智能工廠的正確“打開”方式

對于未來的智能工廠，德國弗勞恩霍夫物流研究院與合作伙伴們共同開發的“SMART FACE”項目也許能給你一些新的規劃思路，尤其適用于那些中小批量、柔性生產領域，無論是BMWI電動汽車還是NIKE運動鞋。

　　產品更加個性化，就是幾乎每一個產業都面臨的挑戰。對于汽車產品，客戶希望選擇的不僅是車的外形，還會根據個人顏色喜好，來選擇不同的內飾、輪轂、音響等多種配置；為此，汽車制造商需要提供越來越多的產品組合來滿足客戶需求，1025是目前可能出現的最大數量級的組合變量，使得今天市場上能見到的汽車幾乎沒有重樣的。然而，這樣的消費需求對傳統汽車生產線卻產生了巨大的挑戰，因為其在設計之初是用于大批量生產的。

　　對此，“SMART FACE”（智能工廠精益生產計劃）項目將為你改變這一切，該項目的目標是打造一個能夠靈活生產、適于中小批量定制化產品的智能工廠，所有智能規劃都通過本地信息物理系統CPS來操控。在德國公布的4.0平臺地圖上可以看到德國各地和工業4.0相關的應用實例和試點項目。SMART FACE就是試點項目之一。

　　“SMART FACE”項目由德國物流研究院發起，由德國聯邦經濟技術部(BMWI)提供資金資助，合作伙伴包括：多特蒙德工業大學、大陸公司、PSI公司、SICK公司、大眾公司、LANFER自動化公司等。

對于日益復雜和個性化要求的新的生產計劃，制造企業必須尋求更靈活的應對方法，尤其適用于小批量生產。為此，SMART FACE可以將日常調度的組織流程靈活轉變為一個自組織的CPS信息物理系統，以滿足更短的生產周期和更個性化的產品需求。

　　更短的生產周期，更個性化的產量——這一直是德國生產制造企業近年來最主要的研究課題，經過很長一段時間探索，現在讓德國汽車行業引以為傲的是，幾乎找不到兩輛車是一樣的！

　　現在，高效率且多樣性的與需求同步變化的生產方式已經成為主導產業的趨勢。以汽車行業為例，傳統的規劃系統和生產流水線是非常復雜且不柔性的，需要很長的交貨周期。而今天，針對于汽車生產計劃的方法可以精確到控制制造過程到作息時間的最小細節。

基于信息物理系統CPS的離散控制，讓未來的生產裝配線不再是集中控制和線性的了，而是高度靈活的離散型自組織體系，一個CPS系統可以既支持高度自動化又支持人工作業。

　　在SMART FACE打造的智能工廠里，AGV小車可以準確感知貨物的重量和任務優先級。當出現一個緊急任務時，其他AGV小車可以自動避讓，降低通行速度來保證該任務的順利完成。必需的零部件可在汽車裝配站旁有一定備料，便于及時補給相應部件給該工作站點；智能的倉庫管理系統，甚至可以知道在倉庫外或是在運輸過程中的備貨信息。裝配線可以自動請求所需零件，倉庫系統收到指令即時作出反應，AGV小車運送所需材料和零件至指定位置。倉庫管理系統還能準確接收所有訂單信息，即使是來自供應商的訂單，也能知道其供應的原料何時到達。這樣以做好充分的收貨準備，并備好AGV小車以便第一時間送到裝配線現場。對于汽車裝配線，也能夠得知即將到來的訂單及其優先級，并做出或減緩或加速的相應生產動作。

　　在CPS系統里的每一個設備都能得到智能傳感器和物聯網的技術支持。通過傳感器和物聯網，所有的物體能能夠彼此感知，所有的信息都可以準確獲取，并通過RFID芯片將物體的重量、去向、內容等信息進行傳遞。在智能工廠之外，SMART FACE還可智能感知特定區域的交通信息，以便為運輸車輛創建科學合理的運輸路線和預測到達時間（有效避開堵車、道路維護、惡劣天氣）。

　　在智能工廠使用的托盤或周轉箱，它們是智能的，可以感知它的“主人”即所裝貨物的內容和目的地。工廠內的AGV也同樣是智能的，不僅知道其目的地，并可與其他AGV進行通訊，即使各自離散運動也不會發生碰撞。

　　在企業應用大數據和云計算后，可以讓CPS系統從云端實時接收和發出信息，包括訂單信息、系統預測、氣象數據、庫存數據、交通狀態、位置信息等。