汇川技术与山东玻科达成战略合作,引领玻璃深加工行业迈向“数智未来”

近日,山东玻科数控设备有限公司(简称“山东玻科”) 董事长王正胜一行到访苏州汇川技术有限公司(简称“汇川技术”)华东总部园区,并与汇川技术正式签署战略合作协议。双方以实现资源优势互补、互惠共赢为共同目标,开启新一轮战略合作。山东玻科董事长王正胜、销售总监姚纯刚、汇川技术联合创始人张卫江、玻璃行业总经理梁鹏等相关人员出席并见证本次签约。

数自融合有实效 加工效率提升10%

山东玻科自2000年7月创立以来,在生产、科研、开发和销售领域展现出强大的综合实力。公司专注于研发和生产“正通达”品牌的中空玻璃加工全套智能设备,致力于推动行业的技术进步。

2023年,山东玻科在其中空线设备上全面采用了汇川的方案及产品,涵盖了充气线和打胶机等关键设备。汇川的小型H5U和中型AM系列PLC控制器,以及高性能的变频器和伺服驱动器产品在山东玻科得到了广泛应用,成功实现了设备测高、测长、测厚等工艺的全自动化升级,中空玻璃氩气填充密度提升至98%以上。

此外,山东玻科还通过数字化手段,以智能连线取代了传统的人工输入作业模式,这不仅实现了上下游设备间的数据互通,还将数据采集准确率提升至高达99%的水平。值得一提的是,连线缓存功能的引入使整线加工效率提高了10%,显著提升了生产效率。

在打胶设备的开发过程中,山东玻科与汇川紧密合作,共同推进关键核心技术的攻关工作。双方携手探索玻璃加工行业的新技术、新应用,为行业的创新发展注入了新的活力。

战略签约 开拓合作共赢新局面

本次战略合作,双方聚焦产业数字化、智能化、绿色化转型技术创新推动中空打胶装备的高质量发展,并在公司治理、战略管理、人力资源数字化建设等公司管理运营等层面展开多维度交流合作。

张卫江首先代表汇川技术对山东玻科的来访表示热烈欢迎,并高度评价了山东玻科为玻璃深加工领域做出的重大贡献。山东玻科董事长王正胜则对汇川技术的信任与支持表示感谢,他表示,自动化与数字化的加持,IT&OT的融合探索,构建数据驱动的管理决策体系,玻科与汇川的战略合作将开启中国玻璃加工自动化及信息化的新路径。

此次战略合作协议的签署,是双方合作历程中新的里程碑,双方将会进一步提升合作层级,大力深化合作领域。未来,在彼此的共同努力下,一定能够走好创新型工业化之路,推动行业可持续发展,实现玻璃由“中国造”到“中国智造”的跨越。

以柔性制造加固核心壁垒

为重量超数千公斤、批量最少仅10余件的高精密阀门零件投建高端自动化产线,梁桂华先生,西派集团有限公司董事长,于2019年做出这个决定时,几乎遭到了公司所有高层的反对和同行的质疑:“这么小批量做自动化不是哗众取宠嘛”,“各种不同类型的阀门,规格大小不同而且是各种特殊材料,要如何实现自动化”,“产品品质怎么保证”……如今,三年过去,这条集成了6台高端加工中心、长度接近100米,堪称亚太区规模最大的适用多品种小批量生产的柔性产线已成功运行,在用生产效率翻番、生产人员减少40%卓越表现击碎一切质疑的同时,也成为了西派智能梦工厂的“定海神针”,为其跻身中国最完善的高端阀门制造企业之列打下了坚实基础。

“对于制造企业来说,想更胜一筹,必须要有自己的独特优势。之于西派,我认为就是智能化。”梁桂华介绍说,“锚定熄灯工厂、数字工厂,西派正是以这条柔性线为起点,持续发力,不断加固面向未来制造挑战的核心壁垒。”

成立于2009年的西派,是一家专注流体控制解决方案的高端智能企业,一直从事于石油钻采专用设备、管线阀门、控制阀、仪表仪器的研发和生产,并凭借着高性能、高精度的产品成为了中石油、中石化,以及科威特国家石油公司(KOC)、阿布扎比国家石油公司(ADNOC)、阿尔及利亚SONATRACH等领先能源企业的一级供应商,在业内有着的较高知名度和影响力。

走进西派位于江苏金湖的工厂,无论是设计前沿的现代化厂房,还是智能高效的生产装备、自动化产线,又或是极具未来感的数据监控大厅,其先进程度令人赞叹。正如一位省领导在参观时所说“我没有想到金湖有这样先进的企业,更没有想到金湖有这样具备先进思想的企业家”,这一切的背后,离不开其掌舵人梁桂华深刻且前瞻性的思考。

“竞争只会更激烈,一面是国内巨头和海外品牌双向夹击,一面是用户需求瞬息万变,唯有走智能化路线才能让西派拥有‘差异化竞争优势’。数年前,我们着手规划,直至2019年遇到了Fastems。”梁桂华介绍说,“通过Fastems遍布全球的诸多成功案例,我看到了自己设想中柔性产线的样子;在多次深入探讨中,我切实感受到了Fastems的‘不一样’,他们总能站在我的角度出发,赢得了我的信任。”

值得一提的是,西派柔性产线不仅在长度上创下纪录,其产线的混合性、复杂程度在业内来说也是首屈一指。首先是不同品牌的机床的混合,西派产线集成了大隈和牧野两种品牌、不同规格型号的6台四轴四联动加工中心,这不仅要求产线集成商有着强大的品牌兼容能力,还需要有丰富的应用经验。一个难点也是亮点:不同尺寸、不同功能的托盘的混合。为配合两种型号机床,产线内的159个机加托盘有着两种差异不小的尺寸,分别为630*630mm台面卧加和800*800mm台面卧加,此外还有118个1200*800mm的物料木托盘,柔性线需要智能地识别各个托盘,并将它们精准送至对应的料站或机床,对于柔性控制软件的性能也是一个不小的考验。

芬发自动化上海有限公司总经理丁永平介绍说:“不同品牌机床、不同托盘尺寸混线及物料托盘管理,从来不是哪家公司的‘专利’,而Fastems能够承接这一项目,并确保产线顺畅运行的笃定和自信,皆来自于我们在自动化领域潜心四十余年的丰富经验。哪种品牌的机床配备怎样的接口,垛机如何切换识别不同尺寸的托盘,柔性控制软件怎么满足用户不同需求,这些问题的答案在我们遍布全球的数千个案例中已经得到无数次的成功验证。并且,本次西派柔性线的安装与调试工作均由我们中国服务团队完成,取得了客户的高度认可,这也是Fastems中国定位‘全球技术标准、本地响应速度’的一次有力证明。”

当走进车间,这条柔性线真实矗立在眼前时,其所带来的震撼无以名状。只见,长度近百米、高度近八米的五层立体库整齐排列,库内集成有一台垛机,以每分钟210米的超快速度,高效且有序地将各类托盘以及托盘上的毛坯、在制品等搬运至产线内的6台机床和3个装载站内。所有工序仅依靠两位技术人员,通过操作控制面板与装夹零件来完成。

“在梁总最初让我来负责柔性线项目时,我是心存怀疑的,甚至直接和梁总提出‘公司的产品不适合上自动化线’。”西派集团设备部经理、柔性产线技术负责人陈辉回忆道,“在我最初的认知中,自动化线一般只适合大批量产品,因为要切换产品,需要对产线进行大规模调整,步骤极其繁琐。而我们的阀门零件最大批量仅有几百件,种类、规格之多,多托盘生产对夹具精度要求极高,怎么自动化生产呢?直至看到Fastems那么多成功的应用,我才真正理解了柔性自动化与常规自动化的区别。基于软件它可以同时生产不同的订单,将待加工的产品自动送入需要加工的机床,产品切换精准、灵活。Fastmes柔性线采用的是托盘交互形式,零件、夹具和托盘作为一个整体在线内移动,由此可实现产线不同零件的快速切换加工。此外,当一个零件在调试、装夹、检测时,柔性线可以自动调换其他零件进行加工,大大提升了设备利用率。”

这条柔性线如今运行状况如何呢?陈辉非常自豪地介绍说:“我们的产线自2022年底调试完成后,目前已经运行近一年时间。各类阀门(6A、6D)的多个零件,包括阀盖、阀体、管头等各种规格都已上线生产过,零件重量从几公斤到数千公斤,批量最小仅为18件,无论是加工品质还是生产效率均表现出色。以闸阀管头零件举例,传统车间里单机生产8小时能够做7件,柔性线上的单机则可以生产13件,效率几乎提升一倍。再比如球阀阀体零件,柔性线单机生产32件的时间,传统车间的单机只能加工20件。”

柔性线还减少了操作人员的数量与工作量。得益于Fastems软件,只要上线加工过的产品,以后如有重复,一键可以重启生产,实现了工艺的可传承。Fastems软件在生产还没有开始前,便提前告知操作员保证持续生产所需准备的所有生产资源。西派实现了‘最长的FMS线,用最少的人’!

“西派80%的业务是出口海外,客户对交货期以及产品品质的要求非常严格。因此我最看重的就是柔性线的稳定性和高效率。在这一年的时间中,Fastems没有辜负我们的期待,在有效提升加工效率的同时,极少发生故障,即使偶尔有报警,其技术团队的售后保障也十分给力。”梁桂华补充介绍说,“此外,这条柔性线还在很大程度上提升了我们的品牌影响力,不仅有来自政府的关注,一系列奖项荣誉以及资源的获得,当客户来到工厂,看到这条产线,便对西派的供货能力、产品品质有了更大信任。”

作为驱动世界生产最重要的产业之一,油气开采装备却一直被认为是智能化建设较为落后的洼地。一方面,产品本身特性,如品种多、体积大、制造工序长、定制化程度高等,致使生产环节数据易碎片化,对自动化、数字化技术方案要求非常高。另一方面,由于油气装备投入高、整合资源难度大,实现全流程智能生产更加困难。然而,这些在外人看来的重重挑战,却成为了目标高远、敢于突破的西派集团一路前行的动力。

为了响应政府招商引资的号召,梁桂华从2009年调转赛道投身实业,创办了西派工厂;在这十多年中,与大部分企业一样,经历了冰岛次贷危机、石油危机、中美贸易战、疫情爆发等多重考验,在行业低迷困境下,仍力排众议投建柔性产线……梁桂华以创新者的魄力一步步成长蜕变,同时也让油气阀门生产一次次实现“更高效率”的升级跃迁。如今,西派卓越制造又将登上新的台阶,一幅智能数字梦工厂的蓝图正围绕柔性产线缓缓展开。“以柔性制造、自动化生产为基础,西派已经搭建起了一个较为完整的全信息化平台,集成了覆盖生产、企业信息、物流、采购、用户管理等多个数字化系统,在最终建成后可实现公司内外部所有数据的互联互通,并依靠科学的数据分析达成生产管理层面的智能决策和企业整体的智能战略规划。”梁桂华介绍说。

“Fastems柔性线所配置的MMS生产控制管理软件能够完全满足西派的数字化需求。首先,实现自动排单,以及遇到急单或设备故障时订单自动调整动态,加上实时、详细的订单进程监控系统,可真正帮助用户做到不间断生产。其次,MMS还可与公司的数据网络轻松连接,实现产线所有生产要素数据的实时采集和监控,如机床、刀具、夹具、托盘等,为工艺优化、生产管理,乃至企业管理提供科学的数据支撑。”丁永平补充介绍说。

数据的透明化,让西派对生产要素产前准备、订单进展、瓶颈排除和机床OEE一目了然。生产加工不再仅依靠于人员的技术水平和应用经验,而是一个标准化的操作流程、一个程序化的工艺方案。无论是谁,只要依循数据,就可以加工出相同高品质的产品。这一优势在现实加工中,可大大减少操作人员的工作量,正如陈辉说介绍的,柔性线在加工已生产过的产品时,无需重复调试,直接在软件中调取数据即可。从长远来看,为西派数字化工厂未来在全球范围内的复制带来了可能。

从跟跑到赶超,国产减速机的“加速运动”

当下,智能制造已成为全球工业制造领域的大势所趋,柔性化的供应链逐渐替代传统的低韧性体系,对制造企业的智能制造能力提出了更高要求。与此同时,随着我国新型工业化建设大力推进,构建完善的现代化高端制造体系成为题中之义,保障产业链、供应链安全可控亦成为智能制造的重要一环。智能制造领域热潮奔涌,机器人则是其中必不可少的角色。

机器人产业近年来发展势头旺盛,潜力巨大,已成为各国竞相争夺的战略高地。随着软硬件技术的持续进步,机器人不断拥有更高的精度、更强的适应性和更广阔的应用范围,从工业制造延伸到医疗、服务等领域,逐渐成为促进经济社会高质量发展的重要力量。与此同时,在机器人核心零部件的技术创新方面,中国企业无论是研发还是制造都取得了显著进展。例如,伺服电机、减速机、控制器等关键部件的国产化水平越来越高。其中,以机器人的“关节”——减速机为例,我们可以看到包括美的工业技术在内的国内企业主动挑起了大梁,开启了国产减速机的“加速运动”。

以核心技术突破减速机发展瓶颈

中国机器人市场规模占据了全球市场的52%,连续十年成为全球最大市场。据《中国机器人产业发展报告(2022年)》预测,2024年全球机器人市场规模有望突破650亿美元,市场空间非常广阔。其中,中国品牌的工业机器人增长是最近十年来同比最快的,几乎超过一半的国民经济领域都在应用自主品牌机器人。

未来随着技术进步和场景拓展,机器人行业还将呈持续增长态势。工业机器人主要应用于汽车、电子、食品、医药等行业的生产线,通过提高生产效率和准确性,帮助企业降低成本、提升竞争力。以工业机器人为例,精密减速机的成本占比为30%左右,在人形机器人中这一比值则更高。

由此可见,减速机与高端制造产业发展息息相关,为更好地推动中国现代化产业升级,国家及相关主管部门制定了一系列的支持、指导类政策,进而推动减速机朝着高精密、高性能、进一步提高能效、实现国产化替代等方向发展,力图解决制约机器人发展的瓶颈。2023年6月,工信部等五部门印发《制造业可靠性提升实施意见》,要求重点提升工业机器人用精密减速器等关键专用基础零部件的可靠性水平,意味着未来高端装备制造将对标国际同类产品先进水平,率先成为制造业“长板”。 随着国内RV减速机和谐波减速机的部分量产,国内精密减速器行业进入国产替代阶段。

正是在这种高端技术转型的大势所趋之下,美的工业技术敏锐地洞察到市场需求,依托自身在精密制造领域的强大实力和多年实践,自2019年开始专注于精密减速机的研发与制造,并在齿轮、轴承、材料、仿真、摩擦磨损及润滑等关键领域积累了丰富的经验。

比如市场上的谐波减速机虽已初步实现国产化且品种繁多,但目前大多数国产品牌的产品质量和国外知名品牌还存在一定的差距,其精度及寿命仍落后于国外领头企业的产品。谐波减速机作为工业机器人的核心零部件,其精度、耐久性等性能水平直接决定机器人整机的性能。除了巨大的成本投入等因素之外,由于缺乏正向设计技术和基础技术研究,对于在应用端发生的抖动、噪音、泄露及失效等问题,缺少有效的解决方案。无法满足机器人厂商的高质量配套标准,更难以应对目前柔性化的智能加工生产企业在小批量多品种、快速转换生产线方面面临的成本和时间问题。

针对这一系列“疑难杂症”,美的工业技术从组建行业领先的研发团队入手,聚焦减速机精度和使用寿命提升加大研发力度。如今,其具有自主知识产权的正向设计技术和行业首创M型齿设计,推动减速机产品的承载力与寿命大幅提升,整体性能已得到“国际先进”水平鉴定,让当前国产化减速机“卡脖子”技术难题得到有效破解,更以产业化的生产应用推动我国机器人产业高质量发展。

助力中国机器人产业更深、更远发展

对于无论是有定制化生产还是大规模成品加工需求的制造企业客户来说,这些显著的技术特色都能为其添砖加瓦。一些精密部件的加工对产品精度有着严苛的要求,机器人所能达到的加工精度当然是客户考量的第一标准。同样,对于重复大批量生产的需求,24小时不间断工作条件下的加工寿命就关乎到企业的直接效益。高性能谐波减速机的耐久性等性能水平直接决定机器人的使用价值和可发挥的加工用途,以及能否在不同的自动化产线上灵活且持久运作。

依托在精益制造、研发与专利领域的优势,美的工业技术在减速机领域已收获80项技术专利,成为国产减速机行业的新锐力量。稳定可靠高精度是衡量减速机性能的重要标尺,美的工业技术高性能谐波减速机在材料源头采用兼具高精度和高刚性的行业高标准材料,在空程、滞后损失、传动误差、扭转刚性等指标方面均媲美行业标杆;优化结构设计,采用柔轮变壁厚设计等高精度仿真技术,降低柔性轴承受力,从而大大提升减速机寿命;独创M齿形设计,提升齿形同时啮合率,大幅提升产品承载力与寿命。

检测显示,美的工业技术的高性能谐波减速机产品寿命超过10000小时,达到行业领先水平。具体来说,产品初始精度≤1角分,并保证10000小时后精度退化量≤1角分,真正以稳定可靠高精度的减速机产品,赋能高端机器人的广阔应用。如今,美的工业技术高性能谐波减速机已测试或量产导入部分机器人“四大家族”、国内及日系头部企业,在仿生机器人、工业机器人、协作机器人、服务机器人及工业自动化等多元场景展现出巨大的应用潜力。

针对制造企业的调研显示,当制造商谨慎考虑2024年的预算时,自动化和机器人等相关技术必然成为首要考虑因素:部署这些技术不仅对于提高生产效率、质量至关重要,也能降低制造业工人经常面临的一些高危环境风险。同时,先进的自动化生产线有助于企业缩小与竞争对手之间的差距。相信随着以美的工业技术高性能谐波减速机为代表的国产机器人核心部件企业崛起,凭借快速迭代的技术创新与成本等优势,我国机器人的应用与普及将更上一个层次,而我国工业机器人及核心部件竞争力的提升也将进一步为我国工业、经济的高质量发展注入强劲动力。

机械制造业: 智能机器的复兴

今天的机械制造企业面临着不确定的市场环境,除了对高质量、高性能以及低成本的迫切要求,降低能源使用,减少碳排放,减少废料产生也对企业的可持续发展提出挑战。

从全球趋势来看,一些成熟的制造领域正在转移到邻近领域或者新市场。例如,造纸机制造商向电池机制造领域扩张,以满足电动汽车需求的急剧增长。然而,无论是机器制造商还是整个制造业,劳动力的短缺都迫使自动化的需求向上增长。未来工厂正围绕可持续性、灵活性和未来劳动力的范式发展。

技术的进步为制造企业提供了蓬勃发展的机会,数字化集成了数字工具、系统和物联网数据,将以前孤立的设计、工程、生产和服务信息连接起来,所产生的丰富数据使这些新功能成为可能。随着数字化的深入,制造企业可以超越自动化,进入更具预测性和适应性的生产环境。自适应制造提供了灵活性,可以随着市场和客户需求的变化轻松切换生产。此外,它还能简化工作流程系统,制造企业可以依靠相同数量的劳动力来做更多的事情。

数字孪生:数字化的核心

制造业的复兴需要对包括生产机械在内的整个生产过程进行数字化,而一切的起始点就在于设计,即创建智能机器的数字孪生。在设计过程中,机器的数字孪生是基于多学科工程开发的,包括机器的机械、软件、电气和自动化系统等等。这种数字孪生最初用于虚拟样机的设计探索和评估。一旦机器准备好部署,机器的数字孪生就可以在机器物理安装之前进行虚拟调试,从而大大降低部署所需的风险和时间。

在工厂部署完毕后,机器的数字孪生将在机器的使用寿命内不断丰富实际操作的数据。这样做的好处在于可以在真实表示和数字表示之间形成一个闭环。随着精确度的提高,数字孪生可以为业务运营提供宝贵的性能见解,使制造团队能够持续监控和提高制造效率和质量。数字孪生提高了操作的可靠性,其能够提供数据来预测机器何时需要维护,并提供见解来管理机器的服务生命周期管理,消除计划外停机或机器损坏的可能。数字孪生还有助于加快新产品的推出,在车间进行物理改变之前,制造团队可以测试潜在流程。

数字主线改变机械制造业

在数字化开始实施后,它将为制造业带来全新前景。离散型机械的数字孪生可以集成到一个数字主线中,该主线从单个机器扩展到工厂布局和设计,然后扩展到制造操作。工厂级仿真使我们能够跨机器、自动化流程和生产线,不断优化速度和质量。制造商可以优化工厂的整体性能,从规划开始,贯穿正在进行的运营。如此一来,在智能工厂的整个运营过程中可以无缝访问和共享数据。

这样的作法能够有效推动在可持续性和生产灵活性,并缓解劳动力短缺问题:

·能源管理的可持续性——制造商可以在工厂内部甚至全球运营中进行完整的工厂能源评估、优化、二氧化碳减排和报告。

·生产灵活性——实现真正的IT/OT融合,可以连接和分析整个供应链、工厂运营和业务流程的数据,实现近乎实时的数据驱动决策。

·部署与人工智能/机器学习和数据分析的人机协作——包括来自工业边缘能力的数据。制造企业可以获得更好的洞察力,对意外事件做出快速反应。此外,利用创成式AI(Generative AI)进行操作分析(如西门子的Industrial Copilot),允许用户快速生成、优化和调试复杂的自动化代码,并缩短仿真时间。

数字主线的出现大大降低了转换或修改线路以适应波动的市场条件时的风险。随着我们继续连接物理世界与数字世界,网络安全风险和威胁的复杂性也在继续增加,并随着更大的数据和更广阔的地理空间逐渐延申,网络安全成为了优先事项,并融入数字化的每一步。

从小规模智能起步

那么应该怎样迈出第一步?我们建议,可以从小规模开始,先确定可以推动流程转型所需要的工具,那么对流程进行优化或重新定义就必不可少。利用这些工具的优势,教育员工应该如何有效利用新工具和新流程,并在其不断提高熟练程度的同时为其提供持续支持。然后,通过重复这一流程,将数字化扩展到整个公司,以这种方式实施数字化转型战略,将让企业变得更有弹性、适应性更强。例如,可以考虑专为机械制造企业构建的工业云解决方案,其无论从成本考虑还是灵活度考虑,都十分适合数字化的逐步推进。

在西门子,我们对数字化的成熟度规划有五个阶段,我们首先会对客户的数字化成熟度进行评估,确定其在这个数字化进程中的具体位置;然后,我们会看同行业的行业领导者已经成功部署了哪些工具;接着为客户制定路线图,助其开启数字化之路。

如今,大多数机械制造企业已经接受了这一过程的前两个阶段:从基于文档的数据框架转移到基于模型的数据框架,以及跨领域地共享数据。这两个阶段可显著提高整个组织中数据的可追溯性和可访问性,有助于提高流程效率以及工程灵活性。

例如我们的客户之一,为全球客户提供灵活创新的包装机的挪威公司Tronrud Engineering,就在其数字化的进程中使用西门子的工业软件解决方案,并实现了设计过程减少约10%,调试阶过程减少了20%至25%的喜人成果。

有了数字化,机械制造企业就可以更加自信地拥抱创新的未来,其可以从自动化转向适应性制造,并在整个运营中建立数字主线,这一转变将帮助他们在变化的环境中蓬勃发展,以适应未来可能发生的种种挑战。