工業(yè)4.0：智能傳感器和云服務(wù)逐步為食品行業(yè)提供附加值

科隆國際食品技術(shù)和機械博覽會將于2018年3月20日至23日舉辦，博覽會的一個核心主題是展現(xiàn)數(shù)字化趨勢對食品生產(chǎn)的影響。智慧工廠即將覆蓋食品行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈，在這些智慧工廠里，機器和產(chǎn)品得以實現(xiàn)自主組織、運行和控制。無論是綠地（Greenfield ）項目還是棕地（Brownfield ）項目，均已逐步向工業(yè)4.0邁進。因此，當(dāng)下的任務(wù)是應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)化挑戰(zhàn)。而解決方案便是使用智能傳感器。

德國什未林（Schwerin）市的雀巢工廠里彌漫著獨特的香氣，人們對這里的一切充滿了好奇——這也難怪，畢竟體驗咖啡生產(chǎn)本身就是一件特別的事。現(xiàn)場的七條生產(chǎn)線和包裝線24小時作業(yè)，預(yù)計在不遠的將來將增加至12條。按計劃，在最終擴展階段，這些生產(chǎn)線每年將生產(chǎn)20億臺雀巢膠囊咖啡機（Dolce Gusto capsules），并提供約十余種口味選擇。雀巢起源于瑞士，目前，該公司已投資2.1億歐元，為德國梅克倫堡-前波美拉尼亞州（Mecklenburg-Vorpommern）的工廠配備了最先進的技術(shù)。每條生產(chǎn)線每分鐘可生產(chǎn)1000臺膠囊咖啡機。其尖端傳感器和稱重技術(shù)確保了強大的灌裝能力。

數(shù)據(jù)云中的機器對機器（M2M）通信

實現(xiàn)過程和診斷數(shù)據(jù)從字段級別到管理級別的傳遞已經(jīng)不是什么新鮮事。如今機器相互連接，以確保整個過程鏈的無縫跟蹤。下一步是實現(xiàn)各個系統(tǒng)模塊之間的實時直接通信——機器對機器（M2M）通信。由于智能工廠由多個分散的生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)成，而這些生產(chǎn)環(huán)境的組成部分各不相同，每個部分都有自己的數(shù)據(jù)源，因此，靜態(tài)信息技術(shù)解決方案在這方面很快就會達到自身極限。如果沒有云計算, 那么便會有越來越多的數(shù)據(jù)無法得到專門的處理和評估。未來的數(shù)據(jù)云將不僅僅停留在管理層面，還將在機房中實現(xiàn)。其核心挑戰(zhàn)是：將生產(chǎn)的虛擬呈現(xiàn)（virtual representation）和生產(chǎn)的“真正”表現(xiàn)進行同步。即使是像雀巢工廠這樣的現(xiàn)代化綠地工廠，在這方面也不符合工業(yè)4.0的認知。

此外，在維護方面，例如預(yù)測性維護（predictive maintenance）方面，機器必須將自身的運作狀態(tài)獨立地反饋給維護人員。智能傳感器系統(tǒng)在此時起到了關(guān)鍵作用。除去壓力、體積和溫度值外，人工的“感覺器官（sensoryorgans）”還將測量振蕩和振動?；诖藸顟B(tài)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過程在很大程度上將實行自我監(jiān)測。然而，這依然不夠。工業(yè)4.0 兼容的傳感器（例如，科隆國際食品技術(shù)和機械博覽會上的那些展品）除了具備系統(tǒng)控制輸出外，還配備了一個接口。這使得它們可以連接到云服務(wù)。

取代嚴(yán)格的系統(tǒng)概念

跨學(xué)科研究項目“Robofill 4.0”充分體現(xiàn)了工業(yè)的發(fā)展過程。來自德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)（Munich Technical University）和德國弗勞恩霍夫工具機械和成形技術(shù)研究所（Fraunhofer Institute for Tool Machines and Forming Technology）的科學(xué)家們的目標(biāo)是實現(xiàn)一個靈活的自動化概念，從而將飲料灌裝至批量1（batch size 1）的水平 ?！癛obofill 4.0”項目的合作方包括Beckhoff（德國倍福自動化有限公司）、Krones（克朗斯公司）、Proleit公司、Yaskawa（安川電機）、Siemens（西門子）、Till和Zimmer，以及德國國家釀酒廠Weihenstephan（唯森）。消費者可通過線上門戶網(wǎng)站直接參與生產(chǎn)過程，編輯飲料信息并選擇容器。此外，在瓶子的獨立設(shè)計方面，預(yù)計未來可實現(xiàn)在瓶子上直接噴墨打印圖案。

Stephan Birle（斯蒂芬·比爾萊）正在慕尼黑工業(yè)大學(xué)負責(zé)該項目的協(xié)調(diào)工作。他所關(guān)注的重點在于分散控制的概念，這個概念負責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)模塊。比爾萊表示，“目前對于中型公司而言，并沒有動態(tài)灌裝概念，動態(tài)灌裝可以在格式和批量大小方面實現(xiàn)幾瓶飲料和個別獨特小樣的靈活生產(chǎn)?！边@正是“Robofill 4.0”項目發(fā)揮作用的地方——隨著灌裝系統(tǒng)的發(fā)展，其信息物理系統(tǒng)（cyber-physical systems）的所有組件均可互相通信，并且通過云技術(shù)進行疊加生產(chǎn)規(guī)劃。專有特性：產(chǎn)品本身有一個虛擬的呈現(xiàn)，它與各個模塊相接觸，使瓶子可以在灌裝過程中實現(xiàn)對自身的獨立控制。

舊系統(tǒng)獲得新自由

配備了人工智能技術(shù)的機器和流程為更靈活的生產(chǎn)創(chuàng)造了先決條件。在理想的典型綠地項目（如什未林市膠囊咖啡機工廠）中，可以從一開始便應(yīng)用現(xiàn)代化傳感器。與食品業(yè)的高產(chǎn)綠地相比，許多棕地工廠的實際情況則截然不同。一些棕地工廠的機器已使用了長達15年之久，并依賴于與智能工廠需求完全不同的基礎(chǔ)設(shè)施。未來，這些機器也可以轉(zhuǎn)化為競爭優(yōu)勢，但需要按照工業(yè)4.0的要求對其進行優(yōu)化。 因此，如何使用現(xiàn)代化傳感器和致動器將現(xiàn)有機器集成到智能流程中，這將成為科隆國際食品技術(shù)和機械博覽會的關(guān)注重點。

在世界最重要的食品飲料行業(yè)供應(yīng)商展會上，觀眾將身臨其境地感受智能工廠，并了解實現(xiàn)這一愿景所面臨的若干挑戰(zhàn)。參展商將展示綠地和棕地系統(tǒng)的各項解決方案，并在2018年3月20日至23日的科隆展會上按照工業(yè)4.0的要求實現(xiàn)流程的數(shù)字化。(劉丹）

會展信息

第三十二屆中國國際塑料橡膠工業(yè)展覽會

CHINAPLAS 2018國際橡塑展將首次移師上海·虹橋·國家會展中心，于2018年4月24-27日舉行。預(yù)計展會面積超過32萬平方米，匯聚全球4000家展商。此次展會不僅規(guī)模上再次取得突破，展覽面積相比2016年擴大逾30%，而且在主題專區(qū)的設(shè)立及劃分上亦將更加精準(zhǔn)與極致，全力打造全球高新科技展示交流平臺，向業(yè)界呈現(xiàn)更為專業(yè)化、高品質(zhì)的嶄新面貌。CHINAPLAS 2018國際橡塑展增設(shè)“3D技術(shù)專區(qū)”和“熱塑性彈性體及橡膠專區(qū)”兩大專區(qū)。順應(yīng)工業(yè)4.0時代個性化、定制生產(chǎn)的重要趨勢與需求，幫助企業(yè)縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本，“3D技術(shù)專區(qū)”將集中展示3D打?。ㄔ霾闹圃欤?，與同期舉辦的“第三屆工業(yè)4.0論壇”交相輝映。