現(xiàn)在，人們處處都能夠聽到為了實現(xiàn)工業(yè)4.0，也就是實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，需要智能化產(chǎn)品。但是，這樣的智能產(chǎn)品具體必須是什么樣的呢、而企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了怎樣的智能產(chǎn)品呢?企業(yè)在幾年前便開始通過安裝傳感器和用于現(xiàn)代化生產(chǎn)的數(shù)字化接口來裝備其產(chǎn)品。
在此，如運動塑料專家易格斯集團(tuán)在他們的能源鏈里安裝了測量磨損的傳感器，以便告知維修人員及時更換能源鏈。該生產(chǎn)廠家在今年的漢諾威工業(yè)博覽會上首次推介其優(yōu)化安裝傳感器能源鏈的補充產(chǎn)品組合。
圖1 無需保養(yǎng)的滑動軸承和一個智能磨損傳感器應(yīng)能夠確保起重機和龍門架的該磙子鏈的使用壽命更長
這里所說的能源鏈涉及到在世界范圍內(nèi)1000余部起重機和龍門架里應(yīng)用的P4系統(tǒng)。P4磙子鏈系統(tǒng)的運動路徑最大為800m，作業(yè)時高運動速度大于5m/s，并伴隨著幾百萬周期的微弱振動和噪音。借助于鏈環(huán)中的智能滾，可將磨損降至最低，從而使其使用壽命最大化。通過上下塔的錯移齒槽接頭，人工合成材料滾不會過度滾動，而是一個接著一個的依次滾過，以實現(xiàn)能源鏈的特別平穩(wěn)的運行。這樣便降低了能源鏈在運行中的摩擦系數(shù)，從而使其傳動功率下降了57%。
鏈環(huán)的每個連接處均有一個用于旋轉(zhuǎn)運動的軸承。現(xiàn)在，該軸承新裝備了一個熱塑材料制成的無需保養(yǎng)的滑動軸承，這樣便可使該軸承的使用壽命延長一倍以上。
傳感器可智能聯(lián)網(wǎng)和進(jìn)行預(yù)見式保養(yǎng)
該公司生產(chǎn)的新的P4.1系列磙子鏈系統(tǒng)裝有一個智能監(jiān)控傳感器，如該公司新使用的滑動軸承裝有一個監(jiān)控磨損的傳感器。該傳感器可在低于一個定義磨損值時向易格斯公司通信模塊發(fā)送一個信號,借助于該信號，相關(guān)人員可規(guī)劃對磙子鏈系統(tǒng)的預(yù)防性保養(yǎng)維護(hù)。客戶可根據(jù)自己的需要區(qū)別化的應(yīng)用易格斯集團(tuán)通信模塊的數(shù)據(jù)：或是借助于一個直接融入現(xiàn)存的軟件環(huán)境并專門報告設(shè)備保養(yǎng)信息的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，或是采用與易格斯集團(tuán)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備使用壽命的智能動態(tài)預(yù)報系統(tǒng)相連接。在這種情況下，設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)建議將通過機器學(xué)習(xí)和KI算法不斷的與很多日常的應(yīng)用中產(chǎn)生的經(jīng)驗進(jìn)行比對，從而發(fā)出更加準(zhǔn)確的設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)建議。通過P4.1系列磙子鏈系統(tǒng)的智能聯(lián)網(wǎng)，設(shè)備維護(hù)人員可在任何時候任何地點存取有關(guān)能源鏈?zhǔn)褂脡勖臄?shù)據(jù)。
位于德國科隆的易格斯集團(tuán)的能源鏈系統(tǒng)全權(quán)代表HaraldNehrig說：“無論是涉及到Drylin線性導(dǎo)向裝置、智能能源鏈或是智能導(dǎo)向裝置，這些均是由傳感器智能監(jiān)控的產(chǎn)品，在這些產(chǎn)品出現(xiàn)故障前均會及時發(fā)出警示”。
圖2 ABB公司的Ability智能傳感器也可用于泵，這樣，泵便能夠處在持續(xù)監(jiān)控中
由于ABB公司始終不斷的尋求改進(jìn)的可能性，所以該公司研制的Ability智能傳感器引起了中型泵生產(chǎn)企業(yè)Egger公司的關(guān)注。據(jù)ABB公司稱，這個由ABB公司在2016研發(fā)出來的解決方案對電機維護(hù)保養(yǎng)機理進(jìn)行了革命，采用該解決方案可通過遙控，從而早期識別對電機造成威脅的問題。采用該解決方案，首次實現(xiàn)了對電機進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)，從而縮短了泵的停機時間。
當(dāng)傳感器是根據(jù)泵的需要進(jìn)行專門設(shè)置時，此時泵便能篩分如泵的轉(zhuǎn)數(shù)、失調(diào)或氣穴一類的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可通過一個網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換給ABB公司的云服務(wù)，這些數(shù)據(jù)在那里或是通過一個App進(jìn)行調(diào)用，或是進(jìn)一步進(jìn)行加工處理。這樣，便能夠在將來提供給云基服務(wù)。如現(xiàn)在世界范圍內(nèi)被稱作ABB公司的Ability傳感器，便是由ABB公司自己擔(dān)任供貨商并負(fù)責(zé)提供硬件和云服務(wù)的產(chǎn)品。而其合作伙伴如Egger公司則是負(fù)責(zé)與客戶聯(lián)系，由此實現(xiàn)了其自己的新的商業(yè)模式。
基于全數(shù)字化電子平臺的大型流量測量裝置
ABB公司在漢諾威工業(yè)博覽會上除了宣告了智能傳感器的進(jìn)一步研究成果外，還公開了一個新的“Sensy Master”結(jié)構(gòu)系列的質(zhì)量流量測量裝置。如ABB公司業(yè)務(wù)發(fā)展部門主管流量測量技術(shù)業(yè)務(wù)發(fā)展的Reinhard Poft所說，這是一種新的結(jié)構(gòu)系列的基于熱膜氣流計原理的質(zhì)量流量測量裝置，其特點是響應(yīng)時間短，在結(jié)構(gòu)簡單且堅實耐用的同時測量范圍很大。
如果說其原型產(chǎn)品還是模擬式的，那么，該新的結(jié)構(gòu)系列質(zhì)量流量測量裝置已實現(xiàn)了數(shù)字化，更加方便用戶使用。該裝置裝入的“傳感器應(yīng)用內(nèi)存”可確保冗余的數(shù)據(jù)存儲，該數(shù)據(jù)存儲可使得在電子交換時不要求一個新的校準(zhǔn)。新的結(jié)構(gòu)系列質(zhì)量流量測量裝置除了4個預(yù)先組態(tài)的測量應(yīng)用外，客戶還可選擇其他應(yīng)用。
傳感器和振動分析裝置已集成入線性控制系統(tǒng)
舍弗勒集團(tuán)已將智能傳感器和振動分析裝置集成入線性控制系統(tǒng)，并借助于該機電一體化部件提供一個自動化再潤滑。該集團(tuán)公司于2017年便對補償循環(huán)單元也實現(xiàn)了循環(huán)球式動力控制功能，并在漢諾威工業(yè)博覽會上進(jìn)行了介紹。據(jù)舍弗勒集團(tuán)稱，將智能傳感器和振動分析裝置集成入線性控制系統(tǒng)的好處還遠(yuǎn)非僅僅是有一個單純的再潤滑功能。
能夠完整實現(xiàn)斷面導(dǎo)向控制系統(tǒng)的潤滑和潤滑狀態(tài)監(jiān)控的自動化的可能性，對于該設(shè)備的用戶和生產(chǎn)廠家來說均意味著是一個大的進(jìn)步。對于該設(shè)備的用戶來說或許可以省去手工對設(shè)備加裝潤滑油的作業(yè)。而與此同時，設(shè)備生產(chǎn)廠家或許也可不受控制中央潤滑裝置的限制。
反之，采用舍弗勒集團(tuán)研制的Durasene，每個具體的線性軸均能實現(xiàn)與負(fù)荷和需求相適應(yīng)的再潤滑。測量電子裝置可實現(xiàn)最多對每個軸的6個起重小車進(jìn)行監(jiān)控。不僅在采用6列和4列循環(huán)球式動力導(dǎo)向裝置Kuse和Kuve時，而且在采用滾筒循環(huán)導(dǎo)向裝置Rue時，傳感器在起重小車上的位置均可自由進(jìn)行選擇：傳感器可布置在起重小車的左邊或右邊，或是布置在頂部的左邊或右邊。
圖3 現(xiàn)在，滾筒循環(huán)單元和球軸承及導(dǎo)軌組件均可得到符合負(fù)荷和需求的自動化再潤滑
無論是潤滑不足，還是混合油中機油過多，傳感器設(shè)備均能可靠潤滑，這樣便能夠延長機器的使用壽命，并使機器的故障率下降。如果再潤滑出現(xiàn)差錯，例如，潤滑設(shè)備出現(xiàn)故障、軟管泄露或是油嘴堵塞，系統(tǒng)均能進(jìn)行可靠識別。這樣便沒有必要采用如中央潤滑裝置使用的那樣的壓力傳感器，而采用壓力傳感器進(jìn)行監(jiān)控的成本昂貴。該新的系統(tǒng)也能夠保護(hù)充分聯(lián)結(jié)的設(shè)備，使其不產(chǎn)生停頓，而停頓也會造成昂貴的設(shè)備運行成本。弗勒集團(tuán)稱，該公司研制的Durasense對于那些機器設(shè)備利用率最大化的行業(yè)來說意義重大。尤其是對汽車生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)線以及企業(yè)內(nèi)部物流里的很多“運動軸”、食品和包裝行業(yè)、以及在自動化安裝和加工業(yè)來說意義均更大。
當(dāng)人們在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上首次聽到工業(yè)4.0這個詞時，還沒有人想到工業(yè)4.0會有怎樣的作用，也沒有人想到對于工業(yè)4.0來說什么是必不可少的。但是，德國達(dá)爾姆施塔特工業(yè)大學(xué)早在五年多以前便研制出了裝有一個傳感器的首個螺栓產(chǎn)品。達(dá)爾姆施塔特工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)和成型機研究所的Matthias Brenneis在一個前期研究項目中發(fā)明并研發(fā)了這根螺栓。他那時說：“迄今為止還沒有真正的令人信服的安裝傳感器的方法。”他解釋說，“粘結(jié)處容易松開，特別是在一個‘真正的’嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境中更是如此。”為此，安裝在機器或是結(jié)構(gòu)件外部的若干傳感器同樣“從外部”提供測量值，這些測量值可與一部機器內(nèi)部或是一個結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的實際作用著的力進(jìn)行比對。
圖4 傳感器螺栓準(zhǔn)確的測量什么樣的力作用到機器里
簡單的結(jié)構(gòu)元件成了測力螺栓
經(jīng)過了大量研究，該螺栓變得比較小了，已接近市場成熟且獲得了專利。聯(lián)邦德國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部承認(rèn)了這項新技術(shù)并將其納入到“資助研究轉(zhuǎn)化”項目里。聯(lián)邦德國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部對該傳感器螺栓的進(jìn)一步研發(fā)給以了18個月的資金資助直至其生產(chǎn)成了產(chǎn)品。首批任務(wù)委托人已經(jīng)在先鋒項目框架內(nèi)利用該項技術(shù)。2013年，從該項目中單獨成立了Consenses公司，目的是要營銷這種螺栓。該生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品可簡單集成。這種獲得專利的測力螺栓可取代傳統(tǒng)的螺栓，并且能夠提供機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部的高精準(zhǔn)的力信號。這就意味著，編碼器和加速度計可通過磁固定在一起或是通過一個中央螺栓固定在一起。
