工业 4.0 进入精密定位器生产领域

全球工业市场对智慧工厂及相关计划的兴趣日渐升温。日本制造业也紧随数字化发展趋势，但由于缺乏真实可行的解决方案，到目前为止还仅仅停留在方案研究阶段。总部位于日本静冈的精密仪器制造商骏河精机株式会社，已经在数字化网络生产方向上迈出了关键一步，并在市场上赢得了竞争优势。

骏河精机是一家主要生产精密定位器及光学设备等工业机械的中等规模企业。多年以前，该公司就已经将倍福的控制技术在其全自动定位台中成功应用，实现智能手机触摸显示屏在测试中的高精度校准。骏河精机株式会社社长Takeshi Marui先生在阐述致力于实现智慧工厂计划的原因时说道：“我们以很小的批量生产多达300,000种不同的产品 — 最少批量甚至低至一个。我们主要通过网上销售，保证收到订单后三天内交货，因此能在众多竞争对手中脱颖而出。为了能够在订单量很大的情况下保证短的生产和交货时间，我们决定优化生产过程，引入基于数据分配网络的柔性生产系统，并贯穿所有的流程和设施。”

因此，公司于2015年启动了智慧工厂计划，并使用了一个信息物理系统（CPS）。Takeshi Marui先生解释道：“推进CPS系统的使用需要事先对现有的生产系统进行标准化，并在效率、精度和系统可靠性方面开展优化活动。”

数字化数据网络联系流程和生产

实现智慧工厂的第一步是对每个过程所需的信息进行数字化处理，并将这些信息整合在一起 — 从设计到生产。利用上述活动中获得的经验和技能，公司将所有的生产过程都建立数据连接。据Marui先生介绍，该项任务的策略是要建立一个系统集成的整体平台，集中管理所有数据，确保在设计、生产和运输过程之中及时进行无缝数据交换。然而，尽管通过这种方式可以快速地将生产信息传达给每个生产过程，但它对于提高生产效率的作用很有限。为此，骏河精机开发了一套可根据客户的具体要求自动生成生产所需数据（例如CAD，加工数据，装配数据等）的系统，同时这些数据将作为生产参数直接集成到数据管理系统中。通过对生产过程管理中的产品规格以及机器操作参数进行端到端的自动化，骏河精机成功地改进了整个生产过程。

实施工业4.0方案

为了实现智慧工厂，骏河精机应用源于德国的工业4.0方案实现了制造业的数字化，并使用相应的RAMI4.0参考架构模型。工业4.0涵盖了所有的业务流程，不仅用于生产过程，公司更充分利用这个概念进行系统开发，并补充了一些自己的功能：对数据应用“AdministrationShell”，公司可以保证，即使使用不同制造商提供的设备，亦或使用版本或规格不同的设备，他们都能生产出品质相同的产品。AdministrationShell作为一个抽象层，通过自动调整相应设备的加工配置文件来配合设备的区别：为此，每台加工设备都配备了倍福的CX5140嵌入式控制器，并集成Administration Shell功能，加工程序自动生成，并向相关设备发送相应的指令，最后很好地优化了加工过程。另一项改进是，骏河精机现在应用倍福C6670多核控制柜式工业PC— 世界上最强大的工业控制器之一 — 来集中管理所有机器的生产数据。

其中一项特殊的挑战是如何整合公司自身内部丰富的专业知识，因为它集合了公司的全部知识和经验。骏河精机特别注重工件的质量检查，并应用人工智能（AI）生成最佳的加工参数。每件成品都需要经过严格的质量控制检测，并且通过设备的反馈不断优化检测过程。

基于 PC 的平台具有出色的开放性和可扩展性

“在生产数字化方面，倍福提供了全面的技术咨询和支持。”TakeshiMarui说道。为了测试网络和数据采集方法的可行性及优化生产过程，骏河精机安设了一座名为“Suruga CPS Lab”的测试工厂。“倍福I/O系统的模块化结构方便新的I/O组件的安装，无需大量的编程工作。”Naohito Fukazawa说道。“这对于测试验证以及未来的扩展考虑都非常有效。我们选择倍福作为解决方案供应商的一个重要原因是倍福的开放式控制平台，这让我们能够继续使用现有的设备和应用程序。TwinCAT 软件基于 Windows 是另一个优势。”特别是在与工业4.0 相关自动化和信息技术融合的背景下，Windows 提供了一个功能强大、灵活且面向未来的平台。

智慧工厂概念提升企业竞争力

骏河精机在日本、中国和越南的生产基地中均实施了数字网络，并用它来可视化每座工厂中每台设备的每个生产过程。此外，公司还开发了一套系统，通过该系统，可以从位置不同的其他工厂去调用日本境内任何一家工厂设备上使用的加工程序。这样可以实现在其它工厂也能灵活生产具有相同质量的相同产品。

骏河精机的销售额平均每年增长超过30%。Takeshi Marui 将这一成功归功于智慧工厂概念的引入以及人工智能（AI）和增强现实（AR）等最新技术的整合。谈及公司的未来目标，Marui先生总结道：“作为一家日本中型企业，我相信我们的企业完全能够证明其具有全球市场竞争的能力。所以我认为，继续采用新技术将是我们能够继续向前迈进的关键。”