德国工业4.0之旅–工业4.0技术展示

为了总结我们的工业4.0之旅,这里分享一些新技术。这些不是工厂参观,而是一些不同规模的公司的展示。前四个是在Arena 2036,一个探索未来汽车的合作研究。其他三个是在一些工厂,也相当有见地。让我们一起来看下吧!

技术展示

下面的一些展示并未在工厂中实际运用。

博世在Arena 2036

Arena 2036是一个探索汽车未来的研究合作项目,其中包括生产技术。博世有一个区域,他们研究装配线的灵活规划。他们的目标主要不是研究技术本身,而是研究这些技术在未来工厂中的互动。他们想探索哪些技术在未来是有用的,以及适用于哪些场景。

利用NAiSE传感器(见下文),他们可以高精度地定位机器、零件和工站的位置,并可以创建一个实时的数字孪生。如果他们移动工作站,工作站也会在数字世界中移动。他们还使用了ThingOS的Pick by Light(下面还有更多介绍)。这是一个很好的演示,尽管目前还不清楚这项技术何时会被用于车间。但是,他们的目标是研究未来的可能性。

Drag&Bot在Arena 2036

Drag&Bot是一家小型初创公司,旨在简化机器人编程。其目标是使用相同的软件界面对各种品牌的机器人进行编程(ABB、Denso、Kuka、Universal Robot…)。机器人由人手把手教,实现自动编程。虽然这不是我的专业领域,但看起来很有趣。

NAiSE在Arena 2036

NAiSE提供了一个由硬件和软件组成的综合系统。硬件(传感器和基站)确定车间内物品的准确位置。软件可以优化路线。它是类似于谷歌地图在工业和商业建筑内的应用。与其他系统相比,它需要的基站相对较少。对于7000平方米的场馆,他们只需要6个基站,就可以实现对不可移动物体精确度达±1厘米的定位,对移动物体的定位精确度达±7厘米。它像所有类似的系统一样,金属会阻挡信号,所以钢制货架会造成一些问题(可能可以通过安装更多传感器实现)。

ThingOS在Arena 2036

ThingOS提供了一个平台,可以结合各种智能传感器,这些传感器是现代工业4.0和智能工厂的一部分,也是智能家居和智能零售的一部分。

我喜欢的是他们的Pick by Light系统。他们没有使用昂贵的运动传感器、激光雷达、红外线或光栅来检测拣货,而是简单地在每个箱子上贴上一个廉价的RFID芯片,并在拣货者的手腕上放一个RFID读写器。这里的照片显示了右手手腕上的RFID读写头,以及左手上的一个小显示屏。 这个界面还告诉使用者要取几件,第二张照片显示了取件示意。他们声称,他们的技术比竞争对手要便宜100倍。我不确定是否是100倍,但它看起来确实比我所知道的其他Pick by Light技术要便宜很多。

 

卡尔斯鲁厄应用技术大学的机器人物流实验室

照片:Tobias Schwerdt

我所在的大学–卡尔斯鲁厄应用技术大学的机器人实验室,正在研究机器人在物流中的应用,我同事Christian Wurll教授和Björn Hein教授负责这个实验室。我们详细地研究了如何从箱子中捡鞋盒–这并不像听起来那么容易。这些箱子可能互相堆叠,而且它们也没有盖好。这种风险是,机器人如果抓错了盒子的位置,鞋子就会掉出来。改变盒子的设计显然是不可能的,因为–令我惊讶的是–这些空鞋盒也有人收藏。

R3DT虚拟现实工具

R3DT环境的屏幕截图(图片R3DT)

R3DT为车间设计提供了一个虚拟现实工具。两年前我试过他们的产品,发现它有点笨拙,手部传感器也很奇怪。从那时起,它有了长足的进步,现在不再需要用手握任何东西。附在VR眼镜上的Leap Motion手势追踪传感器,如Oculus Rift和HTC Vive,可以实时检测手,并将其添加到虚拟环境中。因此,手控制软件的感觉很自然。

最新版本的Oculus Rift S,也不再需要外部追踪器来定位。有非常好的沉浸式体验–除了抓取和处理物品。抓取和放置动作是可行的,但还有些小缺陷。

我更喜欢的是”Ergo Check”功能,这个功能能够”缩小你的尺寸”。我的身高是187厘米,高于男性的第95百分位,这意味着在德国只有不到5%的男性比我高。使用R3DT软件,我可以缩小到第五百分位的女性,这意味着我现在只有153厘米高。这是一个全新的、令人惊讶的功能!我再也无法看到箱子里的东西,也够不到箱子。工作台面突然变成了胸部高度。在这个工站工作会更加困难。知道这个问题是一回事,自己经历又是完全不同的情况。根据R3DT的说法,他们是行业里第一个实现该功能的。

R3DT还有一些其他的功能,如测量距离,创建横截面,分析伸手和目视区域,等等。这是一个有趣的经历,尽管我认为只有在已经有数字模型的情况下才有意义。从头开始创建一个模型是非常耗时的,但这个工具主要是在你已经有一个制造系统的计算机模型的情况下。已经有大公司在使用这个技术。他们也提供试用版本,下面是他们的一个使用案例的视频,其中他们检查了操作员在工站的伸手情况。

位于费尔巴哈的博世互联工业

照片:博世

我们来到博世费尔巴哈工厂,与其说是看工厂,不如说是看博世Nexeed透明化套件和博世互联工业(BCI)。该套件旨在提升车间的透明度。这可以通过两种不同的方式实现,首先,可以选择直接从机器上获取传感器数据。在传感器进入PLC的地方增加了一个Y型分流器,传感器数据也被提供给属于Nexeed透明度套件的小型计算机。第二,有专门的传感器(光传感器、重力传感器等),也可以直接将数据发送到Nexeed透明套件。

这就为设备控制器和MES(制造执行系统)之间通常很麻烦的接口架起了桥梁。例如,这使得瓶颈检测与我的瓶颈漫步类似,也提供一种关于物料堵点的”热图”。传感器记录了各站之间在制品的情况。我们还在费尔巴哈的一条柴油发动机部件生产线上看到了这个系统。与博世的许多生产线一样,这条生产线是高度自动化的,这家工厂5S也非常好。

总结

这就是我们这段时间的经历!我们一车人一起呆了5天,我都总结在了这个系列的文章里面。我们的印象是,虽然肯定有一些纯粹为了展示,但许多技术实际上是可用的。我个人最喜欢ABB Stotz Kontakt工厂,因为我们强烈感觉到他们做工业4.0不是为了给客户、经理或其他任何人留下印象,而是因为他们真的想看看什么能帮助他们提高工厂的表现。其他工厂也有着自己明确的路线及重点。

非常感谢所有接待我们并与我们分享的公司和工厂!这是一个与其他七个书呆子一起非常有意义的一周,我们已经在考虑明年继续这个活动(也许在法国,也许在硅谷?)请拭目以待,我一定会继续分享这些信息。现在,走出去,确保计算机只在真正有帮助的地方才被使用,而不是只是为了给别人留下深刻印象,组织你的行业!

系列文章

 

Translated by Xie Xuan

 

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