據外媒報道，德國軟件和機器人公司Arculus開發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%的生產力，減少20-25%的存儲空間。它還可以幫助汽車公司抵御貿易戰、下一次流行病或危機以及電動汽車不可預測的需求等不確定因素。

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

Rusitschka表示，機器人在將生產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揮著關鍵作用。他說，該系統是為更先進的AMR設計的，但也可以與更基本的自動導引車（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境，并能利用地圖動態導航到生產現場的任何一點，通過最有效的路徑運送部件，并消除了（以前）生產線生產中所必需的空轉周期。"

圖:Arculus首席執行官Fabian Rusitschka在模塊化工廠設置中討論了機器人技術

模塊化系統實現定制化

部件只進入必要的裝配站。Rusitschka說，在一條傳統的制造生產線上，一輛奧迪A4可能要經過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，每當沒有天窗的產品經過這個工位時，就會造成工人和機器的空閑時間。"

使用Arculus公司的模塊化生產系統，AMRs根據每輛車規劃的功能，只將生產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使用裝配優先圖（APC）來引導汽車的生產。他說，APC允許一個產品從模塊A移動到模塊B或模塊C，在運行時根據產品的計劃和模塊的利用率做出決定。

"在模塊化工廠系統中，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，這也可以動態地選擇站間的最佳路徑，從而在最短的時間內生產出每個變型車。"

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

這種設置也更容易實現經濟實惠的定制，使工廠更接近所謂的 "批量大小"，即以極低的數量甚至只為一種產品定制符合個別規格的產品的概念。

"一旦你將一條生產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量就會急劇擴大，"Rusitschka說。"機器人在最不繁忙的裝配站上排隊生產產品。工位可以跳過或輕松添加到任何生產過程中，這對于處理定制化或不確定性至關重要，而不會增加時間、成本或復雜性。"

Rusitschka說，該公司制造了自己的機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器人集成。

"將生產和物流整合到同一個系統中至關重要，而這只能通過自主移動機器人和智能控制軟件的結合來實現，"Rusitschka說。"中央控制軟件能夠學習和組織工作流程，以適應工廠在任何特定時刻的需求，并沿著最有效的路徑發送每輛車。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，節省大量的時間和資源。而且重要的是，在模塊化系統中，如果有東西卡在一個模塊中，系統的其他部分不會受到影響。"

他說，這種設置可以提高30%的生產率，并節省20%的生產所需空間。他說，如果大規模采用，模塊化生產可以減少25%左右的存儲空間。

這是因為大多數工廠的背后是一個龐大的物流作業，將數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，并且只在需要的數量。這就減少了人工分揀材料和從遠處的倉庫運輸材料的時間。其結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模。

Arculus從2016年開始與奧迪合作，先從物流開始，再到生產。

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

現在，AGV按照正確的順序將必要的零部件送到固定的揀選站。在每個站點，一名物流員工都會為生產線上所需的零部件做準備。奧迪車隊管理器作為中央控制軟件發揮作用。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。"奧迪股份公司生產和物流董事會成員Peter K?ssler說。

模塊化工廠技術幫助制造商變得更加敏捷

在位于Ingolstadt的總部，奧迪在行業內首次實現了貨物到人的系列化生產原則。在所謂的 "超市2.0 "中，自動導引車（AGV）按照正確的順序將集裝箱運送到固定的揀選站。在每個站點，一名物流員工準備生產線上所需的組件。這一切都得益于奧迪專家與位于Ingolstadt的初創公司arculus共同開發的創新控制軟件。

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，自動導引車（AGV）以正確的順序將集裝箱運輸到固定的取貨站。在每個站點，物流員工都會準備生產線上所需的組件。這一切都可以歸功于奧迪專家開發的創新控制軟件以及基于英戈爾施塔特的啟動算法。

Rusitschka說，模塊化工廠技術可以幫助制造商更快地對供需變化做出反應。他說，制造商面臨的問題是，生產線通常是提前多年規劃的，并且是為某一產量而設計的。這使得當貿易戰、流行病或自然災害擾亂材料供應鏈或成品需求時，幾乎不可能靈活地做出調整。

"在美國，80%的制造商表示covid-19將對他們的業務產生財務影響，"Rusitschka說。"在歐洲汽車行業，專家們預計今年的銷售額將整體下降近25%。生產線和相關的投資往往是提前幾年就規劃好的，為一定的產量而設計，使得簡單的調整幾乎不可能。只要工廠的特點是龐大的生產線，就很難有機會對危機或機會做出快速反應。"

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

"模塊化生產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品定制化和個性化。"

Rusitschka表示，這項技術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并擴大其電動汽車生產規模--而且要快，"他說。"在歐洲，德國政府最近承諾為電動汽車生產采用和基礎設施提供數十億歐元的資金；英國和法國都制定了雄心勃勃的目標，分別在2030年和2040年之前從傳統內燃機過渡到電動汽車。"

他說，然而，電動車的采用情況很難預測。他說，估計到2040年，電動汽車的數量在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生變化，這取決于政府補貼、監管變化、消費者信心和技術突破等一系列因素。

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

擴大計劃

Arculus看到了向德國以外、汽車行業以外拓展的機會。

"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，而且汽車制造業在我們這個地區的結構中根深蒂固，"Rusitschka說。

"更廣泛地應用，模塊化生產的應用僅在汽車行業就可以節省高達900億美元的成本。汽車行業的經驗可以很容易地轉移到其他行業。到2025年，我們希望在全球范圍內與來自各行各業的生產商合作--無論是在計算機硬件、航空還是娛樂電子領域。"