碳纤维2021
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复合材料4.0:从哪里开始?

传感器、物联网平台、数据分析——用于更智能、更高效制造的工具比比皆是,但从哪里开始实际上要简单得多。
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这是2020年7月文章的在线侧栏,”复合材料4.0:数字转型,自适应生产,新范式”。在那篇文章中,我定义了Composites 4.0,然后讨论了各种应用程序和含义。在这里,我想阐述一下为什么你应该关心这个问题,然后通过两家经验丰富的公司给出一些实用的建议。

复合材料4.0:为什么它很重要

变化已经开始了。企业正在使用数字技术、传感器、数据分析和人工智能来提高质量、降低成本、提高生产率和缩短交货期。在未来10年里,无法达到这些标准的供应商将会发现自己越来越难以竞争。

但肯定不是每个人都适用吧?我在主要文章中讨论的例子从长丝缠绕到树脂注入,汽车到航空航天和工业,碳和玻璃纤维,热固性和热塑性塑料。

在去年的2019年碳纤维大会上,我主持了关于复合材料4.0的小组讨论。以下是专家们总结的优缺点:

复合材料4.0小组讨论的挑战和机遇

源|连续波

“企业正在意识到他们需要开始数字化转型之旅,但从哪里开始呢?”

从你拥有的数据开始

该公司总裁阿夫纳•本-巴赛特(Avner Ben-Bassat)表示:“我们看到商业活动不断增长,越来越多的复合企业涉及边缘计算、云计算、人工智能(AI)和5G通信。Plataine(沃尔瑟姆,质量。该公司是一家为复合材料制造提供工业4.0软件的供应商。他指出,作为一家公司,普拉坦每年大约有200家工厂。“几年前,我们不得不解释边缘计算和人工智能。现在,我们的讨论更加深入了。所有这些活动都是为了降低成本,提高产量,实现更快、更好、更便宜的目标。”

然而,随着这种活动的增加,也出现了大量的意见。“现在每个人都在谈论数据,你必须有5G来收集数据,”本-巴赛特说。“但已经有很多公司没有使用的数据被收集了起来。你不需要5G或大规模投资,就可以从你拥有的数据开始。”

Plataine Composites 4.0应用

许多Plataine客户开始使用Composites 4.0应用程序,这些应用程序能够更有效地利用他们已经收集的数据,如预浸料停机时间、每个部件的厚度套件和工具维护计划。源| Plataine

他说,真正的问题是“你如何处理这些数据?”我的建议是从你的问题开始。如果你需要提高你的速率,瓶颈在哪里?为了推动解决方案,你需要收集什么样的数据?”

许多公司开始着眼于软件和工业4.0平台,这可能是压倒性的。“首先,你必须了解你的部门、流程和客户需求,以及你作为一个组织能做什么,”本-巴赛特建议道。“然后,你就会知道哪些软件和平台可以实现必要的解决方案。”

他指出:“我们的案例涵盖了复合材料生产的各个领域,但我们也从事复合材料以外的工作。”“有些公司有目标、kpi(关键绩效指标)和‘数字化转型计划’,其中包括变革管理和培训的元素。Plataine也成为了其中的一部分。但我们也有一些公司试图弄清楚该做什么,从哪里开始。所以,我们到现场进行采访和过程分析。问“你想做什么?”’如果他们不确定,我们就布置家庭作业。”

逐步数字化转型

虽然主要文章是Dynexa故事的精简版,但缺少一些我认为值得分享的有趣观察和建议的空间。

1.“复合材料行业的许多参与者都不是可以在这方面投入数百万美元的大型研发机构。”

戴克丝缠绕碳纤维

Dynexa采用湿式纤维缠绕生产高质量的碳纤维复合管和轴。参见Dynexa的CFRP输出轴复合输出轴准备用于汽车试验场”。源| Dynexa

克里斯蒂安·科彭伯格是Dynexa该公司使用湿丝缠绕制造复合材料管和轴。“我们是一家零部件生产商,”他补充道。“所以,我们没有花哨的机器人或熄灯工厂。其他生产商可能也面临着我们在数字转型方面所面临的问题。”

如何迈出第一步?“我们知道不要被我们知之甚少的术语所淹没,”科彭伯格说。“但我们确实很了解复合材料。向复合材料4.0迈进有点超出了我们的舒适区,但我们明白,我们在工作人员的协议或程序中加入的一切都是代码,这是数字化转型的一种基础。”

正如在主要文章中所指出的,下一步仍然是一场斗争。但有一件事对戴克萨有利,那就是德国政府对制造业的承诺。德国已经是工业4.0标准和技术的全球领导者。致力于支持中小企业(sme,或中小企业),德国经济和能源部(BMWI)资助大学为其所在地区的中小企业提供免费的数字化咨询。从全国范围来看,264.0中小企业能力中心提供实际支持,涵盖价值链上的所有主题。

德国中小企业4.0网络竞争力中心Chemnitz

德国的Mittelstand 4.0能力中心为中小企业提供免费的数字化咨询。来源| Mittelstand 4.0能力中心Chemnitz

“达姆施塔特大学对我们来说是本地的,是这个政府网络的合作伙伴,”科彭伯格说。“我们开始与他们合作,发现他们的方法动手操作非常简单。他们的目标只是帮助我们迈出第一步。关键是,他们不是想卖什么东西,而是和我们一起找到正确的解决方案”。

2.从几个关键的问题开始:我的问题在哪里?我在哪里需要数据?我需要如何测量和传播这些数据?”

戴克丝缠绕碳纤维

Dynexa数字化转型的第一步是在纤维缠绕过程中监测树脂拾取的系统。源| Dynexa

与普拉坦的建议类似,该大学团队鼓励戴克萨提出问题。“我们在哪里找到依赖质量和工人技能、耗费我们金钱和时间的工作?”这是我们最初的理解,”科彭伯格说。“他们说不用担心架构,比如服务器、云计算、边缘计算等等。这部分很简单。我们必须决定的是我们想做什么。“别把事情弄得太复杂了,”他们说。更多地关注你需要衡量什么以及如何去做。’这些决定将指导我们制定最终架构。”

正如在主要文章中所解释的,Dynexa的开始是开发一个数字系统,以测量有多少树脂在缠绕过程中被拾取和应用于干纤维。之前的程序要求操作人员停止机器,测量管子的厚度,记录测量结果,然后重新启动卷取机。在达姆施塔特大学(University of Darmstadt)的帮助下,Dynexa开发了一种与修正表和决策算法数据库相连接的摄像系统,使机器能够知道特定管道或轴的每个阶段的目标是什么,并自动做出响应。

3.“这不是用机器人取代人员;而是要改变过程。”

因此,他们能够将手工工作转换成数字系统。“这不是要摆脱运营商,”科彭伯格说,“而是要改变流程。我们实现了更好的过程控制,所以我们的生产速度更快,效率更高。但这与减少人力成本无关。相反,操作员仍然在那里,但现在他/她可以专注于不同的事情,让机器处理调节树脂含量。操作员也许可以看下一个部分或监督一台以上的机器。这让我们通过所有的机器获得更高的成本效益和更高的质量。效率是我们的主要目标。在此之前,我们的零件直径存在差异,这是我们在生产中遇到的主要问题之一。”

4.解决问题,然后利用数据进一步改进流程。

“另一个问题是,”科彭伯格说,“到底需要多少数据?我们可以不停地拍,但没必要。我们的测量只是为了让过程对产品质量保持一致和可靠。”

他继续说:“现在我们已经将这个过程数字化了,我们可以获得经验并进一步发展它。我们把所有的绕线机都连接起来了。它们正在创建数据,我们现在可以将这些数据关联起来。有些人说,“只要一直测量,让人工智能找到相关性,然后告诉你该怎么做。”但这对我们来说很难付诸行动。然而,我们所采用的方法是,我们可以离线分析数据以进一步改进流程,但也可以将这种方法应用到其他生产流程中。我们现在正在这样做,”科彭伯格指出,“这对我们来说是一次数字化转型。”

5.真正的数字转型不仅会改变你的产品,还会改变你的业务。

这种转变还在继续,戴尼克斯的销售和营销主管马蒂亚斯·布鲁克霍夫(Matthias Bruckhoff)称,这是“为我们的客户提供一个新的生态系统的逐步过程”。这个新的生态系统包括一个面向客户的在线门户(见主要文章:“改变模式”),但也有一个新的数字标签系统,响应其客户的要求,将所有的部分数据放在一个地方,包括质量控制表和处理指南(见“数字线程vs.数字孪生”)。

“我建议正在开始这一旅程的公司考虑一下,‘是什么阻止我向客户提供这种服务或产品灵活性?“我们过去花了很多时间在标签上,现在我们不仅让我们的客户更有效率,也让我们自己更有效率。”数字化的真正价值在于,它能否使你的业务背后的流程发生转变,并开启新的可能性,或许从长远来看,还能开创新的商业模式。”

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