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汽車轉(zhuǎn)向柱軸是非常敏感但很重要的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組件。因此，對(duì)這一產(chǎn)品的生產(chǎn)具有很高的要求。LCA自動(dòng)化集成系統(tǒng)股份公司總部位于瑞士阿福爾特恩阿爾比斯（Affoltern am Albis），是一家擁有多年經(jīng)驗(yàn)的特種機(jī)器制造商，特別是生產(chǎn)針對(duì)汽車行業(yè)的設(shè)備。LCA其中一個(gè)核心生產(chǎn)領(lǐng)域是轉(zhuǎn)向組件生產(chǎn)，供應(yīng)給幾乎所有的歐洲汽車制造商。負(fù)責(zé)項(xiàng)目規(guī)劃和控制工程的Rainer Polzl介紹道：“我們交付交鑰匙裝配系統(tǒng)，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)直到建造和調(diào)試。這包括機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及電子元器件、控制技術(shù)和軟件。我們理念的一個(gè)重要部分就是與我們的客戶密切合作，只有這樣，我們才可以靈活地應(yīng)對(duì)所有需求——如全自動(dòng)或半自動(dòng)過(guò)程，或者精益管理理念，并以優(yōu)化方式實(shí)施。例如當(dāng)前的轉(zhuǎn)向柱滑動(dòng)接頭裝配線，它不僅需要高效運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還需要保持較高的精度水平。畢竟，在正面對(duì)撞中，方向盤和轉(zhuǎn)向柱的正確壓縮變形對(duì)于汽車駕駛員和乘客的生存來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。”

PC 控制技術(shù)具有良好的可升級(jí)性和開放性

LCA公司自2000年起就使用Beckhoff基于PC的控制技術(shù)。Rainer Polzl從一開始就參與了進(jìn)來(lái)：“一開始，使用我們的專用硬件和軟件。然而，由于客戶對(duì)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的要求越來(lái)越高，因此我們?cè)?999年決定進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這些都是選擇Beckhoff的重要原因，包括廣泛的、可升級(jí)的開放式產(chǎn)品系列，工業(yè)PC技術(shù)的高性能，以及公司繼續(xù)創(chuàng)新的能力。對(duì)我們來(lái)說(shuō)重要的是，PC控制具有很高的靈活性，并集成了協(xié)調(diào)軟件和硬件，直到 I/O級(jí)。該技術(shù)在橫向和縱向集成方面也有很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橄到y(tǒng)開放性便于將我們的機(jī)器集成到最終用戶的互聯(lián)裝配線中，并與他們的MES和ERP系統(tǒng)通訊。”

LCA自動(dòng)化集成系統(tǒng)股份公司的轉(zhuǎn)向軸裝配線的控制系統(tǒng)一直都是基于 PC 的。由于 PC 控制技術(shù)具有良好的開放性，它可以輕松集成到生產(chǎn)線和 ERP 環(huán)境中

另一方面， LCA公司通過(guò)它充分利用PC控制技術(shù)的靈活性和性能。由于專用軸和工藝控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，提升的唯一方法是逐漸向全PC控制解決方案遷移，正如Rainer Polzl解釋道：“由于PC控制的開放性，我們能夠讓它與我們自己的運(yùn)動(dòng)和過(guò)程控制同時(shí)運(yùn)行，然后我們通過(guò)PROFIBUS將它們輕松集成。在不斷發(fā)展的Beckhoff系統(tǒng)支持下，如以高性能處理器的形式或通過(guò)引入集成式、超高速EtherCAT，直到I/O端子模塊，我們最終能夠在2010年全部淘汰我們的老系統(tǒng)。”

采用靈活的控制技術(shù)的復(fù)雜裝配線

LCA公司最近開發(fā)的轉(zhuǎn)向軸裝配線面積約為120平米，整條線都使用PC控制技術(shù)。生產(chǎn)過(guò)程在與客戶密切合作下實(shí)施。PC控制技術(shù)具有可精細(xì)擴(kuò)展和模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，因此在應(yīng)用中具有高度靈活性，實(shí)踐證明在這一過(guò)程中十分有益。Rainer Polzl繼續(xù)說(shuō)道：“高度重視客戶需求是LCA自動(dòng)化公司的特點(diǎn)之一。我們特別短的開發(fā)時(shí)間只能通過(guò)在用戶有最終產(chǎn)品原型的階段開始進(jìn)行機(jī)器設(shè)計(jì)才能夠?qū)崿F(xiàn)。最終產(chǎn)品的連續(xù)優(yōu)化必須與相應(yīng)的機(jī)器設(shè)計(jì)調(diào)整同時(shí)進(jìn)行。靈活的控制技術(shù)為這類修改提供了最佳支持，它可以采取附加工藝步驟或新的軸配置形式。”

LCA 自動(dòng)化集成系統(tǒng)股份公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目規(guī)劃和控制工程的Rainer Polzl（左）和總經(jīng)理 Christoph P. Rennhard 正在檢查裝配結(jié)果

在這一方法基礎(chǔ)上，公司能夠在僅僅8個(gè)月時(shí)間內(nèi)就實(shí)施了整條轉(zhuǎn)向軸裝配線。該裝配線有三個(gè)手動(dòng)‘進(jìn)給站’，每個(gè)組件都放在全自動(dòng)輸送系統(tǒng)的工件搬運(yùn)機(jī)構(gòu)上。搬運(yùn)機(jī)構(gòu)隨后經(jīng)過(guò)每個(gè)加工站。在其中一個(gè)工作站，管狀原料被壓制和成型，在這之前，它與其它組件連接，給它加潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油。在每個(gè)加工站，要對(duì)尺寸精度和功能進(jìn)行檢查。例如，需要對(duì)所有所需的部件進(jìn)行檢驗(yàn)是否符合熱加工中規(guī)定的力。這樣可確保工件質(zhì)量非常可靠，并識(shí)別出廢品。然后將相應(yīng)的信息分配給具體的工件搬運(yùn)機(jī)構(gòu)。復(fù)雜的最終檢驗(yàn)在一個(gè)測(cè)量站中完成，它也是LCA專業(yè)知識(shí)中最重要的部分，Rainer Polzl解釋說(shuō)道：“一方面，汽車轉(zhuǎn)向組件必須無(wú)背隙，另一方面，連接不能太緊，否則會(huì)在發(fā)生事故時(shí)妨礙‘伸縮’。大約三年前，我們將這一需要豐富專業(yè)知識(shí)的測(cè)試從專用控制系統(tǒng)遷移到基于PC的系統(tǒng)中。”

據(jù)Rainer Polzl所述，現(xiàn)有的系統(tǒng)也從PC控制技術(shù)的性能中得到越來(lái)越多的好處：“很多系統(tǒng)在我們客戶的設(shè)備里已經(jīng)可靠運(yùn)行了有20年，甚至更久。為了在不延長(zhǎng)生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間的前提下對(duì)這些機(jī)器進(jìn)行現(xiàn)代化改造，我們用基于PC的系統(tǒng)仿真了我們先前使用的控制組件。這樣，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)甚至沒(méi)有‘注意’硬件已經(jīng)使用先進(jìn)的組件進(jìn)行了升級(jí)。這讓我們能夠一個(gè)一個(gè)地更換不同的模塊，從而逐漸替換現(xiàn)有的硬件。由于生產(chǎn)的產(chǎn)品類型的種類增多，控制軟件變得過(guò)于復(fù)雜，因此需要直接更換。上述方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)仿真硬件，可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的軟件。在升級(jí)改造各個(gè)機(jī)器模塊時(shí)，我們也從各種過(guò)于PC結(jié)構(gòu)型式中獲益。模塊可以在一開始就使用CX系列緊湊型嵌入式控制器靈活實(shí)施。控制柜式工業(yè)PC在最終需要替換系統(tǒng)的‘心臟’時(shí)就非常適用。這一模塊化性和多樣化性非常適合我們的方案。”

目前的轉(zhuǎn)向軸裝配線使用四臺(tái)采用Intel? Core?2 Duo處理器（2.53 GHz）的控制柜式工業(yè)PC C6930，每臺(tái)PC連接一個(gè)15英寸的CP7902控制面板。其中一臺(tái)PC用作主站，例如，用于傳輸過(guò)程數(shù)據(jù)和連接ERP級(jí)。其它工業(yè)PC控制裝配線的內(nèi)部工藝。復(fù)雜的工藝包含了1000多個(gè)I/O，據(jù) Rainer Polzl所述，在本地通過(guò)防護(hù)等級(jí)為IP 67的EtherCAT端子盒實(shí)施，特別是在需要記錄模擬量數(shù)據(jù)時(shí)。其它組件包括18個(gè)伺服軸，它由AX5000系列伺服驅(qū)動(dòng)器和AM3000系列伺服電機(jī)構(gòu)成，并通過(guò)TwinCAT NC I控制。EtherCAT用于高性能通訊，它完美地整合到PC控制系統(tǒng)中，正如Rainer Polzl證實(shí)的那樣：“由于具有出色的系統(tǒng)集成性，TwinCAT能夠優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問(wèn)。因此，后續(xù)的擴(kuò)展可以比使用第三方軟件更容易實(shí)施。”

未來(lái)創(chuàng)新機(jī)遇

對(duì)于未來(lái)項(xiàng)目，Rainer Polzl看到了更多的創(chuàng)新潛力，這都要?dú)w功于基于PC的控制技術(shù)。例如，軟件現(xiàn)在已經(jīng)更新成TwinCAT 3：“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，主要好處是能夠使用C/C++作為編程語(yǔ)言，因?yàn)槲覀儗?duì)于這一編程語(yǔ)言擁有多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)嵤?fù)雜的功能。C編程作為工藝不可或缺的一部分，能夠快速、輕松地集成這些所包含的功能，如用于高精度同步的液壓軸。”

四臺(tái) C6930 控制柜式工業(yè) PC — 每臺(tái)配備一個(gè)電池組和 UPS— 構(gòu)成裝配線控制系統(tǒng)的核心

緊湊型設(shè)計(jì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)技術(shù) —這里是一臺(tái) AM3000 伺服電機(jī)— 和用于直接采集分布式工藝數(shù)據(jù)的 EP 系列 IP 67 I/O 端子盒（圖片中間）實(shí)現(xiàn)

Rainer Polzl也看到了先進(jìn)的多點(diǎn)觸控控制技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn)，特別是與CP-Link 4單電纜技術(shù)連接以進(jìn)行顯示。與標(biāo)準(zhǔn)化市場(chǎng)（如汽車行業(yè)）相比，愈小的目標(biāo)市場(chǎng)（如醫(yī)療或者軌道行業(yè)）在這方面具有更加開放的趨勢(shì)。多點(diǎn)觸控為機(jī)器用戶在操作參考和安全方面帶來(lái)了重要的改進(jìn)和提高。關(guān)于這一點(diǎn)，機(jī)器安全話題也列在了Rainer Polzl的開發(fā)日程安排中：“除了引入TwinCAT 3，我們還將將我們以前單獨(dú)實(shí)施的安全解決方案遷移到Beckhoff系統(tǒng)中。”

新聞

三部門聯(lián)合發(fā)布《發(fā)展服務(wù)型制造專項(xiàng)行動(dòng)指南》

日前，工業(yè)和信息化部聯(lián)合國(guó)家發(fā)改委和中國(guó)工程院共同發(fā)布《發(fā)展服務(wù)型制造專項(xiàng)行動(dòng)指南》，提出到2018年基本實(shí)現(xiàn)與制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略進(jìn)程相適應(yīng)的服務(wù)型制造發(fā)展格局。工信部產(chǎn)業(yè)政策司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，這是推動(dòng)服務(wù)型制造發(fā)展的指導(dǎo)性文件，也是《中國(guó)制造2025》規(guī)劃體系中11個(gè)指南之一，將引導(dǎo)制造和服務(wù)融合發(fā)展，加快制造業(yè)從生產(chǎn)型向生產(chǎn)服務(wù)型轉(zhuǎn)變。

服務(wù)型制造是制造與服務(wù)融合發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。在這種形態(tài)下，制造業(yè)企業(yè)通過(guò)創(chuàng)新優(yōu)化生產(chǎn)組織形式、運(yùn)營(yíng)管理方式和商業(yè)發(fā)展模式，不斷增加服務(wù)要素在投入和產(chǎn)出中的比重，從而實(shí)現(xiàn)以加工組裝為主向“制造+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，從單純出售產(chǎn)品向出售“產(chǎn)品+服務(wù)”轉(zhuǎn)變，有利于延伸和提升價(jià)值鏈，提高全要素生產(chǎn)率、產(chǎn)品附加值和市場(chǎng)占有率。

《行動(dòng)指南》提出到2018年基本實(shí)現(xiàn)與制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略進(jìn)程相適應(yīng)的服務(wù)型制造發(fā)展格局，這一格局意味著創(chuàng)新設(shè)計(jì)引領(lǐng)作用進(jìn)一步增強(qiáng)、協(xié)同融合發(fā)展水平進(jìn)一步提高、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)支撐能力進(jìn)一步拓展。具體來(lái)看有一系列量化指標(biāo)，包括要培育50家服務(wù)能力強(qiáng)、行業(yè)影響大的示范企業(yè)；支持100項(xiàng)服務(wù)水平高、帶動(dòng)作用好的示范項(xiàng)目；建設(shè)50個(gè)功能完備、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的公共服務(wù)平臺(tái)；遴選5個(gè)服務(wù)特色鮮明、配套體系健全的示范城市。

《行動(dòng)指南》強(qiáng)調(diào)“市場(chǎng)主導(dǎo)，政府引導(dǎo)”，鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)自身實(shí)際，在資源利用、生產(chǎn)組織、經(jīng)營(yíng)管理和商業(yè)模式等環(huán)節(jié)全面優(yōu)化升級(jí)。而政府主要從營(yíng)造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，提供公共服務(wù)等方面開展工作。

《行動(dòng)指南》以價(jià)值鏈為主線，針對(duì)服務(wù)型制造對(duì)價(jià)值鏈前、中、后各環(huán)節(jié)的提升作用，提出了四項(xiàng)行動(dòng)。其中，設(shè)計(jì)服務(wù)提升行動(dòng)聚焦前端的研發(fā)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，制造效能提升行動(dòng)聚焦中端的制造環(huán)節(jié)，客戶價(jià)值提升行動(dòng)聚焦后端的營(yíng)銷和售后等環(huán)節(jié)，服務(wù)模式創(chuàng)新行動(dòng)則是一項(xiàng)開放式的行動(dòng)，著力引導(dǎo)制造業(yè)企業(yè)以其核心生產(chǎn)要素為基礎(chǔ)，創(chuàng)新服務(wù)模式，在更大范圍整合金融、人才和技術(shù)資本，提供更加系統(tǒng)、更加專業(yè)的“產(chǎn)品+服務(wù)”，打造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年9月刊