上海本土创业团队打造自主可控智能制造系统 让冰冷孤立的机器“互联”起舞

上海本土创业团队打造自主可控智能制造系统 让冰冷孤立的机器“互联”起舞


美国人开始“第三次工业革命”,德国人启动“工业4.0”战略,同为制造业大国的中国也宣布,将通过三个十年行动纲领,力争在2045年左右成为工业强国。以机器人、智能制造为代表的“工业4.0”时代已悄然来临。

“工业4.0”这个全球创新热词,会给中国、给上海带来多大的机会?一向走在改革前列的上海已率先积极发展战略性新兴产业,加大传统产业的改造升级,新兴业态、新的增长点正在破茧而出。

在这个过程中,一些企业先行先试,打开工业4.0的想象之门。如果说过去我们在技术发展上更多是追随别人的脚步,引进消化吸收,那么在工业4.0的发展上,上海能否抓住机遇实现超越?一家土生土长的上海创业企业正试图做出回答。

搭上“工业4.0”快车

 “过去,我们只做单个工位的非标准自动化设备。有一次,国外派来的技术代表问,你们能做出一条国产化的信息化生产线吗?”

那一年,陈俊30岁,创办明匠智能系统有限公司刚刚2年。“当时,我们为一家国外豪华汽车品牌做配套,设计和制造能力得到了外方认可,但信息化生产线从没做过,‘工业4.0’这个概念更是闻所未闻。”

外方本打算整条生产线从英国进口,但费用很高,且时间来不及。为了拿下订单,陈俊带领团队开启“打怪兽闯关”模式。这是一条非常艰辛的研发之路,没有双休,天天加班,大家都像“打了鸡血”。反复研究国外传回来的视频资料,一个一个细节“抠”。最后,他们的设计方案脱颖而出,生产线一年后投用。

 “所谓信息化生产线,简单说就是打通一个个信息孤岛,把生产线上的机器都串联起来。”

记者在某汽车仪表盘组装生产线上看到,电脑上轻点鼠标,一台机器便自动“吐”出一张带有条形码的订单。每个工位前都有一个屏幕实时显示生产信息。

第一个工位上,工人手拿扫描仪扫一下装车单,线束(汽车电路的网络主体)与装车单信息匹配通过,移动小车自动运行到下一个工位,识别装车任务,屏幕上显示作业指导书,诸如“请安装仪表板上体螺钉”“待小车到位”等提示信息显示出来。

组装完毕后进入影像检测,驾驶侧膝部盖板、驾驶侧膝部气囊等一一安装到位;影像检测通过后进入电检,再进入发运等待区……

整个过程简洁有序,所有环节均在屏幕上显示。“在这个生产线上,每个工位之间是有‘交流’的,上一道工序做过哪些在操作、谁做的,下一道工序一清二楚。”

陈俊介绍说,这套生产线在无线射频技术、工业以太网、在线条码、二维码比对、影像识别、机器人应用等实现了突破。“有了这样的生产线,消费者的个性化需求就能得到满足,一条生产线可以生产好多种不同需求的产品。”

工业4.0概念一出来,陈俊猛然发现:“这不正是我们在做的事情吗?把工业化和信息化紧密结合在一起实现智能制造。”在他看来,由于生产线直接将人、设备与产品实时联通,工厂接受消费者的订单直接备料生产,省却了销售和流通环节,整体成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)比过去下降近40%

找到让机器“聊天”的密码
  “手工作坊式的生产线在中国还有很多,不要提工业和信息化融合了,就连自动化都没有实现。大部分还是靠人工,但现在消费者对产品的品质、个性以及可追溯等有了更多要求,人工跟不上这个需求。”

陈俊举例说,比如生产一个矿泉水瓶,需要瓶盖、瓶身和塑封三套机器,然后三者怎么协调、物料怎么运输都靠人工安排。如果问生产经理工厂一天生产了多少个瓶子,他需要问车间主任,主任再问班组长,然后工人再一个个数、抄表、统计。“信息传递过程不是实时的,还很可能失真,产品质量也没法监管。”

明匠通过MES(制造执行系统),解决这些问题。“它更像生产现场的一个领导,各种信息流和数据流通过功能模块有条不紊地分配、统计、分析。”陈俊介绍,人(每一个设备由谁操作、技能是几级)、机(设备的效力、使用年限)、料(生产原料、后勤补给)、法(生产工艺、流程)、环(包括温度、湿度等在内的环境因素),五大要素都实现信息化,“领导”全都心中有数,它可以实时动态调整订单,能算出设备何时需要更换,判断出设备产能的瓶颈出在哪一个环节。

 “关键要找到让机器聊天的密码。”这是陈俊在研发过程中体会最深的一句话。“国内有做得好的自动化生产线,但大部分还只是信息孤岛,设备不能互联。每台机器的信息流在各自的处理器里打转。”

明匠自主研发了数据采集板卡,破解机器之间沟通的密码。

第一步,翻译。机器产地各有不同,美国、德国、英国、日本等地的都有,一些工厂还同时用好几个国家的设备。“就像有的机器说德语、有的说日语,先要都翻译成汉语,他们才能聊天。”明匠的做法是把不同设备控制器的语言翻译成TCP/IP网络标准协议。

第二步,上传。把从单个工位里采集出来的参数通过互联网传到上位系统,在上位系统里加入一些可以让工艺更稳定、产品效率更高的算法。

第三步,下达。从上位系统再反馈到每台机器,控制现场设备,按算法的结果执行。

 “国内没有人做过,团队也没有任何经验。一年多的攻关过程,几乎都是早上8点上班,半夜一两点下班。没有人抱怨,大家都觉得干得带劲。数据采集卡的研发,光刷机试验就烧掉几百台机器。”目前,工信部正邀请明匠参与制定智能制造相关标准。

从“蛋黄”转变到“蛋白”

 “我们是通过这个项目,真正实现了智能制造。”陈俊说,项目接近尾声时,工业4.0概念迅速火爆起来。一般认为,工业1.0是蒸汽机时代,工业2.0是电气化时代,工业3.0是自动化时代,工业4.0则是利用信息技术促进产业变革的时代。

上海交通大学先进产业技术研究院院长李杰用“煎蛋模式”来比喻未来制造中产品与服务的关系,核心产品相当于“蛋黄”,而由品牌、服务创造的创新价值则是“蛋白”。德国一直以来擅长做“蛋黄”,但是产品做得好就增加了使用时长,“蛋黄”就只能挣一次的钱,利润不高。德国人提出的“工业4.0”,希望通过足够的数据与创新能力,改变顾客购买的价值。

明匠要做的就是从“蛋黄”到“蛋白”的改变。“公司刚创立时主要就是做设备,现在我们是做解决方案。数据采集板卡在这个方案里只占10%,我们要为客户提供机械设计、电气控制、网络架构、上位系统算法等一系列细化的方案。”

陈俊更看重的是工业和互联网结合后带来的大数据。过去的企业强调通过机械化、自动化来满足大规模标准化生产,如今则要将消费数据和工业大数据对接,将生产与服务更紧密融合,走向“大规模智能化私人定制”。

目前,他们已开发出工业4.0智能制造服务平台,致力打造工业云。一个简单的表现形式是,所有工厂的生产情况、实时数据都在一个APP里能看到。将来,客户需求数据上传到工业云,经挖掘计算后,将制造任务分配给优势制造企业完成小批量柔性制造。该平台通过专家评审认可,获张江高新技术产业开发区重点项目国家专项资金。

未来5年,消费者通过“智能制造服务平台”将定制化需求通过互联网,直接将订单直接发到工厂。“它创造了一个新的商业模式,激发了新的消费增长点,为通过新模式、新业态促进内需建立了可靠的技术平台基础。”也许“淘宝”的商业模式也将因为“互联网+工业”的成熟,悄悄改变。(来源:新民晚报)


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