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谁在塑料工业?

作者:habao 来源: 日期:2017-5-12 22:02:51 人气: 标签:塑料行业新闻

  塑料工业已经俨然进入红海—激烈的价格拼杀让各个企业都头疼不已,然而,塑料工业真的是夕阳产业吗?事实上,材料科技与新兴市场、智能制造、物联网赋予了这个再传统不过的行业新的生命力,我们探讨的是“谁在塑料工业?”—智能科技。塑料工业已经俨然进入红海—激烈的价格拼杀让各个企业都头疼不已,然而,塑料工业真的是夕阳产业吗?事实上,材料科技与新兴市场、智能制造、物联网赋予了这个再传统不过的行业新的生命力,我们探讨的是“谁在塑料工业?”—智能科技。

  塑料工业是一个在为传统不过的产业,它涉及到我们每天日用消费品的生产,包括注塑机进行塑料件的加工、挤出各种片材、管材,吹瓶机吹塑成型各种矿泉水瓶子、洗发水塑料瓶,以及各种薄膜材料采用吹膜方式。

  图1显示了在包装、建筑、汽车、电气电子等各个领域,我们每天都会使用到各种塑料件,这也使得塑料成为一个非常传统的市场,竞争非常激烈,可谓真正的红海,即使是机器市场,也是价格极低,甚至在2015年广州CHINAPLAS上就有厂商推出18万的全电动注塑机—锁模力100T的机器,而这个规格的机器当时市场通行价格得要在40万左右的,可见其竞争之惨烈。

  而与之相对应的注塑机配置的控制系统市场竞争也是白热化,在包括了10.4寸的HMI、40多点DI/DO、温度、PWM输出等硬件及注塑的工艺软件集成售价有一些尚不到5千。

  另一方面,图2显示的是塑料工业整体的发展包括塑料制品、OEM、原料等,整体来说,即使是最近2015-2016年有增长的,但是,尚未达到2001年的顶峰,并且,预计未来不会有过多的增长,这意味着传统的注塑机与产品应用市场的饱和是一个新的常态。

  尽管3D打印被认为是未来个性化生产的一股重要力量,但是,对于批量的生产而言,注塑机仍然有其较为广泛的应用空间,据2016年CHINAPLAS来自伊之密的金辉经理介绍,在一些领域例如:采用铝镁合金粉的成型工艺生产手术用止血钳、采用注塑方式生产汽车前大灯、纸浆注射成型与模内贴标方式生产的iPhone手机包装盒,采用注射成型与皮革工艺融合生产的汽车座椅等。

  当塑料材料在其工艺特性上能够满足实际应用,那么通过注塑的多模腔、低循环周期的生产能力下,一个原来需要通过复杂工艺流程生产的玻璃制品,通过注塑机可以在几个mS里即可完成,并且一个模具同时生产十多个。

  为了降低塑料产品对于的污染,生物基材料的应用成为了全球的竞争趋势,这类可降解的材料本身原料来自于天然植物,而在成型后被废弃可以降低,这在限塑令等政策的下会成为未来更为重要的应用力量。

  尽管生物塑料材料目前还存在很多问题如图3-SPI关于生物塑料的评价报告[2],包括缺乏行业凝聚力、原材料可用性、测试验证标准等问题,但是,饮料工业的可口可乐、雀巢这样的领先企业,或者苹果这些领先的电子制造企业,他们都在生物可降解材料的使用,对的角度会让产业共同寻求在这些问题的解决。

  公司平均燃料经济性标准CAF是一个用于新车的燃料经济性标准,在2012年奥巴马将其指标提高到了在2025年达到54.5MPG(英里/加仑),而汽车中近50%的零配件采用注塑件而只占用了10%的重量,因此,汽车减重设计的助教将会是塑料,但是,考虑到塑料在更为广泛的汽车配件中使用的强度、磨损等设计,CFRP-聚合物基碳纤维增强复合材料成为了关注的焦点,将碳纤维与热塑成型材料进行混合加工将会成为更具竞争力的材料,而这种复合材料有比钢铁材料10倍的强度而重量较之铝材轻30%。

  未来,塑料材料与碳纤维、玻璃纤维材料所形成的新的应用将会为塑料产业的延展出更为广阔的应用空间,当然,这也意味着在工艺、加工设备、仿真建模、自动化技术方面予以融合,是的其整体的成本、缩短加工周期方面,带来更大的提升空间。

  美国的NNMI在其下属的MII中专门有针对聚合物基碳纤维增强复合材料的制造创新中心-IACMI,专门构建生态系统来解决这些问题。

  在2016年的CHINAPLAS上,已经有一些领先的中国塑料机械制造企业开始构建智能制造的产线,包括海天、震雄、东华、博创、伊之密等已经体现出其对以注塑机为核心的复合制造单元的解决方案的规划能力。

  合作共享:事实上,今天我们讨论各种智能制造单元本身必须是以OEM为中心,融合自动化、信息与通信技术、传感技术的厂商共同通过协作来搭建智能制造的平台单元。包括遵循国际标准制定统一的数字化制造车间设备互联统一的设备行规规范,包括将OPC UA、Euromap、PackML等信息模型予以集成,连接至整个MES系统,进而实现整个包括了注塑机、机械手/机器人、AGV、输送系统、辅助工艺如切割、视觉检测,并完成为终端生产企业如汽车工业、包装工业所提供的零配件、容器加工中心。

  也即,这一规划是符合整个制造业潮流的,未来的机器市场增长预测而言会是有限的,但是,这不代表着塑料工业就没有成长空间,而是趋向于“解决方案”的实施能力。这种应用领域可以是:

  智能单元的功能设计:以注塑机为核心的产品制造中心:通过具有柔性制造能力,模具切换以及辅助加工的机器人,将整个生产的离散转换为连续型生产,并且具有从MES的订单排产、质量与缺陷、能耗监测、设备于一体的柔性制造单元。

  解决方案的解读—为实现某种特殊的功能,而构建的专用智能制造产线,这包括了以下几个方面的集成:

  如果说数字化车间/智能制造单元是以机电工程的融合,是制造执行层面的问题,其本质仍然围绕着生产加工而进行,而IoT技术以及面向工业的IIoT技术则是在更大的范畴为生产制造寻求更为高效的发展道。

  尽管目前而言,智能制造更多是停留在“愿景”这个层面,而且,真正的应用场景并非像宣传的那样多,但是,分析为注塑机会带来哪些改变也具有积极的现实意义,这如同里夫金在其《零边际成本社会》一书中所谈到的,采用Internet技术实现的数据采集数字、连接、存储、分析将会使得整个产业不断的挖掘到数据背后的金矿,从下图可以看到数据分析对于企业的应用前景。

  产品的质量是最为核心的内容,物联网技术将通过Internet技术来实现对现场数据的采集、呈现,并通过传输至云/边缘计算平台,后台的智能分析软件将会对质量相关的数据进行学习,并发现其中对质量的影响因素,提供给工艺决策者进行工艺的优化---过去,我们需要很多经验丰富的师傅来进行调校的工艺参数今天可以通过分析软件建模来实现。

  (2).预测性:对于用户而言,基于传感器的数据反馈(电流、电压、温度、振动)可以为机器的螺杆、模具、丝杠提供潜在的预警,这种预警将会使得设备的有效使用得到,也避免机器事后的维修保养带来的当机与在制品损失。

  (3).客户相关的反馈分析:对于OEM客户而言,大量现场的机器参数也是为其机器设计提供了应用参考,这些为塑料机械制造商提供了最好的现场验,证数据,而不是需要自身通过大量的测试耗费时间、材料进行,最为重要的是,这些数据可以通过分析发挥最大的作用,包括知识的继承、软件工艺封装带来的重用性。

  作为塑料机械领域最为著名的控制方案提供商,贝加莱同样为塑料工业提供了智能制造及云平台架构的方案,这使得OEM厂商与塑料工厂同样能够获得整体的机器连接、数据采集、边缘计算、云计算的应用基础架构。

  在这个架构里,采用的技术,塑料机械制造商可以为终端生产厂商提供基础的机器连接、工厂数据采集、本地计算、大数据分析的服务能力。

  通过EUROMAP,可以实现多种的连接,包括EUROMAP67-与机械手的连接接口、EUROMAP 75-2,基于POWERLINK的机器内部实时通信互联、ERUOMPA 77采用OPC UA实现与MES系统的接口集成,以及EUROMAP 79采用OPC UA及TSN技术的整个工厂数据互联未来方案架构(制定中的行规)。

  OPC UA将成为未来整个工厂互联的基础通信标准,其旨在通过共享的标准信息模型实现多个平台间的语义互操作,而EUROMAP已经与OPC UA基金会达成一致,在其信息模型的构建中采用OPC UA规范来定义相关的数据类型、方法、安全访问机制等。

  边缘计算是什么并不重要,但是,对于智能制造单元而言却有意义,如果理解自动化为基于信号的控制,那么边缘计算就是基于信息的策略,如果与注塑机匹配的机械手、传输系统、机器人、AGV同时工作时,如果现场出现了订单的变化带来的每台机器的参数调校、某台机器的故障引发的连续生产中断,在制品的质量风险,那么,这些协同的智能制造单元将如何响应这些变化?

  云计算解决时间长周期的数据采集与应用,而对于边缘节点—那些靠近生产现场的制造单元,就必须解决现场这些制造过程的重新规划与工艺重新设定的问题,而这些就由现场的边缘侧计算来实现。

  APROL即作为一个边缘计算节点来为智能制造的产线提供现场机器数据采集、能源、等的服务,也包括了订单排产数据的下载,APROL已经提供了大量可用的基础库,对于塑料行业则可以根据应用场景灵活的配置生产制造的整个流程。

  贝加莱(B&R)是一家自动化技术领域的全球性领导厂商,总部位于奥地利Eggelsberg,于1979年由Erwin Bernecker先生和Josef Rainer先生共同创建。经过30多年的发展,今天,B&R已经在全球68个国家拥有175个分支机构。

  贝加莱工业自动化(中国)有限公司是贝加莱全资子公司,于1996年在上海成立,在过去的十几年里,贝加莱一直为中国机械制造业和流程工业领域提供深嵌行业经验及关键技术的自动化方案。

  在机械制造业,贝加莱为本土OEM厂商提供了行业应用集成、技术支持和培训服务,赢得了业界广泛信任和业务的持续高速增长,在塑料、纺织、印刷、包装、电子半导体、风力发电及太阳能等领域提供了包含行业软件集成的整体解决方案,在缩短“Time to Market”、降低成本、提升整机性能与竞争力方面为众多战略合作伙伴做出了卓越贡献。同时,在自动化方案研发、系统架构及服务方面贝加莱也赢得了业界的广泛认同。

  在过程控制领域,贝加莱以灵活的架构设计、的系统平台、良好的通信连接性、组态的方便性、便于和系统高可靠性等优势同样在交通、能源与电力、石油与天然气、水处理等众多领域赢得了信任,为管控一体化、能源优化、综合管理提供了高效的系统软硬件平台。

  “深耕行业,加强软件标准化与集成”,这是贝加莱在中国发展的源动力,也是赢得信任的重要因素,为客户提供完美的自动化方案,并成为互赢的合作伙伴是贝加莱团队的,也是对“Perfection In Automation”这一的精确阐述。

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