通过倍福基于 PC 的控制技术实现橱柜生产中的最大数据透明性
在柏丽橱柜公司的现代化工厂里，每一个柏丽厨房家具的基本部件都被精心制造并贴上独特的条形码，这些条形码承载着每一件家具的所有必要信息。位于德国东威斯特法伦州威尔市的两家工厂，每年生产量超过58万套橱柜，使其成为了欧洲最大的橱柜制造商之一。
这里的生产特色在于，尽管是批量生产，却能同时满足客户的个性化需求。得益于Beckhoff基于PC的控制技术，柏丽实现了生产数据的通用透明性，使得在数量为1的批量生产中也能灵活、高效地提供个性化的橱柜，完全符合工业4.0的理念。
每天，约有2600套整体橱柜从柏丽的工厂出发，最终到达客户手中。这些橱柜的制造过程有着极高的工艺要求。柏丽的技术总监Martin Henkenjohann指出：“即便是面对最特殊的市场需求，我们也能根据客户的意愿进行生产。”为了实现这一点，公司自1990年代开始便致力于保持整个生产过程中所有部件和生产数据的透明性和通用性。
工业4.0要求整个工艺过程具备实时数据。在柏丽，这意味着从一件家具贴上包含所有必要信息的条形码标签开始，实时跟踪整个工艺过程。例如，在一个厨房落地橱柜上，这个条形码标签会带领它从匿名的预制阶段移动到与订单相关的生产区域。在这里，关于机器上的进一步加工步骤的生产信息与详细的物流信息同样重要，如装货时间、卡车信息和送货地址。
每台加工机器都会扫描这个条形码，并从中央Oracle数据库或Web服务检索相关的机器数据。这种透明性使得每天生产2600套个性化的橱柜成为可能。公司提供了88种不同的门板设计作为基础，每种设计后面都有多达250个不同的选项。从门板的样式到配件、把手或面板型号等都可以定制，打造出各种落地橱柜、壁柜和立式橱柜。
生产过程的规划与控制同样出色。生产过程通过时间单位进行控制，并按日期排列，所有的部件必须在正确的时间从共9个装配线进入装货流水线。这使得每套整体橱柜——包括柜体、电器和附件——都能按时装到正确的卡车上。Martin Henkenjohann解释：“调度部门在计划交付橱柜前仅短短四天就定下生产计划，因此产能利用率必须非常灵活。”
PC控制的魅力：柏丽橱柜的开放高效之旅
Beckhoff公司的销售经理Dieter Grossekatthofer清晰地阐述了一个观点：“通过使用基于PC的控制技术，以及为众多不同加工工艺量身定制的设备，我们的机器覆盖面极广。”例如，钻孔优化程序通常计算出一个可以同时钻出最多孔的序列。当产品发生改变时，根据具体情况，连续钻孔可能会产生更佳效果，比如精准驱动到中间涂胶位置。这些功能使机器能够优化配置，实现最大的生产灵活性。
在1990年，柏丽橱柜就开始孕育数据透明性的想法，以满足日益增长的生产需求。从一开始，选用基于PC的控制技术就是明确的决定。Martin Henkenjohann表示：“没有PC控制的开放性和高性能，我们异构的生产环境要实现通用数据存储几乎是不可能的。”多年来，柏丽与Beckhoff专业合作伙伴保持着密切且富有成效的合作。整个系统非常灵活，具有可持续发展性，轻松应对不断变化的需求。
每一个部件都通过独特的条形码明确分配给对应的厨房家具。通过Beckhoff的控制技术，以及与柏丽合作开发的Oracle数据库，ERP和设计软件之间建立了一个紧密的中央链路，满足了历史增长和相应的异构生产景观要求。这一技术飞跃，按照Beckhoff的网络和系统专家Matthias Gehle的说法，是在1996年引进了基于Windows的TwinCAT自动化软件后实现的。有了TwinCAT，整个系统不再需要由单一的控制计算机完全控制。现在，可以连接多达7台工业PC，用于多台钻孔机、分配系统以及额外的加工站。大型生产单元以这种方式创建，使得设备类型标准化，如一个立式橱柜装配线或抽屉单元。对于每一台这类设备，都可以提供一个预先定义的定制化TwinCAT应用程序，只需简单的参数设置。这不仅轻松地将现有知识传输到所有设备中，还使得软件工程更加高效。
在整个订单相关的生产序列中，不仅是机器信息，还有关于家具部件生产状态的信息，都可以通过Beckhoff的控制面板和面板型PC进行检索。Dieter Grossekatthofer认为，设备的模块化是TwinCAT的另一个优点。个性化的功能模块可以创建，例如用于侧面或底部区域或钻孔单元。这在调试期间是一个巨大的优势，因为这些模块可以单独调试，然后事后简单地组合在一起，大大缩短了调试时间，便于对柏丽生产景观不断进行现代化改造。
柏丽在其两个生产工厂普遍采用Beckhoff的PC控制技术，从EtherCAT I/O系统到控制柜式工业PC和面板以及TwinCAT PLC/NC。即使是采用传统PLC技术的旧机器也可以通过基于PC的控制技术集成。Matthias Gehle总结道：“尽管机器种类繁多，我们也能实现一个同构数据流。数据保存在柏丽中央数据库中，与这一数据库进行通讯的专用高级语言应用程序为各自的设备控制器提供适配信息。这是不断提高生产效率的关键所在。”
展望未来，柏丽正朝着工业4.0时代迈进。虽然这个概念将在未来10到20年内全面实施，但柏丽已经在很大程度上实现了它。Martin Henkenjohann看到了进一步提高产能潜力的中短期机会：“我们正在测试RFID和RTLS（实时定位系统），以更清晰地识别家具并提供所有必要的信息。我们的生产控制也将受益于先进的TwinCAT 3技术和多核工业PC技术。”在订单相关的整个生产链条中，无论是机器信息还是家具部件的生产状态信息，都能通过Beckhoff的控制面板和面板型PC一览无余。
谈及创新潜能的实现，Martin Henkenjohann 指出，由德国工业 4.0 “尖端集群”“it’s OWL”所推动的两个研究项目，正是Beckhoff集团领导下创新力量的体现。Beckhoff 的研发项目经理Dr. Ursula Frank详细阐述了“ScAut”项目的目标——创建一个用于开发和运行自优化智能机器和系统的科技自动化平台。经过初步测试应用，我们预期能够实现显著的节能效果，生产效率也将得到显著提升，同时维护成本大幅下降。这些实实在在的经济效益，仅仅通过实施科技自动化功能，如先进的执行状态监测和电力监控即可实现。而创新项目“efa”（极速自动化），则致力于提升控制技术的性能表现。XFC极速控制技术将在大型复杂项目中得到应用，并逐步推广至整个生产工厂。其中涉及的议题包括优化周期时间、充分利用多核处理器的全部潜力等。特别是借助efa项目，Martin Henkenjohann预计计算能力将大幅提升，使生产过程能够实时映射得更加精准，从而进一步提高生产过程的透明度。
针对家具行业的解决方案将实现通用数据透明性，即使生产批量数量为1，也能通过高效的批量生产生产出多样化产品。而PC控制结构中的TwinCAT开放、灵活的自动化软件以及先进的PC控制技术的结合，完美实现了工业4.0的理念。