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高度自动化的一次性生产——工业4.0的实践

Reiden Technik和Fastems正在为戴姆勒公司实施一个工业4.0项目:工业4.0现在已经不仅仅是一个理论了。戴姆勒公司(Daimler AG)在辛德芬根(Sindelfingen)的一个雄心勃勃的项目表明,如果以一致的方式使用现有技术,这一战略将具有多大的潜力。

戴姆勒公司的辛德芬根工厂主要生产e级和s级汽车,包括所有衍生产品和AMG GT跑车。该基地拥有自己的工具制造设施,与工厂工程一起组成了设备制造单元,拥有约1200名员工,生产生产梅赛德斯奔驰车身的冲压工具。设备制造单位及其工具制造和工厂工程部门属于所谓的“TecFactory”。

Fastems为汽车工业4.0提供机器人自动化"width=

小零件多功能制造系统于2015年年中投产。

高度自动化一次性生产

2015年,工具制造能力得到了扩大,建造了一个新的大厅来容纳该部门的一个独立部门。“我们借此机会问自己,用于车身生产的前瞻性工具制造设施是什么样子的。我们分析的结果之一是小型零件多功能制造系统的开发,通过该系统,我们可以完全自动化单个产品的生产,”戴姆勒公司Sindelfingen的项目协调员Paul Schmidt解释说,他负责工具制造中的机器和工厂设计。

多功能生产系统

所有这一切都意味着刀具制造部门需要两个五轴加工中心来生产大型冲压工具的镶模。工件处理,包括将工件搬运到机器和从机器中搬运,将使用基于机器人的托盘系统进行。此外,为了使系统“多功能”,感应淬火过程必须集成到自动化解决方案中。最终,自动化解决方案是核心控制系统需要一个MES(制造执行系统),它可以尽可能容易地集成到现有的系统环境中,其中包括与工具制造部门的生产计划和控制系统的接口。Paul Schmidt说:“根据我们的需求,我们起草了一份规范,并将项目提交给市场进行招标,当这一切完成后,我们意识到我们已经开始了一个工业4.0项目。”

最终,总承包商Reiden Technik AG参与了这个雄心勃勃的项目,该公司选择了Fastems作为专家合作伙伴,在项目期间共同实施工业4.0战略的关键要素。

Fastems机器人生产单元,一次性生产。"width=

Reiden Technik的项目经理Michael m ller、戴姆勒的项目协调员Paul Schmidt和Fastems的市场总监Rolf Hammerstein(从左至右)

与Fastems MMS高度复杂的网络连接

“这不是一项简单的任务,”负责该项目的Reiden Technik开发工程师迈克尔·米勒(Michael m勒)强调说。他认为最具挑战性的方面包括RX10五轴加工中心的定制修改,用于基于机器人的装卸,最重要的是在制造系统中适应非常不同的接口。

他描述了这种情况:

“该解决方案包括许多具有内部智能的组件,可以相互通信。这从工具制造生产计划和控制系统开始,它应该对生产有一个完整的概述。该系统与MMS,即Fastems制造管理软金宝搏官网188app下载件。作为MES,它控制制造单元,并根据订单信息和时间表等数据自主计划制造系统中的生产过程。

要做到这一点,MMS从生产计划和控制系统中接收所有必要的参数和程序,同时接收诸如机器状态、工具和程序运行时间等信息,并将其发送到需要的地方,例如,当生产不合格的零件时,发送给戴姆勒的员工。

反过来,制造系统的工具预置器测量工具并将此信息发送到工具上的RFID芯片,以便在加工零件之前将这些参数传输到机器上。

这两个加工中心是整个系统分散智能的一部分,并将数据传递给MMS如生产和工艺信息。而这只是这个非常复杂的网络中很小的、简化的一部分。”

尽管技术高度复杂,但Paul Schmidt认为,重点仍然是人:“然而,机器操作员的角色从简单的操作员转变为多功能制造系统的管理者,他们不再只需要了解单个机器的工作原理,还要了解这个复杂网络中的流程。”

从任何位置直接访问系统

为了避免这个网络出现问题,从而避免潜在的停机和停产,参与项目的所有技术合作伙伴必须能够快速、直接和随时连接到他们的组件。远程访问就独立的专业知识和生产而言,是最好的选择,因为项目合作伙伴位于芬兰,瑞士和德国的不同地点。如果出现新的需求,他们还可以远程改进整个系统。在这种情况下,与项目合作伙伴的专家进行联系,然后他们访问生产系统中的组件并进行修改,例如使用扩展功能进行更新。

5轴机床自动化,提高生产率"width=

该机器人的有效载荷为500公斤,可装卸两个五轴加工中心。

教育将两个世界结合在一起

如开头所述,多功能制造系统具有集成的自动化感应淬火系统。感应硬化,以前需要大量的后勤工作,在系统的非生产期间由机器人进行。它这样做的时间是由MMS单元控制器,根据当前的生产计划。这意味着机器人不再仅仅是一个运输系统,而是一个加工机器,整个感应淬火过程都是离线编程的,冲突完全提前模拟,从而将虚拟和真实的生产结合起来。

自动监控和自学系统

该项目的一个基本要求是需要一个智能机器传感器系统,该系统不仅可以自动监控每个加工过程,而且可以在没有外部干预的情况下自学未知过程。例如,如果在RX10单元上首次使用刀具进行加工,则系统必须自动调整、学习并保存有关扭矩和振动的工艺限制。通过这种方式,可以识别出表明刀具过载的静态上限,而在加工过程中,动态上限可以识别出突然的信号变化,例如由刀具断裂引起的信号变化。这意味着,对于刀具、材料、进给速率和速度的每一种组合,机器传感器系统都会接收到一段时间内学习到的场景,然后可以在必要时调用。因此,如果在另一个工件上重复使用特定工具的先前学习的过程,则系统具有为此所需的所有正确参数。

符合工业4.0的永久优化

自2015年以来,该多功能小部件生产系统已在戴姆勒公司的工具制造工厂投入使用。在此期间,负责项目的人员仍然必须调整许多参数,以确保自动化解决方案满足所有需求。但这并不奇怪,因为工业4.0不是一个静态的过程,而是一个持续的过程,它需要根据战略不断优化和扩展系统的功能和能力。

本文发表于《werkstatt + betrieb》2017年3月号

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