工业 4.0 的状态

诺瑞肯的专家采访系列

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工业 4.0 的状态

行业的数字化转型逐渐从想法和概念领域走向工厂车间和铸造厂。在我们特别访谈系列的第二期中,我们将了解工业 4.0 在铸造行业中的发展态势,由诺瑞肯集团的五位专家从不同视角为您阐述铸造厂工艺的数字化。我们的专家是:

Rudi Riedel

Norican Digital 总裁

Rudi 曾任史杰克西的首席执行官和轻金属铸造集团的总裁,于 2017 年开始担任 Norican Digital 的总裁。

他领导专家团队开发工业 4.0 产品,为诺瑞肯的所有四个技术品牌(迪砂、意特佩雷斯高斯、史杰克西和维尔贝莱特)以及他们所服务的客户提供支持,客户期望通过利用工业物联网 (IIoT) 来提高生产效率。Rudi 也曾在 KERN Microtechnik GmbH 和 Georg Fischer 担任高级管理职位。

Nina Dybdal Rasmussen

迪砂产品组合开发副总裁

Nina 于 2005 年加入迪砂,最初担任营销经理,从 2011 年开始担任项目经理,负责从位于丹麦的迪砂技术中心向印度和中国转让技术。

从那时起,Nina 全心投入于产品战略和数字化,因此在 2018 年,她被提升为迪砂产品组合开发副总裁,负责铸造厂设备和数字化解决方案。

Stanislav Venclik

维尔贝莱特产品组合开发副总裁

Stanlislav 的职业生涯(主要使用抛丸设备)跨度超过 20 年,他与世界各地的诺瑞肯同事合作过。

他擅长于应对工程挑战 — 专注于概念工程、产品开发、项目管理以及向中国和印度的维尔贝莱特团队传授知识/技术。自 2017 年起,他就一直在瑞士苏黎世的产品创新中心开发维尔贝莱特产品组合,确保它适合行业和客户需求。

Theodoor van der Hoeven

史杰克西产品开发副总裁

作为研究和产品开发部门的主管,Theodoor van der Hoeven 热衷于推动在整个史杰克西、诺瑞肯和铸造行业实现数字化。

Theodoor 自 2016 年开始担任的职位让他在趋势识别、开发流程以及所有史杰克西新产品项目中处于核心地位。在加入史杰克西之前,Theodoor 曾在 AVL SCHRICK GmbH 和 DAF Trucks NV 工作。他埃因霍温技术大学获得能源技术博士学位。

Carlo Scalmana

意特佩雷斯高斯总裁

Carlo 十多年前加入意特佩雷斯(2008 年)。他认为创新和传统是互补的,并不会产生冲突。

这种热情,加上他的工程背景,使他有助于巩固公司为压铸行业开发创新解决方案的承诺和声誉 — 提供可以轻松可靠的方式解决实际挑战的高质量解决方案。

工业 4.0 这个术语概括了第四次工业革命的潜力,自首次提出到现在已近十年。当最初的大肆宣传过后,工业 4.0 的现状如何?

Theodoor(史杰克西):然而,现在情况表明,让工业 4.0 在现实生活中发挥作用并不像最初的设想那样容易。但市场正朝着正确的方向发展。我们的客户积极要求工业 4.0 解决方案。但最重要的是,人们开始接受云。几年前,甚至是汽车制造商也坚决认为他们绝不会允许云进入他们的运营,现在他们逐渐醒悟过来。这很重要,因为云是大部分工业 4.0 技术的基础。

简言之,当我们谈论工业 4.0 时,我们说的是什么,现在已经很清楚了。这不可能是即插即用的事情,显然,设备制造商不能只是做他们自己的事。我们需要标准化。

铸造行业处于其工业 4.0 之旅的哪个阶段?

Rudi (Norican Digital):我们正处在一个非常有趣的叉路口。我们非常有兴趣,并且有真正的驱动因素促使我们调查和了解工业 4.0 为铸造厂带来的好处。现在的数据非常正确,它被看作是一把钥匙,可以通过以前无法实现或不可行的方式解决生产效率问题。

另一方面,数据也被视为一个风险因素。在欧洲市场尤其如此。云既是推动者,也是障碍。

一种机制,数字应用可使用它来实时收集、监控、挖掘和分析信息,帮助带来真正的业务效益,例如,为拥有多个站点的客户提供一种简单的方法来追踪和比较工艺效率;但客户也因安全方面的考虑而犹豫是否使用该方法。

Nina(迪砂):我们来自世界各地的客户在很大程度上习惯于通过我们已被广泛接受的数字计算机集成制造 (CIM) 平台来收集和处理数据,该平台是整套迪砂造型机的一部分。现在我们正在帮助他们做的是持续优化和开发可将数据转换为可操作见解和价值的新解决方案和服务,利用该数据获得越来越多的价值。

我们的绝大多数客户仍然使用本地解决方案而不是在云端进行。对有些人来说,这是因为与 Rudi 提到的安全问题有关,而对其他人来说,这只是因为在开始使用云之前,还有许多价值有待释放。我想说的是,我们的客户目前大多处于这种状况 — 他们期望奠定良好的基础。使用个别数据系列一点一点地改进其工艺,开始适应处理更多数据或在战略上思考接下来收集什么数据。我们确保我们的产品适用性广,任何客户在其数据驱动之旅的任何时间点都可以来找我们,而且我们可以帮助他们确定最适合的下一步是什么。

数据安全是否将成为进步的障碍?

Rudi (Norican Digital):不会。举例来说,我们目前正在围绕标准化开展大量工作。在数据安全方面,我们从其他行业(例如,网上银行)借鉴了大量最佳实践。

此外,提高生产力和效率的实例(具有可论证投资回报率的项目)数量将开始超过对数据安全的怀疑。尤其是当铸造厂像 Nina 所暗示的那样,已经把在工厂里可以做的事情都做到了极限。

工业 4.0 这一术语最早由德国提出,就像您提到的云问题一样,当涉及到将工业 4.0 变成现实时,这个国家现在是否已成为它自己最大的敌人?

Theodoor(史杰克西):在某种程度上可能是。目前,事情进展缓慢。但另一方面,德国正在开展许多至关重要的标准化工作。关键标准是 OPC UA,这是一个针对设备通信的开放标准。该标准已诞生 10 年,非常适合我们的应用,但是还需要做大量工作(现在仍然在做)来对它进行定制,使其适用于特定工业环境。在这方面,德国真正做到了领先。

是否还有任何其他重要的因素阻碍工业 4.0 实施?

Rudi (Norican Digital):炒作!在几乎无限的可能性周围有太多的噪音,让实际的进展可能看起来不真实。甚至无法实现。炒作有助于突出一些真正有独创性和重要的技术发展,但也会造成不信任。尤其是在铸造工业等非常传统的行业。

另一个问题是,工业 4.0 把工业 IT 部门的世界搞得天翻地覆。数年甚至是数十年来,他们一直专注于隔离防护系统,阻断外部世界的所有联系。云解决方案改变了现状。他们也呼吁文化转变。

以往,IT 团队在数字孤岛方面做了很多工作。当您期望使用数据、数字化和自动化来推动生产改进时,这是个大问题。这是我们看到我们的客户真正专注的事情。我能想到一个特别的例子,让他们的 IT 部门人员亲自与他们的生产团队坐在一起,以便真正了解工艺、需求和存在的机会。这不是一个孤立的例子。

Carlo(意特佩雷斯高斯):我承认炒作会阻碍我们了解基本知识。我们在意特佩雷斯高斯的客户主要是汽车行业的客户,所以防止停机是我们面临的首要挑战。

在开始做所有其他卓越的工作之前,我们使用工业 4.0 技术可以完成的工作是让我们客户的工艺切中要点,让它们非常稳定地不间断运行。这是获得高质量的必要条件 — 也是工艺改进的基础。所以这不是真正的障碍,而是一件很重要的事。

在防止停机的挑战下,我们使用数字化和技术更快解决问题,并为维护团队提供更好的工具(例如,利用增强现实)以使设备保持运转。

Stanislav(维尔贝莱特):我赞同 Carlo 关于工艺稳定性的观点,这是进一步改进的基础,虽然从长远来看安全性可能不是问题,但是目前,客户确实对控制他们的数据仍有顾虑。有了像 NoriGate 这样的产品,我们可以在整个诺瑞肯范围内使用支持云的设备,客户肯定会问“嗯,你们会读取我的数据吗?”。然后我们可以解释已落实到位的技术和合同检查,这些是为防止我们有意或无意访问不该访问的内容而设置的。如果客户有顾虑并提出来,这是好事。这样就会开启对话和打破谬见。

就其他障碍而言,我也认为,作为一个向客户提供解决方案的设备品牌,我们有时候会因为机械方面的东西而分心 — 不利于数字思维。我很确定我在迪砂、史杰克西和意特佩雷斯高斯的同事也会遇到类似情况。过去,我们都在追求我们自己的数字化发展,但是有了像 Norican Digital 这样的资源可以供我们使用,这真的有助于推动数字创新与机械创新保持相同的步伐发展 — 并且让我们可以开始将这两者紧密结合。

在您的各个客户行业中,迈向工业 4.0 的关键驱动因素是什么?

Carlo(意特佩雷斯高斯):对于我们的汽车行业客户来说,关键驱动因素主要有三个:停机时间、可追溯性和可持续发展。

减少意外停机时间并不像听起来那么容易。维护人员是铸造厂中最重要的人员,但他们不可能对每台设备的每个部件都精通,因此我们一直在努力利用技术让我们的专家和解决方案成为现场团队的延伸。通过使用视频通话、增强现实工具和虚拟故障排除指南,我们可以帮助客户的维护人员更快让设备启动并运行。

我们还为我们的设备开发了一个基于 SQL 的监控系统,以便其收集的数据既可以在车间使用,也可以输入到管理系统。这为使用机器学习和数据分析实时提高设备性能铺平了道路。我们当前的目标是提供预测性维护。

说到可追溯性,我知道这是我们都在努力的方向。我们需要跟踪每一个部件并在过程中收集工艺和质量数据。这其中,跨各个工艺步骤的互联性是关键。但这也涉及激光打标和扫描等基本事务。同样,这里的最终目标是跟踪部件故障或质量问题,追溯到该部件生产过程中某个环节参数的变化。将 AI 和数据分析添加到这一组合之后,您就能够不断改进质量,并消除每个环节的工艺缺陷。

Stanislav(维尔贝莱特):从维尔贝莱特方面切入,以及抛丸工艺数据上,抛丸机可以实现间接测定,提供有关流程中的其他部件的见解。操作混合物中的丸料粒度分布变化,除尘器中的尘土成分 — 这些东西意味着可通过某种方法来改进工艺。就像 Carlo 说的那样,设备的互联性在这里作用很大,可加深对过程的相互理解。

Nina(迪砂):具备这种可追溯性还让您可以评估每部件成本,包括能源、材料和人力成本。而且这让我们可以有序地实现可持续发展。节省资源和能源是使用数据和技术的一个主要驱动因素。我们的铸型精度控制器(迪砂 MAC)就是一个很好的例子。它使用在线参数跟踪来防止浇铸未对准或错配的铸型,防止产生废料和节省能源。

您目前正在尝试什么数字化技术?您在哪里取得成功?

Theodoor(史杰克西):我们持续推进工业 4.0。例如,现在,我们的所有设备出厂即已实现工业 4.0 就绪,换句话说,已经准备好以适合的方式生成适合的数据。现有设备可以进行升级,以提供更好的数据。

除了这些基本的准备工作,我们还完成了对 AI 的初步试验,这些测试非常有前景。我们面临的挑战是,数据目前并不具备足够的同质性,无法作为标准来运行 AI。但这种标准化目前正在开发中。然后,AI 将可用于优化工艺和消除错误。它将帮助提高正常运行时间和效率。我们通过 AI 了解到,您需要具备工艺知识才能让它起作用。否则,它将只会生成无意义的结果。

关于现行数字技术的更具体案例 — 我们的 Refill Monitor 就是一个好例子。顾名思义:它监控定量炉的加料高度,以便始终可保持在最优液位水平,因而确保获得最佳定量精度。

这听起来像是一件相当小的事情,但目前这通过可视化检查每个定量炉的指示灯来实现。所以如果您有 12 台定量炉,叉车司机需要驾驶叉车在铸造厂来回运输操作,检查液体金属加料高度并根据需要“补足”。

我们无法预知哪个定量炉在什么时候需要加料,也不知道液态金属的确切数量,空炉或超量加料的风险相对较高 — 这两种情况都会导致计划外停机。

Refill Monitor 拉出那些数据,集中显示数据,然后用于通报再补料时间表,确保维持完全准确的液位,实现高效生产。它可节省时间和资源,而且也更安全。

Carlo(意特佩雷斯高斯):使用来自设备监控系统的数据,我们可以做的一件事情是,确定在每个周期中我们可以关闭液压系统电动机的时间窗口。这听起来像是一件小事,但在高性能压铸机上,这可以节省大量能源。而且如果我们没有从设备数据中获得见解,那么我们几乎不可能做到这一点。

Stanislav(维尔贝莱特):抛丸机的运行较为剧烈和具有破坏性,因此我们的重点始终是最大限度减少磨损和严格管理维护窗口。高磨损也意味着工艺参数会出错,因此状况监控对维护和工艺稳定性都很关键。我们使用工业 4.0 技术来监控振动、丸料状况、粉尘成分分析等。无论如何,很多这方面的工作已经完成,但是在离线情况下完成。所以找到可以在线和实时完成的方法是一项挑战。

Nina(迪砂):还应注意:诺瑞肯的所有人认可和利用数据的力量已经有一段时间。例如,迪砂自 90 年代末就开始为客户提供实时数据收集,使用我们的 CIM 模块监控和报告最佳生产工艺效率和质量的表现。

这为我们的发展壮大奠定了基础 — 开发此原则,看看还有什么其他数据可为我们的客户增加价值;我们可如何基于纠正的工艺数据来优化生产以及使之保持稳定。迪砂铸型精度控制器 我之前提到了我们收集和监控工艺中的关键点的最新例子,以便优化质量和减少废料,并且渠道中还有更多例子,特别是围绕可追溯性的例子。

另外,通过我们的远程监控服务 (RMS) 等解决方案,我们现在提供的服务让我们可以分析复杂的工艺数据,从而实现预测性维护等好处。

Norican Digital 在这当中扮演什么角色?

Theodoor(史杰克西):在 Norican Digital 创立之前,集团中的所有四个品牌都已经开始他们自己的工业 4.0 工作。比如说对于史杰克西(其他品牌的情况也很类似),我们的数字化方法非常注重设备。来自 Norican Digital 的人员更看重设备和整个工艺之间的联系。他们也帮助我们更快创新。例如,在 Norican Digital,我们使用 3 个月的创新周期,处理个别客户的问题,找到解决方案,测试方案,获得客户反馈。

Rudi (Norican Digital):Theo 刚才描述的内容我们称之为我们的蛋糕模型。这真的很简单。我们的诺瑞肯同事请我们帮忙解决特定客户问题;如果解决了这个痛点,可以使他们的业务立产生立竿见影的变化。我们与他们及客户合作制定创新解决方案,测试它,然后检验结果。所有这一切在 3 个月的创新周期内完成。这些是简短、灵活和专注于结果的项目,如果成功,当时当地就可以解决问题,并且帮助我们开发可以推广到我们更广泛客户群的解决方案;如果不成功,我们也没有什么损失。

对我们和客户来说,失败的代价非常低。这是一个将进展分解成可管理且有用的“小块”的过程。

我想补充一下,对于这个方法,我们不能独揽功劳。实际上,我们从林德气体借鉴了重要元素 — 这家公司最早发明工业制冷循环(没有他们的努力,就没有今天的冰啤酒!)。

他们凭借其创新方法屡获殊荣,所以我们花时间与他们交谈,看看我们可以做些什么。这就是我们获得的结果。

Nina(迪砂):该方法为我们带来的好处是,工业 4.0 创新受客户挑战驱动以及由我们的工艺知识提供支持。它催生高度相关和以现实为基础的创新。

物联网顾问对于设计支持数字采用的框架要价很高。但他们无法查看温度曲线下降和理解其含义;无法了解该信息如何(使用适合的数字化解决方案)推动改进。我们具备铸造厂设备和工艺方面的详尽知识 — 这些知识直接来自迪砂、意特佩雷斯高斯、史杰克西和维尔贝莱特的“铸造车间”。