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我们远赴这家企业德国总部,探究其工业4.0洞见和创新思考

黑森林,作为德国最大的森林山脉,不但是著名的旅游胜地,这片肥沃的土地亦孕育了一大批优秀企业。

总部位于德国西南部Waldkirch的西克公司(SICK AG),这家全球领先的传感器生产商,正是黑森林山脉孕育出的一颗璀璨的工业明珠。

1946年Erwin Sick博士创立了SICK,历经73年的发展与积累,从工厂自动化到物流自动化再到过程自动化,SICK 已成为全球极具影响力的传感器解决方案供应商。

西克创始人

随着工业变革的不断推进,工业4.0时代对于传感器技术的依赖尤为突出,作为万物互联互通的眼睛,以及数据信息获取的唯一功能器件,传感器直接影响和决定系统的性能优劣。因此,传感技术可谓是工业 4.0 落地的前提条件,从这一点意义上讲,工业4.0是向传感器时代迈进。

工业4.0仅是一个概念或畅想?工业4.0将带来哪些价值链优化?全透明工厂如何提升效率以及应对面向未来的大规模定制化生产?今年春节前夕,SICK在其公司总部举行媒体日活动,通过公司战略介绍、领先产品和方案展示、创新思考分享、户外技术中心和全新的4.0工厂参观等系列活动,向全球数十家媒体充分诠释其对工业4.0的洞见和创新实践,亦向业界传达出:工业4.0已来,就在此时、此地!

门口

SICK总部一角

“Sensor Intelligence.”让工业4.0 触手可及

“工业自动化和工业4.0恰如硬币的两面,工业自动化是在现有架构上提升效率,而工业4.0则要求更多的数字化内容,需要颠覆性方法。”SICK执行董事会主席Robert Bauer博士指出,“智能化是通往工业4.0的唯一路径。”

SICK董事长

SICK执行董事会主席Robert Bauer博士

Robert Bauer博士透露,早在2004年,西克就提出了智能传感(Sensor Intelligence)这个概念,并将其确立为公司的发展理念。“智能传感创建定制化方案,构筑未来工厂”,在智能传感概念下,SICK目前提供大约40,000种不同的传感器和系统产品。同时,SICK通过包括位置检测、工业安全、分析、流体测量、运动控制传感、工业集成等在内的9大全球业务中心,积极深化其智能传感发展战略。

现场展示

现场展示2

作为工业 4.0 的门户和纽带,而今传感器不仅能收集数据,也能准备数据并将其进一步处理成信息。也就是说,传感器不仅仅能够“感知”,它们也开始“思考”了,SICK将其称之为“工业4.0使能技术(I4.0 Enabler Technology)”,这包括智能传感器、传感器集成网关、室内外定位、深度学习和SICK AppSpace。

在活动现场的展示区域,工业4.0使能技术正是一大重点。以智能传感器为例,凭借智能任务(Smart Task)功能,智能传感器在进行产线物料尺寸、间隙和速度的快速检测的同时,可以根据内置的相关参数在传感器端自主判断,无需将数据反馈到上一层控制器即可执行对应的操作,极大提高效率。智能传感器的关键是在传感器中使用嵌入式微控制器单元(MCU)来处理各种智能任务,以及可编程性,而且可以通过IO-Link与PLC通信,SICK将其智能传感器的工作视为传感器级别的边缘计算。

智能传感器演示

智能传感器演示

对于数字化工厂目前应用较广的协作机器人和AGV/AGC,SICK同样展示了其独步技术和完整方案,包括机器人视觉定位、安全防护、臂端工具和位置反馈,以及AGV导航中所用到的SICK磁导航传感器MLS和荧光导航传感器OLS。根据SICK的说法,汽车制造商戴姆勒已开始在其美国、欧洲和中国的工厂大量使用这些AGV传感技术。

机器人方案演示

机器人方案演示

在AI人工智能方面,利用深度学习技术拓展传感器的应用,SICK组建了一支专业团队负责这一方面的研究工作,同时与相关机构、大学积极合作,成果渐显。在一个现场展示的具有深度学习算法功能的相机解决方案中,使用大量图像训练的传感器能在瞬间判定对象属性。中华工控网记者随便画了一张图片,系统即判断有98%的可能这是一栋房子。据了解,在此训练的基础上,该方案正在实施学习木材行业的试点项目,未来将扩展到更多的人工智能应用。

深度学习

SICK在人工智能方面的投入

2016年SICK发布了一项重要产品——SICK AppSpace。这是一个面向最终用户的应用程序开发计划,允许他们通过该平台为任何类型的传感器开发自定义应用程序,为工业4.0应用打造一个真正开放的软件平台和生态圈。正是通过SICK AppSpace进行编程,SICK的Ranger3 3D高速相机系统能够快速而精准地检测速度高达120公里/小时火车的特定点,目前也只有SICK的视觉系统能实现这一功能。

4.0 NOW Factory打造未来工厂样本

SICK工业4.0高级副总裁Bernhard Muller表示,SICK从两个不同的角度解读工业4.0:一方面,是作为工业4.0基础的各类传感器应用及其带来的好处;另一方面,是SICK作为领先的传感器制造商对工业4.0的自身实践。

他认为,工业4.0的关键是数据,工业4.0带来的影响体现在以下几方面:快速响应、个性化、数据互联、价格对比以及效率。为实现个性化大规模定制生产,工业4.0系统有四大设计原则:互联、透明、柔性以及快速的去中心化决策(decentralized decisions)。

SICK位于弗莱堡的全新4.0 NOW Factory,正是其在深刻理解这些原则的基础上打造的一个未来工厂实践范本。

4.0 NOW工厂

4.0NOW工厂2

SICK 4.0 NOW Factory

该工厂在2018年第二季度投入使用,工厂的所有生产单元互联互通,生产流程全透明化。多台AGV和操作人员紧密配合完成不同生产单元之间的物料配送及成品运输, 自动化操作与手动工作一起执行,兼顾了效率和投入。工厂所有的订单信息、设备信息和生产信息汇总到云端的生产绩效管理系统,该系统为分析过程和生产数据提供独家见解。一方面,它通过在线分析来显示哪里有更多流程效率优化的空间以及根据订单优先级动态调整,极大提高订单的交付灵活性和速度。另一方面,它揭示了如何使用预测性维护分析以及如何有效地规划和实施来防止机器故障。此外,SICK新一代产品的模块化设计,也使得高达50万种的大规模个性化生产成为可能。

创新的三大基石:战略、架构、文化

在Robert Bauer博士阐述的“独立”、“创新”和“领先”公司理念三大关键词中,“创新”无疑是其中的重要组成部分。

SICK 的历史就是一部成功的发明史和创新史。从最早发明的防护光幕、光电装置,到今天种类数以万计的传感器产品,SICK一直屹立时代潮头的最重要原因,就是坚持不断创新。每年,为了满足行业需求变化,SICK将其年销售收入的12%用于研发,2017年的研发支出大约1.7亿欧元,全球研发人员接近1,200人,持有专利超过3,000项。

谈及SICK如何保持创新,SICK组织和人力发展负责人Anne Hegemann女士表示,在促进组织创新方面SICK有三大基石:战略,架构和文化。

创新三大基石

在战略方面,以发明起家的SICK将创新视为安身立命之本,在公司理念、研发所投入的资源以及专利数量上面,无不体现了这一点。在架构方面,SICK提供适应性和可扩展的结构和方法框架,将创新转化为概念,并推动走向市场成熟。而在创新文化方面,SICK赋予员工决策权,促进跨职能、自组织协作,并及时分享信息。尤其特别的是,SICK强调员工的心理安全是成功实施创新的先决条件,允许失败,通过构建服务型领导力来支持团队创新并最终取得商业成功。

在创新实践方面,SICK进行了一系列布局。比如,2018年中,占地3500 平方米的SICK户外技术中心(Outdoor Technology Center)正式启用,这是SICK为积累智能传感技术在户外实际应用数据,为产品研发提供有效支持及改进而设。目前,该中心目前涵盖了工业及农用自动驾驶车辆的监测和防撞方案、交通系统方案、火车站及铁轨交通安全方案、周边安防方案、多维传感器长期测试、长距离测量传感器测试、编码器和电机反馈系统长期测试这七大领域。

户外技术中心

SICK户外技术中心

此外,为了进一步推动工业4.0向前迈进,SICK在工业4.0基础架构、客户服务和项目应用等方面进行了一系列的创新尝试,目前启动了14个初创项目(start-up initiatives),其中就包括室内定位(indoor localization)项目。

依托包括带UWB定位功能的SICK TDC-E网关、标签等产品和SICK Localization Cockpit分析工具,客户得以评估大量数据,并且可以在工厂流程或物流运输中显示操作区域,这使得管理复杂的物流网络、创建透明度和确保快速交付成为可能。通过这一全新的室内定位产品组合,SICK向工业4.0又迈出了一步。

室内定位

室内定位产品组合

也正是SICK的集成方案及其对工业4.0的创新思考和实践,将前所未有的智能传感力量融入一众行业,让工业4.0关键所在,逐一实现。

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