歐洲最大的櫥柜制造商柏麗櫥柜公司位于德國威爾市的兩家工廠(chǎng)每年能夠生產(chǎn)超過(guò)58萬(wàn)套櫥柜。這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(hù)定制訂單。Beckhoff 基于 PC 的控制技術(shù)為實(shí)現生產(chǎn)部件和生產(chǎn)數據的通用透明性提供了理想的基礎，能夠在數量為 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(chǎng)離開(kāi)，交付到客戶(hù)手中。柏麗技術(shù)總監 Martin Henkenjohann 表示：“盡管是批量生產(chǎn)，我們完全根據客戶(hù)的意愿來(lái)制造櫥柜，這意味著(zhù)生產(chǎn)批量數量最小可以為 1。為了實(shí)現這一目標，我們早在 1990 年開(kāi)始，就保持整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所有的部件和生產(chǎn)數據透明性和通用性 ，包括設計數據和個(gè)性化加工步驟，我們始終能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，從而讓我們能夠應對日益變化的客戶(hù)需求?！?/p>

工業(yè) 4.0 要求整個(gè)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)數據

實(shí)現先進(jìn)的工業(yè) 4 . 0 理念， 以及在生產(chǎn)中獲得更高的靈活性的前提是確保所有機器和部件數據的透明性。Mar t inHenkenjohann 在解釋這對于柏麗的意義時(shí)說(shuō)道：“實(shí)時(shí)跟蹤整個(gè)工藝過(guò)程的能力是基本要求。在柏麗這通過(guò)貼上一個(gè)包含一件家具所有必要信息的條形碼標簽開(kāi)始，標簽包含關(guān)于各種機器上進(jìn)一步的加工步驟的生產(chǎn)方面的信息與詳細的物流信息，如裝貨時(shí)間和卡車(chē)信息或送貨地址。每臺加工機器掃描條形碼并從中央Oracle 數據庫或從Web服務(wù)檢索相關(guān)的機器數據?！?/p>

實(shí)時(shí)數據的透明性使得每天生產(chǎn)2600套個(gè)性化櫥柜成為可能。88個(gè)不同的門(mén)板設計構成這一過(guò)程的基礎，而且每個(gè)設計的后面都有250個(gè)不同的條目。根據門(mén)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(shuō)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(lèi)型。生產(chǎn)設施相應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‘準時(shí)化順序供應’地放在一個(gè)貨運車(chē)廂中。貨車(chē)然后開(kāi)到裝配區，在那里，成品櫥柜柜體與抽屜和其它部件（如推拉門(mén)）組裝在一起。通過(guò)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(guò)程中的哪個(gè)步驟中。這完全符合工業(yè) 4.0 理念?！?/p>

生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)時(shí)間單位控制，并按照日期排列

柏麗廚房家具的生產(chǎn)規劃是通過(guò)時(shí)間單位來(lái)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)間內從總共 9 個(gè)裝配線(xiàn)進(jìn)入到裝貨流水線(xiàn)，從而讓每套整體櫥柜的所有柜體、電器和附件可以全部按時(shí)裝到正確的卡車(chē)上。

導入客戶(hù)訂單的規劃以及生產(chǎn)控制由調度部門(mén)負責，調度部門(mén)在計劃交付櫥柜之前短短四天才最后定下生產(chǎn)計劃，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)間內正確地考慮到所有客戶(hù)要求，柏麗已在很大程度上保存了產(chǎn)品型號的結構數據。除此之外，用于立式櫥柜、落地櫥柜及壁柜的三個(gè)裝配線(xiàn)的每一個(gè)也都可用于在一定限度內生產(chǎn)其它兩個(gè)櫥柜類(lèi)型之一。Beckhoff公司銷(xiāo)售經(jīng)理Dieter Grossekatthofer說(shuō)明了這一點(diǎn)：“通過(guò)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計的裝置，機器涵蓋的范圍非常廣泛?？梢酝ㄟ^(guò)對機器進(jìn)行優(yōu)化配置，實(shí)現最大的生產(chǎn)靈活性?！?/p>

柏麗櫥柜自1990年以來(lái)，就一直注重實(shí)施網(wǎng)絡(luò )化制造

PC 控制作為一個(gè)開(kāi)放、高效的系統

柏麗櫥柜數據透明性的想法孕育于1990年，以滿(mǎn)足對生產(chǎn)能力不斷增長(cháng)的需求。據Martin Henkenjohann所述，自最初柏麗就決定選用基于PC的控制技術(shù)：“這些年來(lái)，我們一直都與Beckhoff專(zhuān)業(yè)合作伙伴有著(zhù)非常密切和富有成效的合作。沒(méi)有PC控制的開(kāi)放性和高性能，對我們的異構生產(chǎn)環(huán)境，通用數據存儲很可能無(wú)法實(shí)現。此外，整個(gè)系統是非常靈活的，因此具有可持續發(fā)展性，這意味著(zhù)它可以輕松應對不斷變化的要求?！?/p>

每一個(gè)部件都可以通過(guò)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(guò)Beckhoff的控制面板和面板型PC進(jìn)行檢索。

通過(guò)Beckhoff的控制技術(shù)以及與柏麗合作開(kāi)發(fā)的Oracle數據庫，ERP和設計軟件之間建立了一個(gè)緊密結合的中央鏈路。這樣可以滿(mǎn)足歷史性的增長(cháng)和相應的異構生產(chǎn)景觀(guān)要求。同時(shí)，它可以通過(guò)不斷集成獨立的解決方案繼續挖掘產(chǎn)能潛力。1996年柏麗引進(jìn)了Beckhoff的基于Windows的TwinCAT自動(dòng)化軟件，有了TwinCAT后，整個(gè)系統不再需要由一臺控制計算機完全控制。對于每一臺這類(lèi)設備，都可以提供一個(gè)預先定義的、定制化TwinCAT應用程序，這僅需要簡(jiǎn)單的參數設置。一方面，這樣可以簡(jiǎn)單地將現有的知識傳輸到所有的設備中，另一方面，軟件工程可以更加高效。

Dieter Grossekatthofer認為能夠對設備進(jìn)行模塊化是TwinCAT的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“相對于較早的、沒(méi)有真正重疊通信的獨立解決方案，現在可以創(chuàng )建個(gè)性化的功能模塊。這在調試期間是一個(gè)巨大的優(yōu)勢，因為這些模塊可以單獨調試，然后簡(jiǎn)單地組合。這樣大大縮短了調試時(shí)間，便于對柏麗生產(chǎn)線(xiàn)不斷進(jìn)行現代化改造?！?/p>

通用的 PC 控制技術(shù)

柏麗在其兩個(gè)生產(chǎn)工廠(chǎng)中普遍采用Beckhoff 的PC控制技術(shù)，從EtherCAT I/O系統和運動(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PLC技術(shù)的舊機器，也可以通過(guò)基于PC的控制技術(shù)集成。Matthias Gehle總結道：“盡管機器池非常龐雜，也可以實(shí)現一個(gè)同構數據流。數據保存在柏麗中央數據庫中。在生產(chǎn)工廠(chǎng)實(shí)施的由Beckhoff開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用高級語(yǔ)言應用程序與這一數據庫進(jìn)行通訊，并給各自的設備控制器提供適配信息。這些年來(lái)，這一直是不斷提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵所在?！?/p>

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(lái)10至20年才會(huì )全面實(shí)施的概念?，F在，柏麗已經(jīng)在很大程度上實(shí)現了這一概念，但Martin Henkenjohann看到一些中短期進(jìn)一步發(fā)展的潛力：“經(jīng)過(guò)測試后，目前，我們正在使用RFID和RTLS（實(shí)時(shí)定位系統），旨在使得家具的識別更加可變（與條形碼系統相比），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TwinCAT3和多核工業(yè)PC技術(shù)中獲益?！?/p>

鏈接采訪(fǎng)

倍福中國技術(shù)市場(chǎng)推廣經(jīng)理 范斌

Q：倍福目前在“智能工廠(chǎng)”領(lǐng)域取得的業(yè)績(jì)？

A：工業(yè)4 . 0的核心是自動(dòng)化和IT技術(shù)的融合。而倍福已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域耕耘了20多年。在80年代，倍福就開(kāi)始用自動(dòng)化專(zhuān)用的控制CPU技術(shù)與來(lái)自于IT界的PC技術(shù)相結合，開(kāi)發(fā)出工業(yè)用PC；集成了控制專(zhuān)用的實(shí)時(shí)操作系統與Windows的結合，開(kāi)發(fā)了TwinCAT控制軟件，并開(kāi)創(chuàng )基于PC的控制理念；不斷創(chuàng )新的技術(shù)、產(chǎn)品、解決方案的應用都不斷驗證了PC控制的高性能、高柔性、高靈活性和低成本優(yōu)勢。直到后來(lái)的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT技術(shù)的推出，將起源于IT的以太網(wǎng)技術(shù)完美應用到了自動(dòng)化領(lǐng)域，并打破了現場(chǎng)總線(xiàn)的通訊瓶頸，革命性地提升系統的性能。而隨著(zhù)IT技術(shù)的不斷進(jìn)步，倍福又推出了集成有Visual Studio的TwinCAT3控制軟件平臺。

目前，工業(yè)4.0或者智能制造這些話(huà)題承載著(zhù)太多我們對于制造業(yè)未來(lái)的描述，然而，對于倍福來(lái)說(shuō)，“智能工廠(chǎng)”今天已經(jīng)實(shí)現：在德國工業(yè)4.0聯(lián)盟Its OWL中倍福主導的相關(guān)項目里，歐洲頂級櫥柜品牌柏麗櫥柜的智能制造生產(chǎn)線(xiàn)就是一個(gè)典型的范例。為了更好地支持工業(yè)4.0，倍福在2015紐倫堡SPS/IPC/Drives展會(huì )上推出了TwinCAT IoT和TwinCATAnalystics的功能。前者可以通過(guò)MQTT協(xié)議直接將控制器中的數據上傳到云。而TwinCAT Analystics是用來(lái)做數據分析的，它可以在本地網(wǎng)絡(luò )中運行，也可以在外部服務(wù)器通過(guò)獲取云上的數據進(jìn)行分析，用于實(shí)時(shí)監控并掌控機器的運行狀態(tài)、健康預測等。

因此，無(wú)論是工業(yè)4.0，還是智能制造、智能工廠(chǎng)，雖然是近年興起的流行詞匯，但是具體實(shí)現這些理念的技術(shù)、產(chǎn)品和方案并不是一蹴而就的，它需要技術(shù)的沉淀，產(chǎn)品的研發(fā)和實(shí)施，方案的可靠性實(shí)現等等，而倍福在這個(gè)方向上已經(jīng)有二十多年的know how和經(jīng)驗，并仍持續努力實(shí)踐著(zhù)。

Q：倍福為用戶(hù)打造“智能工廠(chǎng)”的核心產(chǎn)品或者解決方案有哪些？具有怎樣的特色和優(yōu)勢？

A：對于一個(gè)智能工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，其核心仍然是控制系統。工廠(chǎng)的控制系統、流水線(xiàn)的控制系統、單個(gè)機器的控制系統的性能決定著(zhù)整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的性能、效率等。倍?；赑C控制的解決方案，通過(guò)利用高性能的（多核的）工業(yè)PC和強大的TwinCAT控制軟件和算法，為控制系統提供強大的大腦。EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)打破了通訊的瓶頸，將底層的所有數據高效率傳輸到IPC。底層的I/O適用于幾百種信號類(lèi)型，特殊I/O甚至可以解耦于PLC運算周期實(shí)現超采樣功能，滿(mǎn)足特定測量測試的應用場(chǎng)合。高動(dòng)態(tài)性能的專(zhuān)為EtherCAT研發(fā)的伺服驅動(dòng)器為高端的運動(dòng)控制的應用提供可能。這些高性能部件集成的整套PC控制方案，一方面提供了充分的性能，甚至為面向未來(lái)的應用提供足夠的余量；二來(lái)節省了所有的專(zhuān)用硬件，因為所有的運算都可以移植到高性能PC中；三來(lái)提供了極高的靈活性，無(wú)縫集成各種設備，來(lái)自于不同廠(chǎng)商、不同總線(xiàn)技術(shù)的不同類(lèi)型的產(chǎn)品和子系統，支持任意的拓撲類(lèi)型。此外，倍福的TwinCAT向上提供了各種接口，包括OPCUA，Oracle database，SAP，TCP/IP或者Profinet等，方便直接與MES對接，而新近推出的TwinCAT IoT則提供了直接通過(guò)MQTT鏈接云的可能。而最重要的一個(gè)特點(diǎn)就是倍福系統的開(kāi)放性，這點(diǎn)是互聯(lián)互通的核心所在，只有開(kāi)放的靈活的系統才可以完美地鏈接上層應用和底層設備，倍福提供開(kāi)放的軟硬件控制平臺，正是開(kāi)放性的忠實(shí)實(shí)踐者。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年1月刊