談到工業(yè)4.0，想必并不陌生，已然成為了時(shí)下工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵詞。在部分行業(yè)中，已有生產(chǎn)廠家做了相關(guān)的測(cè)試，但大多處廠商仍保持觀望態(tài)度。盡管如此，這并不能妨礙工業(yè)4.0的熱議程度。壓鑄行業(yè)也是如此。面臨著替代制造工藝和材料日新月異的發(fā)展，壓鑄行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力逐漸被削弱。為了在未來(lái)利用壓鑄工藝生產(chǎn)出更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，如何提高該工藝的生產(chǎn)效率，無(wú)疑成為了核心問(wèn)題。單元化管理模式蘊(yùn)含巨大的潛力。集中、優(yōu)化的單元控制系統(tǒng)不僅能夠提高壓鑄生產(chǎn)率，而且為該行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展預(yù)留了空間。

集約優(yōu)化的單元化控制系統(tǒng)可從根本上提高壓鑄工藝的生產(chǎn)效率。

網(wǎng)絡(luò)化縮短停機(jī)時(shí)間

      工業(yè)4.0的核心是網(wǎng)絡(luò)：機(jī)器和產(chǎn)品收集信息，分析信息，評(píng)估信息并不斷的相互溝通。而單元化管理的特殊潛力恰巧體現(xiàn)在：壓鑄單元在停頓后可迅速恢復(fù)到生產(chǎn)準(zhǔn)備狀態(tài)，并且在最終的擴(kuò)展階段亦能實(shí)現(xiàn)自我優(yōu)化。設(shè)備單元的可用性借此得以持續(xù)提高。畢竟，今天大約47％的生產(chǎn)中斷是由外圍設(shè)備引起的（圖1）。 

      原因通常是各個(gè)子系統(tǒng)之間溝通的匱乏。其后果便是系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)丟失，操作人員無(wú)法得知問(wèn)題的原因和解決辦法。統(tǒng)領(lǐng)式的單元化管理能夠有效改善這一狀況。但是要真正建立智能化的自我優(yōu)化單元，仍然需要進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)工作和標(biāo)準(zhǔn)的定義。

三步實(shí)現(xiàn)智能壓鑄單元

      對(duì)布勒公司而言，單元管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是使壓鑄工藝成為工業(yè)4.0部分的重要一步。智能壓鑄單元的轉(zhuǎn)變可分為三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。三個(gè)階段可單獨(dú)建立，也可不斷擴(kuò)展（圖2）。

      第一階段，首先要識(shí)別并消除壓鑄單元中現(xiàn)有的薄弱點(diǎn)。其關(guān)鍵在于安裝中央控制，即所謂的單元管理部件。壓鑄行業(yè)的現(xiàn)狀是，如果設(shè)備發(fā)生故障，操作員通常別無(wú)選擇，只能從設(shè)備周邊開(kāi)始排查故障原因。通常需要手動(dòng)重置單元內(nèi)的每個(gè)設(shè)備，并從初始位置重新啟動(dòng)該過(guò)程。借助中央控制系統(tǒng)，便可免除操作員手動(dòng)作業(yè)，輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化重置。這使操作員能夠?qū)Ｗ⑻幚砥渌�重要的事�?wù)。

      第二階段可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的優(yōu)化：在這個(gè)階段，中央單元控制系統(tǒng)識(shí)別偏差參數(shù)并提供如何改進(jìn)生產(chǎn)工藝的信息。此外，它還可以提出防止壓鑄單元意外關(guān)閉的建議，并使預(yù)防性維護(hù)成為可能。單元化管理系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是支持可視化操作，可幫助操作員分析數(shù)據(jù)，更輕松地找到解決方案。這種機(jī)器、操作員、工藝專家的互動(dòng)式管理模式使得優(yōu)化壓鑄工藝變得輕而易舉。單元設(shè)備的可用性顯著提高。

       第三階段是為了實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)的終極目標(biāo)。這一步驟可完全自動(dòng)化運(yùn)行，并能夠及早防止生產(chǎn)中的錯(cuò)誤和質(zhì)量波動(dòng)。具體是通過(guò)“預(yù)測(cè)分析”來(lái)實(shí)現(xiàn)的�？刂茊卧�基于運(yùn)算可提前預(yù)測(cè)需要維護(hù)的部件，進(jìn)而提出有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。可在最佳時(shí)間實(shí)現(xiàn)維護(hù)的計(jì)劃和執(zhí)行。

中央控制系統(tǒng)行使設(shè)備單元“大腦”功能

      “我們目前正在實(shí)施第一階段，”布勒壓鑄公司自動(dòng)化部門(mén)主管Laszio Jud解釋說(shuō)。在這個(gè)階段，單元控制行使壓鑄單元設(shè)備的“大腦”功能，因?yàn)樗�直接與外圍系統(tǒng)（如切邊機(jī)和打碼器）保持通信（圖3）。它與子系統(tǒng)一起控制和監(jiān)視整個(gè)單元設(shè)備。單元控制由中央操作單元進(jìn)行。用戶界面連接互聯(lián)網(wǎng)，可使用移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)備操作。特別值得一提的是，該系統(tǒng)的操作界面使用戶一目了然：清晰明了的指令，準(zhǔn)確定位的故障信息，此外，系統(tǒng)還配備維修協(xié)助功能。生產(chǎn)過(guò)程中的所有相關(guān)信息都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，組件的可追溯性得以輕松實(shí)現(xiàn)。 

      如果出現(xiàn)生產(chǎn)中斷的情況，單元管理系統(tǒng)的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)得以顯現(xiàn)：所有設(shè)備的故障報(bào)告可集中顯示。也就是說(shuō)，操作員不僅會(huì)收到有關(guān)故障本身的信息，系統(tǒng)還會(huì)給出排除故障的具體建議。這一點(diǎn)可大大縮短壓鑄單元故障周期，使設(shè)備在故障后能夠快速被重新啟用。

可追溯性和質(zhì)量保證

      很多行業(yè)要求產(chǎn)品具備可追溯性，尤其是汽車行業(yè)，講究全面的可追溯性。但要實(shí)現(xiàn)全方位的可追溯性要付出大量資源和財(cái)力。單元式管理可詳細(xì)記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯性。

接口標(biāo)準(zhǔn)

      要實(shí)現(xiàn)單元化管理，還需對(duì)接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并設(shè)置統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和傳輸協(xié)議，這樣以來(lái)，不同制造商生產(chǎn)的組件才能適配。但迄今壓鑄設(shè)備的接口并不符合通用性的要求。布勒公司采用同行普遍認(rèn)可的IEC標(biāo)準(zhǔn)，而該標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)之間通信的前提（圖4）。 

      相對(duì)于接口的通用性來(lái)說(shuō)，單元內(nèi)的通信更難實(shí)現(xiàn)，而難度在于建立確定性信號(hào)的交換。目前常用的接口是Profinet和Ethernet以太網(wǎng)/IP。將其切換為新的通信協(xié)議尚且需要時(shí)間。“這就是我們?cè)趩卧�管理�?xiàng)目中不斷嘗試采用所有接口的原因，”Laszlo Jud解釋說(shuō)。“但是，我們相信IEC標(biāo)準(zhǔn)很快就會(huì)成為單元內(nèi)通信的標(biāo)準(zhǔn)。”

在單元級(jí)別進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)分析

      要實(shí)現(xiàn)單元管理系統(tǒng)，還需完成另一項(xiàng)任務(wù)，即數(shù)據(jù)分析和對(duì)工藝數(shù)據(jù)的解讀。“如今，我們已經(jīng)從壓鑄機(jī)上獲取了大量的數(shù)據(jù)。然而，如何將數(shù)據(jù)收集擴(kuò)展到所有其他子系統(tǒng)，以及如何解讀這些數(shù)據(jù)，要從中得出什么結(jié)論并采取哪些措施，才是重中之重”，Laszlo Jud強(qiáng)調(diào)說(shuō)。單元設(shè)備所收集的信息應(yīng)對(duì)壓鑄工藝的改善發(fā)揮最大限度的作用。例如，可通過(guò)數(shù)據(jù)分析設(shè)備的現(xiàn)狀，進(jìn)而合理規(guī)劃設(shè)備單元的維護(hù)。這也就標(biāo)志著，壓鑄工藝向數(shù)字化未來(lái)又邁出重要一步：數(shù)據(jù)的智能化收集可以幫助人們準(zhǔn)確地分析故障原因，并相應(yīng)地優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。Jud說(shuō)到：“經(jīng)驗(yàn)告訴我們，建立這樣一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，一定會(huì)為我們的客戶帶來(lái)無(wú)窮無(wú)盡的益處。”毋庸置疑的是，正確使用生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠顯著提高壓鑄單元的可用性。

2018年的第一次測(cè)試

    2018年，布勒公司的第一批單元控制系統(tǒng)投入使用。“從現(xiàn)在開(kāi)始，我們將與客戶和合作伙伴一起不斷開(kāi)發(fā)和優(yōu)化單元化管理，”Lazslo Jud解釋說(shuō)。“為了讓我們的客戶從單元管理中受益，我們需要共同努力。”一切的努力都是為了提高生產(chǎn)部件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)力和設(shè)備的可用性。“我們?cè)趬鸿T行業(yè)多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)一定會(huì)幫助我們實(shí)現(xiàn)上訴目標(biāo)，”Jud堅(jiān)信這一點(diǎn)。