从单项发展到整体发展

作者:Stefanie Michel 文章来源:MM《现代制造》 点击数:497 发布时间:2017-08-23
空气压缩机行业的工况监测以及向高端系统的集成,在工业4.0这个概念提出前就已经做到了标准化,然而随着新技术以及更好的软件的发展,怀揣着拓展新思路的勇气,我们可以看到各种子系统的发展逐渐融合到了一起,正向工业4.0迈进。
从单项发展到整体发展

智能化?网络化?数据驱动服务器?所有这些工业4.0概念所包含的问题,对于Boge来说都不难解决,这家压缩机制造商来自Bielefeld。这些问题普遍存在于空气压缩机行业,特别是服务器驱动的相关问题。企业负责人Thorsten Meier作出了解释:“通常只有在压缩空气没有了的时候才会引起大家注意。为此,我们很早就开始思考如何能让企业自身和用户尽可能准确地掌握设备状态。”只有这样才能及时判断机器是否处于最佳运行状态或者是否需要进行维护。

图1  只有勇于推翻旧的想法,才有可能出现新的设计,如HST系列的55、110和220 kW的空气压缩机

为了能够印证这个观点,企业必须认识和了解自己的产品,Boge通过垂直整合做到了这一点(图1)。多年来Boge使用的设备控制装置和高级控制系统均由自己生产制造。Meier说:“我们作为生产商最清楚何种设备工况是大家所期待的。我们也在试图利用一行一行的编码来反映这些状况,并将这些信息提供给设备和高级控制装置。”将资源放入编程和软件对于机械制造商Boge来说并不具有革命性的意义,而大家对以上这些问题的认识度提高以及对控制技术和分析软件编程人员需求的增长是前所未有的,这一点与客户所反映的状况是相符的。

垂直整合的最佳终端产品

Boge公司不仅在软件编程方面经验丰富,而且在技术方面也已经深入到了各专业领域。原因很简单,有些组件对最终产品的性能影响很大,然而至今为止市场上还没有生产出能够满足各项要求的组件制造商,所以Boge需要自己进行研发,当然研发过程中也经常会遇到需要外部帮助或是展开合作的情况,例如“it's OWL”。

对于空气压缩机专家来说以数字数据为基础的服务器方案也许并不陌生。正如Meier所述,早在15年前服务器技术人员就已配备了笔记本电脑,用以检索设备的“生命档案”。同样在技术上也早已实现对设备数据的远程监控以及自我分析记录,并由此启动服务器。这样一来,我们便可以看到一个时间拼图,但是并不是该拼图中的每个自然发展过程都会被认为是在向工业4.0迈进。截止目前为止,这些服务器的使用率远不如人们所想的那样高。Meier说:“我认为我们在这方面走在了时代的前端。”

图2  设计理念创造不同:空气传动轴能使整个HST系统在无油的状态下工作

大家已经慢慢的对Boge的产品、组件和软件有了比较全面的了解,也只有这样才有可能研发出全新的设计方案,并将真正的创新产品投放到市场。例如为生产无油压缩空气而研发的高速涡轮压缩机(HST)(图2)。Meier还说道:“如果放在两年前,空气压缩机行业有人说能够做出比市面上更小,更安静、更有效同时还更经济的设备生产无油压缩空气,没有人会相信。”

空气传动轴的与众不同

空气传动轴的研发持续了两年,该研发过程并不是一帆风顺。最初Boge在技术方面走错了方向,导致研发工作陷入了僵局,最后大家决定将传动轴技术领域定为研发方向,并把空气轴承作为重点研发对象,只有如此才能真正脱颖而出。尽管磁性轴承技术会抬高成本,而且操作复杂度高,但也正因如此才能使轴承保持高效、低维护且无油。此外,还利用变速永磁电动机成功研发出了一套体积非常紧凑而高效,且抗磨损的系统。

通过该新产品,Boge再次展示了系统加工能力:除了控制装置外,就连电动机和变频器也均在公司内部进行研发和生产。各个组件的组合对最终产品具有重要意义,因为所有这些组件都会相互配合,并严格地按照使用目的被优化。例如自主设计的变频器仅仅为了驱动电动机,反之,其他的变频器则不可能如此轻松地驱动此电动机,因为我们自己设计的变频器是智能化的,能自动与电动机匹配。Meier解释说:“我们制造电动机不是出自于对机械制造的兴趣,而是因为市场上找不到我们所需要的。这样一来我们便只有两种选择,要么为自己寻找一个研发伙伴,要么就自己做。”

控制软件也是极其重要的,因为它必须尽可能智能地操控这个由两个电动机、两个变频器和三级压缩机构成的完整系统。如今控制技术已经发展到了一定程度,它可以使设备从一开始就避开某些状况,但这些只有在已经对自己产品有了一定的了解,积累了多年的经验的情况下才有可能实现。谁能解决问题?超过哪个临界值需要发出警告?又例如24℃是否对设备有益?又或许是只有在某些特定条件下此温度才对设备有益?针对这样一些问题,无论是工作人员还是客户都能够根据自己多年的经验进行判断,然而现在则必须将这些经验知识融入到软件中去,Boge也还在实践当中。

在高速涡轮压缩机HST的研发过程中出现了许多与工业4.0有关的问题。HST通过智能设备提供了进行工况监控所需的所有条件,然而这种方法在其他设备上还只是可选项而已。当然决定权最终还是掌握在客户手中,例如是根据不同需求自行记录数据,还是由Boge来进行远程监控和状态监测。到目前为止HST用户数量增长非常缓慢,但是现在已经有越来越多的客户开始咨询HST相关问题。

当我们用相互协调且高效的组件来驱动设备并对其工作状态进行监控时,能够对系统效率展开深入研究。从一开始设备的设计,再到变频器,之后根据应用情况来优化设备的服务,这些方面都还存在着巨大的发展潜力。只有同时拥有好的技术和适用的系统才有可能获得最高的效能收益。Boge试图在设计阶段就根据这些要求来设计设备。针对现有的设备则通常需要测量出其对压缩空气的需求量。为此,Boge正在设计压缩空气系统,并针对应用情况对其进行大力优化。

适用的系统

现实状况是公司及其需求都在不断变化。最初测出的压缩空气需求量将不再适用,此时要使设备再次回到最佳工作状态,就必须更换整个系统。Boge想要另辟蹊径,因为新的设备能够对当前工作状态进行记录和评估,并迅速发现压缩空气需求量的变化,接下来压缩空气专家便能够针对当前的压缩空气需求量为用户制定出最佳的设计方案,例如仅仅只需给电动机替换上优化后的叶轮就可以立刻实现节能。Boge建议如果想要真正地推动用户进行更新换代可以免费提供这样的电动机,但在一定时间内只能达到一半的节能效果。

这也是工业4.0的一部分,如今没有机器智能,那么对数据进行分析几乎不可能。Meier认为这将迈向一个崭新的未来:“在我看来这是未来市场发生变化的地方,10年之后再次谈到这一话题时,我们将告别传统的空压站采购。”

多年来Boge已经实施了许多单项方案。这些方案一部分是必需实施的,一部分是为将来做准备的,它们汇成了一整幅工业4.0的蓝图。Boge的这些投资正在获利,Thorsten Maier相信顾客也能从中获取真正的增值服务,这也正是客户现在对供应商所提出的要求,例如他们现在只会想要购买压缩空气,而不是生产压缩空气的设备。