不加特技 塑料加工玩转智能

工业4.0玩的就是智能，无论是智能工厂还是智能制造，抑或物联网等相关技术，自2013年德国政府提出这一未来工业发展概念以来，工业各领域都在积极探索发展升级之路，就塑料加工而言，目前有哪些新技术正向着工业4.0这一目标迈进？

“工业4.0”和“中国制造2025”都指明了未来工业发展蓝图，智能互联将是未来工业一个非常重要的特征，也是区别于现阶段制造业最具颠覆性的特点，以满足小批量、个性化等未来不断增长的新型市场需求。作为现代制造业不可或缺的一部分—塑料橡胶制造企业也已开始积极研发各种创新技术，为迎接这一时代的到来热身。

大批量的个性化工艺链

“工业 4.0”要将机器、任务信息及进程数据进行联网，对于塑料加工工业的影响在于将生产工艺所需的所有技术组件和生产数据进行联网，由此实现可追溯性，以及灵活快速的生产安排。德国领先注塑机制造商阿博格（Arburg）技术总监Heinz Gaub 说：“工业4.0直接关系到我们、我们的客户以及整个塑料行业的方方面面。倘若能够在未来提前使用现代化技术并实现信息技术联网，则可赢得中长期的竞争优势。”

化解大批量标准化与定制高端化矛盾的经济型大批量个性化生产，将是工业4.0带来的首要价值之一。阿博格经过潜心研发，已开发了个性化大批量产品生产的完整网络化工艺链，囊括注塑工艺、增材制造和工业4.0 技术（如中央电脑管理系统）。

近年，阿博格在不同展会和活动上，借助自动化生产线演示了大批量注塑产品的个性化生产。2015年汉诺威展览会上，阿博格与合作伙伴一同展示了如何用增材制造改进大批量产品生产，其中，“电灯开关弹簧装置”的高品质增材制造、批量产品注塑工艺的技术和专业知识，以及通过主机系统ALS进行的流程联网，全部来自阿博格。弹簧装置的生产工艺链从PC工作站开始，单个任务在这里汇总，参观者可选出个性化的符号与姓名组合。通过阿博格ALLROUNDER 注塑机批量生产开关主体。这是自动化方案系统的一部分，还整合了零件检测和激光标刻。通过激光标刻的二维码，针对每个注塑件的工艺和质量参数进行在线调取。这样，单个零件相关的预定参数符合工业4.0具有可追溯性的特点。通过freeformer增材制造系统生产的每个开关弹簧装置都是独一无二的，带上了事先确定的个性化符号名称组合。接下来，机械手将完成的产品“插入它的包装”中。此过程可与工艺链同时进行，并用符号名称组合以及开关弹簧装置相应的二维码进行光刻，通过二维码可在线调取产品参数。

此演示展示了将注塑工艺和增材制造相结合的潜力所在，按照这种方式，原则上可实现多种大批量零件的个性化生产。由此可开发出尚未实现的个性化部件经济型生产的新的市场潜力。阿博格也将由此实现传统身份的转换—由设备提供商转变为针对未来数字化工厂网络化生产的系统提供商。

注塑机自动巡航

自适应技术是一种面向未来的技术，在工作条件改变的时候具有一个主动适应和目标优化调节的特性，是工业4.0的一项重要技术。德国注塑机生产商克劳斯玛菲（KraussMaffei）开发并申请了专利的自适应工艺控制系统（APC），可即时补偿注塑生产工艺过程中的波动，实现稳定的高产品质量，类似汽车的自动巡航功能。

APC最大创新之处是以“产品质量”作为决定性控制变量。由于APC在每个同期都进行校正，因此实现了以前无法想像的稳定、高效的注塑生产过程。APC按照当前的熔体粘度及模具中的流动阻力调节每个周期中的转换点和保压过程，这样就可在同一次注塑过程中补偿偏差，从而大幅降低制品重量波动。因此，由外部因素如温度、气候条件或批次变化导致的制造工艺波动可得到可靠的补偿。

美国塑料加工商Woco IPS（德克萨斯州Waco）在安装了这种新机器功能后，对APC实现的注塑工艺的稳定性感到很惊奇。Woco公司全球铁路项目经理Alexander Wein说：“在德克萨斯州，生产过程中气候条件的波动非常大。采用APC后，我们能可靠地补偿这些波动，保证稳定的高产品质量，这使我们非常信服。”工厂主要为铁路和运输行业供应产品。

此外，在机器重新启动时APC也具有多种优点，可精确探测机器停产期间材料粘度的变化程度，由于可针对性的调整转换点和保压过程，可避免生产废品。甚至机器变化，如螺杆和机筒磨损，或单向阀的闭合行为发生变化（这些可能会导致塑化和注塑过程不稳定），也可以通过APC进行补偿。具有APC功能的注塑机还可以可靠地加工高含量的回收料，回收料常常会导致粘度波动。利用APC功能可以防止由于材料粘度变化而且导致的产品重量在可调限制值内的波动。即使回收料用量增大，产品质量仍保持稳定。

克劳斯玛菲公司表示，APC的工作方式与车辆的巡航控制一样。巡航控制系统会自动调节对发动机的供油量，从而使车辆速度不会低于或超过驾驶员设定的速度，即使道路变化和风条件不同时也是如此。在生产过程中，由于外部因素导致材料粘度变化时，APC可以保持模具设置人员设定的注塑量稳定。但是，巡航控制不能替代驾驶员；同样，APC也不能取代机器设定人员。只有在模具设定人员为高质量产品配置好参数后，APC才开始工作，稳定工艺过程，接管操作人员的工作。

3D打印 个性化工具

3D打印技术以其设计自由性成为未来工业4.0时代个性制造不可或缺的工具之一。如上文提到的阿博格freeformer工业增材制造系统不仅可以实现单个和小批量零件的高效生产，也可进行大批量产品的个性化生产。重要的是，阿博格将这套系统整合到生产线中，以实现个性化塑料部件的网络化生产。随着CHINAPLAS

2015的启幕，freeformer将在亚洲区域正式发售。

事实上，近年3D打印的发展可谓炙手可热，化工领先企业也纷纷投入其中，如Teknor Apex、SABIC、普立万（Polyone）、伊士曼（Eastman）等。今年美国国际塑料展览会（NPE）还由于展商的增加，还特意加大了3D打印区的面积。

颠覆传统 流体可视化系统 

大数据也是实现工业4.0所需要的技术，全球平模头领先企业浙江精诚时代率先推出了结合这一概念的全球首创的平模头流体可视化智能系统，简称“微互系统”。

目前，部分塑料加工企业还停留在依靠测绘、经验以及简单的分析，缺乏理论支撑，尤其是随着新材料运用的日新月异，挤出行业迫切需要对于原材料及工艺流程的可视化智能分析系统。该系统最大的特色是提供智能化解决方案，完全颠覆其传统的思维模式和操作习惯。如传统的习惯是先开机生产再发现问题，然后进行工艺调整，如今通过模拟实验，发现并解决问题后再开机生产，避免了盲目开机造成的成本浪费。过去需要十年以上的工艺师解决一些技术问题，现在新人经过短期培训，利用微互系统就可以解决问题。过去客户需要工艺调整或遇到故障需要供应商派工艺师到现场解决，现在只要通过导入参数，系统自动生成解决方案，然后再通过远程辅助，用户自行调整工艺解决问题。

据介绍，目前的微互系统还是初始版本，数据主要靠人工的采集，然后导入系统，未来将通过传感器自动采集数据，进行系统对接，最终实现智能化控制。不过，该系统已完成试运行，并于去年11月在日本东京举行了全球首发，今年5月在广州CHINAPLAS 2015国际橡塑展上首次亮相国内市场。

基于网络的集成控制

工业4.0标志着工业生产进入互联网时代，网络物理生产系统（CPPS）将形成第四次工业革命的基础。早在去年上海CHINAPLAS期间，全球塑料加工辅助设备领先提供商信易集团的“基于网络的集成控制技术”就已崭露头角，今年将在CHINAPLAS广州展上将结合“智能工厂”主题活动展示整套航空杯自动生产包装系统，sLink基于网络的集成控制技术将得到生动的演示。

该系统包括自动原料处理、产品快速成型、产品高速自动取出、自动包装及所有生产数据的实时读取等技术，最终实现少人化及至无人化操作，以高度自动化打造安全洁净的生产环境，提供高效率低能耗节约型的生产空间。信易sLink基于网络的集成控制技术有效的利用现有的网络技术，将所有的辅机资源整合进入到一个网络中，减少操作人工投入，并且利用各种智能型控制器实时读取系统中各机型的生产数据，有效提升生产数据的采集效率及准确度，为后期生产工艺及产品质量的控制提供可靠的数据基础。

实现自动化、智能化生产，抢占未来商机，几乎已成为行业共识。今年初，广东金明精机股份有限公司与西门子签订战略合作意向，金明董事长马镇鑫表示，“2015年，金明将是变革之年，希望藉此与西门子合作，进一步提升设备的性能和操作智能化，以迎接未来工业4.0的大资料时代。”为适应工业4.0发展的需要，一些行业规范也将做出相应修改，2000年制定的涵盖注塑机与主机之间状态与实时数据的通讯规范的Euromap 63将升级为Euromap 77，一个重要改变是将有一个工业4.0的接口。

不管是工业4.0，还是中国制造业2025，都是制造业为满足未来个性化和小批量柔性生产需求所必须采取的措施，智能互联工业已成为毋庸置疑的大趋势，因此，制造企业必须开始在产品研发、生产线采购等方面考虑这一大趋势，这也是企业实现可持续发展的关键之一。值得注意的是，产业链不同企业之间应更多建立联合或联盟，或开放式产品，才能更好融入未来无缝连接大数据时代。