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德国威乐总部之旅第三站：Wilopark数字化工厂的五大绝技德国威乐总部之旅第三站：Wilopark数字化工厂的五大绝技
难以置信，迎面而来的是一台小型绿色自动割草机器人正在草坪上作业，在不远处居然是几只灰色的大鹅在悠哉散步。对于眼前这幅画面，泵友圈很难想象是发生在全球知名泵制造商威乐集团的总部Wilopark之内，因为就大鹅而言，它们的生活需要有舒适的环境，也许这就是称为“Park”的原因之一吧，彰显人与环境的自然和谐。
威乐，作为全球第一台暖通增压循环泵的发明者，从一开始便将创新的基因刻在企业的根基之中。 1928年，时值欧洲工业革命，多特蒙德所在的德国鲁尔区聚集着大量的产业工人，他们居住在人员密集的宿舍中，到了冬季，采暖就产生了很多问题，因为当时的采暖方式是在宿舍楼的每层都设置锅炉房，这样就需要把煤和煤灰反复不断地在楼层间运输，效率低下且造成环境恶劣。 威乐公司的总经理Louis Opländer（家族第二代）和他的儿子Wilhelm Opländer（家族第三代）这对“上阵父子兵”，针对这个问题便一起联合研发出了世界上的第一台暖通增压循环泵，从而将热水源源不断地泵送到建筑的各个角落。 △WILOPUMP设计图及实物, 由Opländer父子联合研发及推出的世界性创新水泵产品 这款产品一经上市就取得了成功，这让威乐的生意一飞冲天。为此，Opländer父子还为这款产品申请了德国国家专利，并在那一年做出了企业的重大决定：将业务聚焦在水泵上，同时也决定将原有的“Opländer铜和黄铜制品厂”进行更名，选取了Wilhem和Louis分别的前两个字母组合到一起，也就是现在我们所熟知的Wilo，从此开启了威乐的蓬勃发展之路。 如今，这家创立于1872年的德国水泵制造商，已经跨越两个世纪，并在2021年2月，迎来公司发展史上的里程碑时刻——威乐集团总部数字化工业园Wilopark落成。 Wilopark，天生不凡。 时任德国总理默克尔女士亲自出席Wilopark的落成仪式并致辞，她高度赞扬了威乐集团通过不断的技术创新对德国经济发展的推动作用，以及在环境保护领域所取得的骄人业绩。 在这座20万平方米的Wilopark园区内，不仅建有工业4.0标准的55000平米数字化工厂、总部大楼（Pioneering Cube）、创新大楼（Innovation Cube）、交流大楼（Networking Cube）、氢能发电站（H2POWERPLANT）、电子设备实验室、健康大楼（Health Cube，在建中）以及威乐蜂房、威乐池塘等，还种植了152棵全球各地的花木。 同时，整个工业园采用光伏发电、天然气分布式能源等清洁新技术，并通过采用新型节能材料实现能源节约将近40%，相当于每年减少了3450吨的二氧化碳排放或28万棵树一年吸收的二氧化碳量。2021年Wilopark的集团总部大楼还荣获美国绿色建筑委员会（LEED）和德国可持续建筑委员会（DGNB）的双金奖认证，2022年Wilopark荣获欧洲年度工厂大奖。 事实上，Wilopark在建造过程中还发生了几段小插曲。 一是在园区扩建过程中，发现了5颗二战时期空投下来却没有爆炸的炸弹，其中最大的一颗重达130公斤。这也不难理解，根据史料记载，由于多特蒙德处于当时德国的重工业鲁尔区，在二战中遭到了盟军猛烈的轰炸，整个城市几乎沦为废墟。 二是发掘出一座地下教堂，后来经过多方协商，保持原样并在教堂上方加厚了数米的土方，以保证不会受到破坏。 三是发现一群稀有的壁虎种群，这给Wilopark的施工带来了很大的生态挑战。在多方的共同努力下，成功为壁虎安置了新家，在保护环境生态的同时，也让Wilopark能够向前推进。 落成后的Wilopark，最令人瞩目的要数威乐数字化工厂了，到底有哪些创新的技术值得我们去学习，也是本次泵友圈参观的重点。 就Wilopark工厂布局来看，分为三个区域，然而与其说是一座工厂的三个片区，不如描述成三家工厂合并在一起更好理解。之所以这么做，为的是能够协同达到最高工作效率。 例如，最上面的区域，是威乐生产电子元器件的一个工厂。此前，这家工厂大概身处20公里以外，每天有众多的卡车往返两地之间来输送原材料和配件等，费时费力，而现在二者距离缩短到只有100米，运行效率可以想象。 而另外两个区域，都是生产不同类型的水泵产品，区别在于中部区域是以量产为主，高度的自动化。而下方区域，更多的是定制化水泵，也就是每一台都要根据客户的特殊要求单独定制，所以它的产量不会有上面那么大。 需要指出的是，在工厂总体布局方面，威乐集团旗下的全球16家工厂是完全一致的，任何一家工厂都分为三个不同的区域或阶段，这点和之前看过的霍夫（Hof）工厂是一样的。 第一个部分称之为“超级市场”（Super Market），即原材料的进库，包括原材料的进场和检验； 第二部分是半成品的生产区； 第三部分是主生产区（多条生产线或生产组），包括组装和测试； 从技术角度来看，简而言之，工厂以智能技术为核心驱动，通过创新性融合THT装配技术，选择性焊接技术，自动光学检测、切削等工艺打造全自动生产线，同时利用AGV及自动化仓储等工业4.0技术提升生产效率。 具体来看，运用了以下几大技术特色： 1. MES生产执行系统 面对复杂的三块生产区域，如何准确掌握实时订单情况和备件情况？威乐集团开发出一套称之为MES的生产执行系统，将三个片区连接在一起，从原材料的数据，到半成品以及成品库的数据都可以准确显示。 MES系统工作状态中会显示三组信息： 第一组是不同生产线的名称。 第二组是所有生产线目前的备料情况，即生产线正常生产时，它需要的原材料还能够供给多长时间，这和在霍夫工厂见到的是完全一致的。 第三组是每条生产线现在所需要的人员，借助不同的颜色显示，我们可以清楚的知道是否有足够的员工。 正常来说，如果系统显示缺料，会自动通知Super Market备料，AGV无人驾驶送料车会自动去取料并送达，来保证源源不断的生产供给。 其实，这里采用了大量的人工智能技术。 生产物料配送的大部分都是靠AGV小车运输完成的，它会根据你现在的订单执行情况进行预判，待你这张订单即将完成时，送达一份新的订单。因此，正常来说，员工完成了这一单，他一转身，新的一单工单里面所有的零件已经送到眼前了，这也包括需要的工具，并且所有的设备工装已为新订单已经配置好，也就是为下一单做好了全面的准备。 2. 可功能互换的电子元件与智能控制系统。 威乐集团全球65%的电子元件都在Wilopark的电子元件工厂生产，并且得益于强大的研发能力，大概有70%的电子元件是可以互换的，即如果在生产过程中发现某个元件短缺，那么就可以使用别的元件来实现相同的功能。 另外，你可以想象一下，每天有550万个各种元件进厂，需要多少人工才能完成分拣和检查？这是一项绝对无法完成的工作，因此威乐集团开发了一套智能进场检控系统。借助元件上方的RFID条码，通过自动扫描，进入相应货位。所有动作都是靠智能控制，并实时掌控库存数值。 3. 自适配学习系统 在总组装区域，以Wilo-Stratos MAXO智能水泵产品为例，它有93种不同的规格，当员工面对不同的订单，不同的产品工艺，他该如何知道每个订单的泵需要执行哪些工序？所以威乐针对这项挑战，自己开发了一套自适配的学习系统或者说培训管理系统，也就是在工作人员到现场之后，他们会拿工牌先去扫一下系统，然后所有的设备就知道是这位员工到岗了。 然后他今天要完成的所有订单以及每一张订单过来之后，他都会在屏幕上看到他下一步应该去做什么。显而易见，每个人的技能是不一样的，系统会经过大数据的学习来准确判断这位员工的技能水平。 例如，某位员工在这几道工序是非常快的，那么订单过来的也会很快，如果相对来说他以前在这里出过错或者有一些的迟缓，系统就会自动慢下来并加以特殊指示，以至于他接到的所有命令都是适配自己的，因此这里蕴含很多大数据AI技术。 4. 柔性生产技术 考虑到员工身高体重不一样和所生产的水泵各个类别差别非常的大，尤其是在同一条生产线如果兼顾高达17000多款不同产品的生产，既可以生产重大数吨重的泵，也可以生产小到几公斤的泵，这就给生产工人的“兼容性”带来极大的挑战，于是就需要采用柔性生产。 借助Wilopark工厂参观的虚拟现实技术，讲解员Janik为我们生动地展示了威乐标准生产工位的柔性化生产，当AGV小车送达物料后，工装操作台如何根据员工的身高进行自动调节，同时在吊装环节部分，因为不会用手工操作，所以通过大数据技术，什么时间该吊装哪一个，并且根据工件重量，自行调节抓力。 当员工完成这道工序，AGV小车便会将工件运输到下一道工序，同时，一辆新的小车会将新的半成品运送过来。因此，这也是为何称之为智能化工厂原因之一。 5. 氢能技术 威乐集团给自己设定了一个非常宏伟或者有挑战的目标，到2025年年底，整个Wilopark供暖、供水和供电，都是通过绿色的可循环能源来实现。所以整个园区采用了很多新的技术，包括高效水泵、风能、太阳能，同时作为行业领先企业，威乐希望肩负更多的责任去推动可持续发展。因此，威乐选择了目前最看好的一项未来能源技术，即氢能。 威乐的氢能发电站H2POWERPLANT包括四个部分：一是光伏系统，可产生3000kwh电能，二是电解水产生氢能的装置，三是储能即电化学装置，四是液氢的储罐。 一般来说，产生的绿色电力会直接供给到生产，当它产生了富余的量时候，绿电就会直接进入到上面的电解水产生氢能的集装箱装置，把水电解为氢和氧，然后将氢储存在液氢储罐内，而氧通过管路直接排到大气中去。 那么液氢是如何变成电能？其实它就进入到最后的这一道工序。通过电化学把氢能又变成了电能，然后反哺到威乐的工厂生产，如此一个循环系统。目前，整个氢能系统的效率为70%，未来威乐的目标则是100%。 这里又有一个问题，夏天可以通过空调来调节工厂温度，那么冬季该怎么办？事实上，在电解水和电化学制备电的过程中都是有大量余热产生的（也就是现在未有效利用的那30%），通过余热回收，将热水循环到的工厂内部。 综上，威乐认为氢能是未来能源发展的一个方向，这也是威乐集团和施耐德电气一起联合合作的初衷。现在我们所看到的真正运转的唯一一套系统，但现在在全球的不同地方，比如沙漠地带，北欧比较寒冷的地区，预计到2026年，全球范围内将有六个大的项目启动运转。威乐希望把它慢慢升级为一个可以复制的成熟解决方案，成为威乐集团的一个新业务。 在本次参观的最后，Janik还向我们介绍了集团在“Caring”关爱方面的一些行动举措，考虑到Wilopark内有2000名员工，便在园区内特别设立了一座公交站点。为给员工更好的办公环境，特别设置了户外会议交流区以及威乐蜂房和威乐池塘等等。而这些也都体现出威乐集团今年新发布的可持续发展3C战略，具体内容请继续关注泵友圈下一期，威乐集团CTO独家专访，届时逐项为您揭晓。 如果您还想再看一次威乐集团Wilopark工业园区的直播回放，可长按识别下方二维码再次观看。 |
