dòng)穿過多臺(tái)輸送機(jī)和運(yùn)輸區(qū)域使得選擇遠(yuǎn)程運(yùn)輸目的地成為可能。通過參數(shù)表可以隨時(shí)計(jì)算現(xiàn)有和附加的運(yùn)輸段及橫向輸送車。然后將這些因素自動(dòng)考慮進(jìn)去，以實(shí)現(xiàn)目的地選擇、運(yùn)輸物流和視覺表示。

橫向輸送車通常載重為 4 到 5 噸；在某些區(qū)域只需要 2 噸。若要一次運(yùn)輸盡可能多的零配件堆垛，每輛車必須能夠處理 4 到 6 個(gè)堆垛。Norbert Horstkemper 補(bǔ)充說道：“視可用的空間不同，橫向輸送車的寬度一般在 2.5 到 4.5 米之間。有些輸送車配有多個(gè)輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)、一個(gè)提升裝置和保護(hù)擋板。一臺(tái)安裝了 TwinCAT NC PTP 軟件的 19 英寸多點(diǎn)觸控面板型 PC CP3219 負(fù)責(zé)所有控制任務(wù)（如寬度測(cè)量），以確定輸送機(jī)上的零配件堆垛位置。在運(yùn)動(dòng)控制方面，使用的是 AM8000 伺服電機(jī)以及體積小巧的 EL72xx 系列 EtherCAT 伺服電機(jī)端子模塊（例如用于控制擋板）和配備 AX5805 TwinSAFE 卡的 AX5000 伺服驅(qū)動(dòng)器。橫向輸送車通過一個(gè)叫做感應(yīng)式電能傳輸（IPT）的非接觸式電源吸收所需的能量。安裝在地板上的非接觸式絕對(duì)位置反饋系統(tǒng)進(jìn)一步保證無故障運(yùn)行。系統(tǒng)通過 WLAN 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胼斔蛥^(qū)域。每輛橫向輸送車從這臺(tái)計(jì)算機(jī)接收運(yùn)輸指令，然后拾取和運(yùn)送物料。”

可視化系統(tǒng)真實(shí)再現(xiàn)了帶有輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)和橫向輸送車的運(yùn)輸區(qū)域；多點(diǎn)觸控功能可以輕松實(shí)現(xiàn)放大縮小，在詳細(xì)信息顯示和概覽之間進(jìn)行切換

通過 EtherCAT 端子模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器、工業(yè) PC 和控制軟件，基于 PC 的控制技術(shù)為自動(dòng)化更復(fù)雜的生產(chǎn)過程（例如在柏麗遇到的）提供完整的解決方案

橫向輸送車的行駛速度非常快，每分鐘可以行駛 85 米。由于在輸送車的行車路線上會(huì)有很多工人和叉車來來往往，因此系統(tǒng)中集成了基于 TwinSAFE 的安全技術(shù)，這一點(diǎn)也同樣重要。Lars Eberlei 解釋說：“柏麗幾乎百分之九十的零配件輸送都是全自動(dòng)化運(yùn)作的。但由于存在次級(jí)區(qū)域和單獨(dú)的物料流，在這種情況下想要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化非常困難，甚至不可能實(shí)現(xiàn)。橫向輸送車和基于 PC 的控制技術(shù)為我們提供了順利整合這些特殊工藝所需的靈活性?！?/p>

基于 PC 的控制技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化

就拿柏麗二號(hào)工廠的運(yùn)輸區(qū)域來說，其設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，約有 1500 臺(tái)輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)電機(jī)。而倍?；?PC 的控制技術(shù)憑借其良好的開放性和通用性為自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。由 EtherCAT 端子模塊組成的模塊化 I/O 系統(tǒng)可以滿足每個(gè)區(qū)域的具體需求，并且能夠輕松適應(yīng)系統(tǒng)擴(kuò)展或現(xiàn)代化改裝。此外，通過 TwinCAT 軟件集成的控制功能能夠使用 TwinSAFE 方便地將先前的單獨(dú)系統(tǒng)區(qū)域整合在一起，包括安全相關(guān)的區(qū)域。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信可以帶來更多優(yōu)勢(shì)。超高速EtherCAT 協(xié)議對(duì)于橫向輸送車的安全運(yùn)行來說是不可或缺的，TwinCAT中的 ADS 通信可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的上位通信，以及連接柏麗基于以太網(wǎng)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這樣，可以根據(jù)需要使用現(xiàn)有的 IT 結(jié)構(gòu)快速擴(kuò)展運(yùn)輸系統(tǒng)。

除了技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)之外，Norbert Horstkemper 還看到了基于 PC 的控制技術(shù)所具備的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：“我們公司作為設(shè)備制造商，倍福作為控制系統(tǒng)供應(yīng)商，以及柏麗作為最終用戶，我們?cè)谝黄鸷献饕呀?jīng)有很多年的歷史了。再加上我們?nèi)以诘乩砦恢蒙舷嗑嗪芙虼撕芏嗍虑樽銎饋砭腿菀椎枚??！盠ars Eberlei 表示同意：“PC 控制技術(shù)以及我們的合作伙伴與我們?cè)诘乩砦恢蒙系泥徑甲屛覀儷@益。因此，我們使用 PC 控制技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化?！?/p>

在剛開始對(duì)運(yùn)輸區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)化時(shí)，基于 PC 的控制技術(shù)就展現(xiàn)出了出色的靈活性和集成能力。以前，控制工作站要在半自動(dòng)模式下通過手動(dòng)設(shè)置運(yùn)輸目標(biāo)的方式進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化，才能不中斷生產(chǎn)。Eberlei說道：“我們?cè)趯?shí)施自動(dòng)化時(shí)沒有遇到任何問題，對(duì)生產(chǎn)過程也未產(chǎn)生任何限制。 除了基于 PC 的控制技術(shù)之外，我們的長(zhǎng)期合作伙伴所擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)在轉(zhuǎn)換成全自動(dòng)化過程中也發(fā)揮了重要作用?！?/p>

參與實(shí)施運(yùn)輸過程自動(dòng)化的人員：（從左至右）倍福系統(tǒng)工程部負(fù)責(zé)技術(shù)文檔編制和工作準(zhǔn)備的 Christian Pankoke、倍福公司軟件項(xiàng)目經(jīng)理 Arndt Tischler、柏麗廚具生產(chǎn)計(jì)劃員 Lars Eberlei、Horstkemper Maschinenbau 公司總經(jīng)理 Norbert Horstkemper 和來自倍福系統(tǒng)工程部的項(xiàng)目經(jīng)理 Markus Laumeier

開辟未來優(yōu)化潛力

工業(yè) 4.0 方案的不斷擴(kuò)展為柏麗開辟了更多的優(yōu)化潛力。例如，盡可能地通過所有設(shè)備和手動(dòng)工作站的連接性和數(shù)據(jù)吞吐量實(shí)現(xiàn)透明化的零配件跟蹤和全自動(dòng)目標(biāo)分配。通過記錄重要的運(yùn)輸參數(shù)，可以確定每輛橫向輸送車和輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的產(chǎn)能利用率。未來，這些信息可以作為進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)。Lars Eberlei 總結(jié)道：“易于使用和易于理解的應(yīng)用程序和相應(yīng)的 HMI 對(duì)于未來成功的生產(chǎn)和新操作員的培訓(xùn)都至關(guān)重要。

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