據(jù)外媒報道，德國軟件和機(jī)器人公司Arculus開發(fā)了一種模塊化工廠的方法，該公司表示，這種方法可以提高20-30%的生產(chǎn)力，減少20-25%的存儲空間。它還可以幫助汽車公司抵御貿(mào)易戰(zhàn)、下一次流行病或危機(jī)以及電動汽車不可預(yù)測的需求等不確定因素。

Arculus總部位于德國Ingolstadt，利用其人工智能驅(qū)動的軟件與自主移動機(jī)器人(AMR)搭配，為每輛汽車創(chuàng)建一條定制化的工廠路徑。根據(jù)首席執(zhí)行官Fabian Rusitschka的說法，在全面實施時，這種方法可以幫助一家大型OEM制造商實現(xiàn)每年超過1.5億歐元（約11.7億人民幣）的成本節(jié)約。

Rusitschka表示，機(jī)器人在將生產(chǎn)中的汽車運送通過工廠并將所需的組件帶到每個組裝工位方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。他說，該系統(tǒng)是為更先進(jìn)的AMR設(shè)計的，但也可以與更基本的自動導(dǎo)引車（AGV）一起工作。

"與制造商多年來用于運輸貨物的更基本的自動車輛不同，我們的自主移動機(jī)器人將自主車輛的能力帶入工廠，"Rusitschka說。"它們了解自己所處的環(huán)境，并能利用地圖動態(tài)導(dǎo)航到生產(chǎn)現(xiàn)場的任何一點，通過最有效的路徑運送部件，并消除了（以前）生產(chǎn)線生產(chǎn)中所必需的空轉(zhuǎn)周期。"

圖:Arculus首席執(zhí)行官Fabian Rusitschka在模塊化工廠設(shè)置中討論了機(jī)器人技術(shù)

模塊化系統(tǒng)實現(xiàn)定制化

部件只進(jìn)入必要的裝配站。Rusitschka說，在一條傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)線上，一輛奧迪A4可能要經(jīng)過160個工位，其中一些工位具有車輛所不具備的功能。

"無論客戶是否需要某些功能，例如天窗，所有的汽車都必須在生產(chǎn)線上以相同的速度遵循相同的路徑，"他說。"這意味著所有的汽車都必須通過天窗裝配，每當(dāng)沒有天窗的產(chǎn)品經(jīng)過這個工位時，就會造成工人和機(jī)器的空閑時間。"

使用Arculus公司的模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)，AMRs根據(jù)每輛車規(guī)劃的功能，只將生產(chǎn)中的汽車運送到需要的裝配站。他說，AMR還將這些汽車的必要部件帶到每個工位。Rusitschka說，這些車站由軟件控制，智能管理物流和裝配過程。以奧迪A4為例，只有獲得天窗的汽車才會接近天窗模塊，其余的汽車都會跳過這個站。

"我們的智能倉庫管理軟件確保零件可以在整個生產(chǎn)過程中完美同步地移動到每個裝配站，"Rusitschka說。"在這里，零件來到員工手中，而不是其他方式--快速，沒有錯誤或延遲。這使得高架倉庫中的中間存儲變得過時，并且減少了倉庫和工廠車間之間的處理時間。"

他說，Arculus使用裝配優(yōu)先圖（APC）來引導(dǎo)汽車的生產(chǎn)。他說，APC允許一個產(chǎn)品從模塊A移動到模塊B或模塊C，在運行時根據(jù)產(chǎn)品的計劃和模塊的利用率做出決定。

"在模塊化工廠系統(tǒng)中，帶天窗的A4車型和不帶天窗的車型可以同時通過不同的模塊站。"他說。"也許有一款天窗車型還帶有后置攝像頭；那么，這也可以動態(tài)地選擇站間的最佳路徑，從而在最短的時間內(nèi)生產(chǎn)出每個變型車。"

Rusitschka說，在模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中，吞吐時間不再是恒定的，而是取決于需要完成的工作量。由于產(chǎn)品只訪問它們所需要的模塊，所以選擇少的產(chǎn)品比所有選擇的產(chǎn)品所花費的時間要少；而在一條生產(chǎn)線上，所有產(chǎn)品都要花費最大配置的時間。

這種設(shè)置也更容易實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實惠的定制，使工廠更接近所謂的 "批量大小"，即以極低的數(shù)量甚至只為一種產(chǎn)品定制符合個別規(guī)格的產(chǎn)品的概念。

"一旦你將一條生產(chǎn)線劃分為模塊化工位，一個部件在這些工位之間可能的路徑數(shù)量就會急劇擴(kuò)大，"Rusitschka說。"機(jī)器人在最不繁忙的裝配站上排隊生產(chǎn)產(chǎn)品。工位可以跳過或輕松添加到任何生產(chǎn)過程中，這對于處理定制化或不確定性至關(guān)重要，而不會增加時間、成本或復(fù)雜性。"

Rusitschka說，該公司制造了自己的機(jī)器人來與它的軟件配對，但該軟件也可以與其他制造商制造的機(jī)器人集成。

"將生產(chǎn)和物流整合到同一個系統(tǒng)中至關(guān)重要，而這只能通過自主移動機(jī)器人和智能控制軟件的結(jié)合來實現(xiàn)，"Rusitschka說。"中央控制軟件能夠?qū)W習(xí)和組織工作流程，以適應(yīng)工廠在任何特定時刻的需求，并沿著最有效的路徑發(fā)送每輛車。這意味著，我們可以在有人值守的裝配站周圍自動化任何多余的東西，節(jié)省大量的時間和資源。而且重要的是，在模塊化系統(tǒng)中，如果有東西卡在一個模塊中，系統(tǒng)的其他部分不會受到影響。"

他說，這種設(shè)置可以提高30%的生產(chǎn)率，并節(jié)省20%的生產(chǎn)所需空間。他說，如果大規(guī)模采用，模塊化生產(chǎn)可以減少25%左右的存儲空間。

這是因為大多數(shù)工廠的背后是一個龐大的物流作業(yè)，將數(shù)十萬個零件分配到不同的裝配站。這不僅需要智能流程，還需要大量的空間。

Rusitschka說，由于軟件可以自動化材料移動的方式，以及圍繞每個模塊的額外物理空間，更多的材料可以存儲在每個模塊旁邊，只在需要的地方，并且只在需要的數(shù)量。這就減少了人工分揀材料和從遠(yuǎn)處的倉庫運輸材料的時間。其結(jié)果就好像每個車站都有自己的所謂零件超市，減少了購物的時間，也減少了商店的整體規(guī)模。

Arculus從2016年開始與奧迪合作，先從物流開始，再到生產(chǎn)。

奧迪將其系統(tǒng)稱為 "超市2.0 "和 "奧迪車隊管理器"。奧迪在去年發(fā)布的一份新聞稿中表示，通過這套系統(tǒng)，奧迪目前已在德國Ingolstadt的奧迪總部用于批量生產(chǎn)，該公司顛覆了傳統(tǒng)的生產(chǎn)排序方式，即貨到人原則，即員工在工廠里長途跋涉，按照正確的順序預(yù)先揀選零部件。

現(xiàn)在，AGV按照正確的順序?qū)⒈匾牧悴考偷焦潭ǖ膾x站。在每個站點，一名物流員工都會為生產(chǎn)線上所需的零部件做準(zhǔn)備。奧迪車隊管理器作為中央控制軟件發(fā)揮作用。由于貨架占用的空間較小，奧迪未來將減少約25%的存儲空間。

"通過超市2.0和奧迪車隊管理器，我們在未來智能物流的道路上樹立了一個重要的里程碑。"奧迪股份公司生產(chǎn)和物流董事會成員Peter K?ssler說。

模塊化工廠技術(shù)幫助制造商變得更加敏捷

在位于Ingolstadt的總部，奧迪在行業(yè)內(nèi)首次實現(xiàn)了貨物到人的系列化生產(chǎn)原則。在所謂的 "超市2.0 "中，自動導(dǎo)引車（AGV）按照正確的順序?qū)⒓b箱運送到固定的揀選站。在每個站點，一名物流員工準(zhǔn)備生產(chǎn)線上所需的組件。這一切都得益于奧迪專家與位于Ingolstadt的初創(chuàng)公司arculus共同開發(fā)的創(chuàng)新控制軟件。

圖：奧迪在其位于英戈爾施塔特（Ingolstadt）的總部，已首次在批量生產(chǎn)中實施了“以人為本”的原則。在所謂的超級市場2.0中，自動導(dǎo)引車（AGV）以正確的順序?qū)⒓b箱運輸?shù)焦潭ǖ娜∝浾尽Ｔ诿總€站點，物流員工都會準(zhǔn)備生產(chǎn)線上所需的組件。這一切都可以歸功于奧迪專家開發(fā)的創(chuàng)新控制軟件以及基于英戈爾施塔特的啟動算法。

Rusitschka說，模塊化工廠技術(shù)可以幫助制造商更快地對供需變化做出反應(yīng)。他說，制造商面臨的問題是，生產(chǎn)線通常是提前多年規(guī)劃的，并且是為某一產(chǎn)量而設(shè)計的。這使得當(dāng)貿(mào)易戰(zhàn)、流行病或自然災(zāi)害擾亂材料供應(yīng)鏈或成品需求時，幾乎不可能靈活地做出調(diào)整。

"在美國，80%的制造商表示covid-19將對他們的業(yè)務(wù)產(chǎn)生財務(wù)影響，"Rusitschka說。"在歐洲汽車行業(yè)，專家們預(yù)計今年的銷售額將整體下降近25%。生產(chǎn)線和相關(guān)的投資往往是提前幾年就規(guī)劃好的，為一定的產(chǎn)量而設(shè)計，使得簡單的調(diào)整幾乎不可能。只要工廠的特點是龐大的生產(chǎn)線，就很難有機(jī)會對危機(jī)或機(jī)會做出快速反應(yīng)。"

但如果采用全模塊化的工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，自主機(jī)器人在運行過程中的路徑可以改變，在一個大廳內(nèi)的裝配工位的設(shè)置也可以在幾天內(nèi)完成。這種適應(yīng)性正變得越來越重要，因為生產(chǎn)的靈活性將是德國和英國等高工資國家長期保持生產(chǎn)的決定性競爭優(yōu)勢之一。

"模塊化生產(chǎn)可以充分靈活地滿足任何需求，他說。"通過提高整個流程的效率，我們可以幫助推動未來更多的產(chǎn)品定制化和個性化。"

Rusitschka表示，這項技術(shù)還將在滿足電動汽車的不確定需求方面派上用場。

"很明顯，制造商將不得不適應(yīng)并擴(kuò)大其電動汽車生產(chǎn)規(guī)模--而且要快，"他說。"在歐洲，德國政府最近承諾為電動汽車生產(chǎn)采用和基礎(chǔ)設(shè)施提供數(shù)十億歐元的資金；英國和法國都制定了雄心勃勃的目標(biāo)，分別在2030年和2040年之前從傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)過渡到電動汽車。"

他說，然而，電動車的采用情況很難預(yù)測。他說，估計到2040年，電動汽車的數(shù)量在1.62億輛至5.48億輛之間波動，約占全球乘用車的32%，而且估計值每隔幾周就會發(fā)生變化，這取決于政府補(bǔ)貼、監(jiān)管變化、消費者信心和技術(shù)突破等一系列因素。

"這就是為什么模塊化生產(chǎn)為解決這種不確定性提供的靈活性如此關(guān)鍵的原因，"他說。

擴(kuò)大計劃

Arculus看到了向德國以外、汽車行業(yè)以外拓展的機(jī)會。

"從德國開始對我們來說是有意義的，因為我們的工程師就是從那里開始的，而且汽車制造業(yè)在我們這個地區(qū)的結(jié)構(gòu)中根深蒂固，"Rusitschka說。

"更廣泛地應(yīng)用，模塊化生產(chǎn)的應(yīng)用僅在汽車行業(yè)就可以節(jié)省高達(dá)900億美元的成本。汽車行業(yè)的經(jīng)驗可以很容易地轉(zhuǎn)移到其他行業(yè)。到2025年，我們希望在全球范圍內(nèi)與來自各行各業(yè)的生產(chǎn)商合作--無論是在計算機(jī)硬件、航空還是娛樂電子領(lǐng)域。"