數(shù)字化工廠的處理系統(tǒng)相當(dāng)于大腦，連接網(wǎng)絡(luò)如同神經(jīng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就像是肌肉，傳感器則相當(dāng)于眼睛和鼻子……在“工業(yè)4.0”和“中國(guó)制造2025”的時(shí)代圖景中，未來(lái)制造業(yè)的工廠正在醞釀著巨大變革。
然而，工廠內(nèi)部的不同系統(tǒng)之間、不同部門(mén)之間、不同產(chǎn)品之間，乃至不同工廠之間，如何用同一種“語(yǔ)言”交流，以提高效率呢？“在這方面，機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)解決方案可以率先讓機(jī)器用同一種‘語(yǔ)言’交流。”在西門(mén)子工業(yè)軟件公司（SiemensPLMSoftware）上海研發(fā)中心總經(jīng)理徐居仁看來(lái)，這就是“工業(yè)4.0”真正落地的第一步。
藏在寫(xiě)字樓里的“實(shí)驗(yàn)室”
最近，西門(mén)子機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室將在上海研發(fā)中心正式設(shè)立。讓記者驚訝的是，實(shí)驗(yàn)室和研發(fā)中心并非選址專(zhuān)門(mén)的科學(xué)園區(qū)，而是直接放在了繁華鬧市的樓宇中。
在長(zhǎng)寧區(qū)中山公園附近的一幢寫(xiě)字樓里，記者目睹了這個(gè)機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的“真容”。說(shuō)是實(shí)驗(yàn)室，其實(shí)也就是一間只有幾十平方米的辦公室。當(dāng)然，也不可能安放巨大的生產(chǎn)線，這里有的只是各種電腦設(shè)備——原來(lái)，這是基于機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的“虛擬調(diào)試”平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室展示了正在為客戶設(shè)計(jì)的一條全新的LED燈裝配線。這條裝配線之前是由五個(gè)工人操作，進(jìn)行燈泡的組裝；如今客戶希望通過(guò)安裝工業(yè)機(jī)器人，來(lái)減少人工的使用。
“過(guò)去我們采用的實(shí)驗(yàn)方式是實(shí)物測(cè)試，在控制系統(tǒng)的測(cè)試中，因?yàn)槌杀镜纫蛩?，只能在最后階段使用實(shí)際樣機(jī)測(cè)試。當(dāng)測(cè)試完成后，有的問(wèn)題可能會(huì)變得很明顯，比如一根不足尺寸的軸，或者因?yàn)榕鲎矄?wèn)題而需要重新設(shè)計(jì)的刀架，持續(xù)三個(gè)月的返工很尋常。”實(shí)驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人史桂蓉表示，“現(xiàn)在，我們采用虛擬測(cè)試，只要先做一個(gè)虛擬樣機(jī)，其他都交給電腦了。”記者看到，一位工程師熟練地把各種數(shù)據(jù)輸入電腦，一條虛擬生產(chǎn)線馬上就顯示在大屏幕上。這條生產(chǎn)線逼真地還原了LED進(jìn)料、抓取燈泡、刷膠、擰螺絲、裝配等過(guò)程。工程師只要看著系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，就能馬上看出要如何做調(diào)試。而如果需要調(diào)整機(jī)器人和人工的配比，或是要修改生產(chǎn)線的參數(shù)，只要敲敲鍵盤(pán)，馬上就能完成。
使用機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)能幫助研發(fā)人員加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，允許來(lái)自不同部門(mén)的工程師并行工作，利用創(chuàng)新性技術(shù)幫助設(shè)計(jì)師用更短的設(shè)計(jì)時(shí)間，以更低的成本，設(shè)計(jì)出更高生產(chǎn)率的機(jī)器。
做合格的“語(yǔ)言翻譯”不容易
乍一看，這套“所見(jiàn)即所得”的系統(tǒng)類(lèi)似于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)?？尚炀尤矢嬖V記者，內(nèi)行看門(mén)道，機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)其實(shí)很復(fù)雜。
一個(gè)關(guān)鍵難題是，要讓不同領(lǐng)域的機(jī)器“協(xié)同作戰(zhàn)”，就必須使用同一種“語(yǔ)言”，而這并不是一件容易的事情，“如果我們的機(jī)電一體化解決方案沒(méi)有做好這個(gè)‘翻譯’工作，就可能失之毫厘，謬以千里。”
首先遇到的一個(gè)“語(yǔ)言”問(wèn)題，就是如何讓不同板塊的工程師并行工作。在目前的工業(yè)研發(fā)體系中，大致分為電氣化、自動(dòng)化和機(jī)械結(jié)構(gòu)三個(gè)板塊。在設(shè)計(jì)研發(fā)新的流水線或者產(chǎn)品時(shí)，這些工程師之間關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域各不相同，設(shè)計(jì)工具也是各取所需，導(dǎo)致相互之間的交流并不通暢。機(jī)電一體化解決方案提供了集成的平臺(tái)，無(wú)縫地共享不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，能夠在虛擬環(huán)境中快速評(píng)估設(shè)計(jì)概念，實(shí)現(xiàn)功能拆分，增強(qiáng)不同板塊工程師的協(xié)作。
又比如，在工廠內(nèi)部，從設(shè)計(jì)、制造到銷(xiāo)售等部門(mén)之間也需要統(tǒng)一的“語(yǔ)言”。工廠內(nèi)借助大量不同的軟件，以提升企業(yè)生產(chǎn)管理層面的效率。有了統(tǒng)一的“語(yǔ)言”，一旦產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)生變化，研發(fā)人員和制造人員就能迅速更改數(shù)據(jù)，隨后系統(tǒng)根據(jù)新的制造解決方案分配生產(chǎn)線和時(shí)間。
最后，工廠內(nèi)部的軟硬件供應(yīng)商五花八門(mén)，未來(lái)也需要同一種“語(yǔ)言”進(jìn)行整合和交流。要實(shí)現(xiàn)不同軟件、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通既是最大的難點(diǎn)，也是數(shù)字工廠邁向“工業(yè)4.0”的重要一步。正如在德國(guó)學(xué)者烏爾里希·森德勒主編的《工業(yè)4.0——即將來(lái)襲的第四次工業(yè)革命》中提到的，“軟件是工業(yè)的未來(lái)”，并強(qiáng)調(diào)“通過(guò)軟件的交互性并不僅僅是在生產(chǎn)層面，還在于業(yè)務(wù)層面”，也就是說(shuō)，“通過(guò)工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)了虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互。”
在這方面，基于大量的技術(shù)和實(shí)踐積累，西門(mén)子機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)邁出了第一步。未來(lái)中國(guó)的制造業(yè)能否從中獲得有益的啟發(fā)呢？
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