談到工業(yè)4.0，想必并不陌生，已然成為了時下工業(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)的競爭力逐漸被削弱。為了在未來利用壓鑄工藝生產(chǎn)出更具競爭力的產(chǎn)品，如何提高該工藝的生產(chǎn)效率，無疑成為了核心問題。單元化管理模式蘊含巨大的潛力。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)化縮短停機時間

      工業(yè)4.0的核心是網(wǎng)絡(luò)：機器和產(chǎn)品收集信息，分析信息，評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)準備狀態(tài)，并且在最終的擴展階段亦能實現(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，操作人員無法得知問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，仍然需要進一步的開發(fā)工作和標準的定義。

三步實現(xiàn)智能壓鑄單元

      對布勒公司而言，單元管理系統(tǒng)的開發(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)變可分為三個階段實現(xiàn)。三個階段可單獨建立，也可不斷擴展（圖2）。

      第一階段，首先要識別并消除壓鑄單元中現(xiàn)有的薄弱點。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，操作員通常別無選擇，只能從設(shè)備周邊開始排查故障原因。通常需要手動重置單元內(nèi)的每個設(shè)備，并從初始位置重新啟動該過程。借助中央控制系統(tǒng)，便可免除操作員手動作業(yè)，輕松實現(xiàn)自動化重置。這使操作員能夠?qū)Ｗ⑻幚砥渌�重要的事�?wù)。

      第二階段可實現(xiàn)生產(chǎn)的優(yōu)化：在這個階段，中央單元控制系統(tǒng)識別偏差參數(shù)并提供如何改進生產(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)防性維護成為可能。單元化管理系統(tǒng)的另一特點是支持可視化操作，可幫助操作員分析數(shù)據(jù)，更輕松地找到解決方案。這種機器、操作員、工藝專家的互動式管理模式使得優(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。

       第三階段是為了實現(xiàn)智能化生產(chǎn)的終極目標。這一步驟可完全自動化運行，并能夠及早防止生產(chǎn)中的錯誤和質(zhì)量波動。具體是通過“預(yù)測分析”來實現(xiàn)的�？刂茊卧�基于運算可提前預(yù)測需要維護的部件，進而提出有針對性的應(yīng)對措施�？稍谧罴褧r間實現(xiàn)維護的計劃和執(zhí)行。

中央控制系統(tǒng)行使設(shè)備單元“大腦”功能

      “我們目前正在實施第一階段，”布勒壓鑄公司自動化部門主管Laszio Jud解釋說。在這個階段，單元控制行使壓鑄單元設(shè)備的“大腦”功能，因為它直接與外圍系統(tǒng)（如切邊機和打碼器）保持通信（圖3）。它與子系統(tǒng)一起控制和監(jiān)視整個單元設(shè)備。單元控制由中央操作單元進行。用戶界面連接互聯(lián)網(wǎng)，可使用移動設(shè)備進行設(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)過程中的所有相關(guān)信息都存儲在數(shù)據(jù)庫中，組件的可追溯性得以輕松實現(xiàn)。 

      如果出現(xiàn)生產(chǎn)中斷的情況，單元管理系統(tǒng)的另一項優(yōu)勢得以顯現(xiàn)：所有設(shè)備的故障報告可集中顯示。也就是說，操作員不僅會收到有關(guān)故障本身的信息，系統(tǒng)還會給出排除故障的具體建議。這一點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。但要實現(xiàn)全方位的可追溯性要付出大量資源和財力。單元式管理可詳細記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯性。

接口標準

      要實現(xiàn)單元化管理，還需對接口進行標準化并設(shè)置統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和傳輸協(xié)議，這樣以來，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可的IEC標準，而該標準是實現(xiàn)機器控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)之間通信的前提（圖4）。 

      相對于接口的通用性來說，單元內(nèi)的通信更難實現(xiàn)，而難度在于建立確定性信號的交換。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)議尚且需要時間。“這就是我們在單元管理項目中不斷嘗試采用所有接口的原因，”Laszlo Jud解釋說。“但是，我們相信IEC標準很快就會成為單元內(nèi)通信的標準。”

在單元級別進行目標數(shù)據(jù)分析

      要實現(xiàn)單元管理系統(tǒng)，還需完成另一項任務(wù)，即數(shù)據(jù)分析和對工藝數(shù)據(jù)的解讀。“如今，我們已經(jīng)從壓鑄機上獲取了大量的數(shù)據(jù)。然而，如何將數(shù)據(jù)收集擴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強調(diào)說。單元設(shè)備所收集的信息應(yīng)對壓鑄工藝的改善發(fā)揮最大限度的作用。例如，可通過數(shù)據(jù)分析設(shè)備的現(xiàn)狀，進而合理規(guī)劃設(shè)備單元的維護。這也就標志著，壓鑄工藝向數(shù)字化未來又邁出重要一步：數(shù)據(jù)的智能化收集可以幫助人們準確地分析故障原因，并相應(yīng)地優(yōu)化生產(chǎn)過程。Jud說到：“經(jīng)驗告訴我們，建立這樣一個綜合數(shù)據(jù)庫，一定會為我們的客戶帶來無窮無盡的益處。”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)在開始，我們將與客戶和合作伙伴一起不斷開發(fā)和優(yōu)化單元化管理，”Lazslo Jud解釋說。“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。“我們在壓鑄行業(yè)多年的從業(yè)經(jīng)驗一定會幫助我們實現(xiàn)上訴目標，”Jud堅信這一點。