汽车转向柱轴是非常敏感但很重要的汽车转向系统组件。因此，对这一产品的生产具有很高的要求。LCA自动化集成系统股份公司总部位于瑞士阿福尔特恩阿尔比斯（Affoltern am Albis），是一家拥有多年经验的特种机器制造商，特别是生产针对汽车行业的设备。LCA其中一个核心生产领域是转向组件生产，供应给几乎所有的欧洲汽车制造商。负责项目规划和控制工程的Rainer Polzl介绍道：“我们交付交钥匙装配系统，从规划、设计直到建造和调试。这包括机械结构，以及电子元器件、控制技术和软件。我们理念的一个重要部分就是与我们的客户密切合作，只有这样，我们才可以灵活地应对所有需求——如全自动或半自动过程，或者精益管理理念，并以优化方式实施。例如当前的转向柱滑动接头装配线，它不仅需要高效运转，而且还需要保持较高的精度水平。毕竟，在正面对撞中，方向盘和转向柱的正确压缩变形对于汽车驾驶员和乘客的生存来说都是至关重要的。”

PC 控制技术具有良好的可升级性和开放性

LCA公司自2000年起就使用Beckhoff基于PC的控制技术。Rainer Polzl从一开始就参与了进来：“一开始，使用我们的专用硬件和软件。然而，由于客户对标准技术的要求越来越高，因此我们在1999年决定进行转换。这些都是选择Beckhoff的重要原因，包括广泛的、可升级的开放式产品系列，工业PC技术的高性能，以及公司继续创新的能力。对我们来说重要的是，PC控制具有很高的灵活性，并集成了协调软件和硬件，直到 I/O级。该技术在横向和纵向集成方面也有很大的优势，因为系统开放性便于将我们的机器集成到最终用户的互联装配线中，并与他们的MES和ERP系统通讯。”

LCA自动化集成系统股份公司的转向轴装配线的控制系统一直都是基于 PC 的。由于 PC 控制技术具有良好的开放性，它可以轻松集成到生产线和 ERP 环境中

另一方面， LCA公司通过它充分利用PC控制技术的灵活性和性能。由于专用轴和工艺控制系统非常复杂，提升的唯一方法是逐渐向全PC控制解决方案迁移，正如Rainer Polzl解释道：“由于PC控制的开放性，我们能够让它与我们自己的运动和过程控制同时运行，然后我们通过PROFIBUS将它们轻松集成。在不断发展的Beckhoff系统支持下，如以高性能处理器的形式或通过引入集成式、超高速EtherCAT，直到I/O端子模块，我们最终能够在2010年全部淘汰我们的老系统。”

采用灵活的控制技术的复杂装配线

LCA公司最近开发的转向轴装配线面积约为120平米，整条线都使用PC控制技术。生产过程在与客户密切合作下实施。PC控制技术具有可精细扩展和模块化设计的特点，因此在应用中具有高度灵活性，实践证明在这一过程中十分有益。Rainer Polzl继续说道：“高度重视客户需求是LCA自动化公司的特点之一。我们特别短的开发时间只能通过在用户有最终产品原型的阶段开始进行机器设计才能够实现。最终产品的连续优化必须与相应的机器设计调整同时进行。灵活的控制技术为这类修改提供了最佳支持，它可以采取附加工艺步骤或新的轴配置形式。”

LCA 自动化集成系统股份公司负责项目规划和控制工程的Rainer Polzl（左）和总经理 Christoph P. Rennhard 正在检查装配结果

在这一方法基础上，公司能够在仅仅8个月时间内就实施了整条转向轴装配线。该装配线有三个手动‘进给站’，每个组件都放在全自动输送系统的工件搬运机构上。搬运机构随后经过每个加工站。在其中一个工作站，管状原料被压制和成型，在这之前，它与其它组件连接，给它加润滑脂和润滑油。在每个加工站，要对尺寸精度和功能进行检查。例如，需要对所有所需的部件进行检验是否符合热加工中规定的力。这样可确保工件质量非常可靠，并识别出废品。然后将相应的信息分配给具体的工件搬运机构。复杂的最终检验在一个测量站中完成，它也是LCA专业知识中最重要的部分，Rainer Polzl解释说道：“一方面，汽车转向组件必须无背隙，另一方面，连接不能太紧，否则会在发生事故时妨碍‘伸缩’。大约三年前，我们将这一需要丰富专业知识的测试从专用控制系统迁移到基于PC的系统中。”

据Rainer Polzl所述，现有的系统也从PC控制技术的性能中得到越来越多的好处：“很多系统在我们客户的设备里已经可靠运行了有20年，甚至更久。为了在不延长生产停机时间的前提下对这些机器进行现代化改造，我们用基于PC的系统仿真了我们先前使用的控制组件。这样，现有的控制系统甚至没有‘注意’硬件已经使用先进的组件进行了升级。这让我们能够一个一个地更换不同的模块，从而逐渐替换现有的硬件。由于生产的产品类型的种类增多，控制软件变得过于复杂，因此需要直接更换。上述方法的一个优点是：通过仿真硬件，可以继续使用现有的软件。在升级改造各个机器模块时，我们也从各种过于PC结构型式中获益。模块可以在一开始就使用CX系列紧凑型嵌入式控制器灵活实施。控制柜式工业PC在最终需要替换系统的‘心脏’时就非常适用。这一模块化性和多样化性非常适合我们的方案。”

目前的转向轴装配线使用四台采用Intel? Core?2 Duo处理器（2.53 GHz）的控制柜式工业PC C6930，每台PC连接一个15英寸的CP7902控制面板。其中一台PC用作主站，例如，用于传输过程数据和连接ERP级。其它工业PC控制装配线的内部工艺。复杂的工艺包含了1000多个I/O，据 Rainer Polzl所述，在本地通过防护等级为IP 67的EtherCAT端子盒实施，特别是在需要记录模拟量数据时。其它组件包括18个伺服轴，它由AX5000系列伺服驱动器和AM3000系列伺服电机构成，并通过TwinCAT NC I控制。EtherCAT用于高性能通讯，它完美地整合到PC控制系统中，正如Rainer Polzl证实的那样：“由于具有出色的系统集成性，TwinCAT能够优化数据访问。因此，后续的扩展可以比使用第三方软件更容易实施。”

未来创新机遇

对于未来项目，Rainer Polzl看到了更多的创新潜力，这都要归功于基于PC的控制技术。例如，软件现在已经更新成TwinCAT 3：“对我们来说，主要好处是能够使用C/C++作为编程语言，因为我们对于这一编程语言拥有多年的专业经验，能够实施复杂的功能。C编程作为工艺不可或缺的一部分，能够快速、轻松地集成这些所包含的功能，如用于高精度同步的液压轴。”

四台 C6930 控制柜式工业 PC — 每台配备一个电池组和 UPS— 构成装配线控制系统的核心

紧凑型设计通过驱动技术 —这里是一台 AM3000 伺服电机— 和用于直接采集分布式工艺数据的 EP 系列 IP 67 I/O 端子盒（图片中间）实现

Rainer Polzl也看到了先进的多点触控控制技术的许多优点，特别是与CP-Link 4单电缆技术连接以进行显示。与标准化市场（如汽车行业）相比，愈小的目标市场（如医疗或者轨道行业）在这方面具有更加开放的趋势。多点触控为机器用户在操作参考和安全方面带来了重要的改进和提高。关于这一点，机器安全话题也列在了Rainer Polzl的开发日程安排中：“除了引入TwinCAT 3，我们还将将我们以前单独实施的安全解决方案迁移到Beckhoff系统中。”

新闻

三部门联合发布《发展服务型制造专项行动指南》

日前，工业和信息化部联合国家发改委和中国工程院共同发布《发展服务型制造专项行动指南》，提出到2018年基本实现与制造强国战略进程相适应的服务型制造发展格局。工信部产业政策司相关负责人表示，这是推动服务型制造发展的指导性文件，也是《中国制造2025》规划体系中11个指南之一，将引导制造和服务融合发展，加快制造业从生产型向生产服务型转变。

服务型制造是制造与服务融合发展的新型产业形态，是制造业转型升级的重要方向。在这种形态下，制造业企业通过创新优化生产组织形式、运营管理方式和商业发展模式，不断增加服务要素在投入和产出中的比重，从而实现以加工组装为主向“制造+服务”转型，从单纯出售产品向出售“产品+服务”转变，有利于延伸和提升价值链，提高全要素生产率、产品附加值和市场占有率。

《行动指南》提出到2018年基本实现与制造强国战略进程相适应的服务型制造发展格局，这一格局意味着创新设计引领作用进一步增强、协同融合发展水平进一步提高、网络化服务支撑能力进一步拓展。具体来看有一系列量化指标，包括要培育50家服务能力强、行业影响大的示范企业；支持100项服务水平高、带动作用好的示范项目；建设50个功能完备、运转高效的公共服务平台；遴选5个服务特色鲜明、配套体系健全的示范城市。

《行动指南》强调“市场主导，政府引导”，鼓励企业根据自身实际，在资源利用、生产组织、经营管理和商业模式等环节全面优化升级。而政府主要从营造良好的产业发展环境，提供公共服务等方面开展工作。

《行动指南》以价值链为主线，针对服务型制造对价值链前、中、后各环节的提升作用，提出了四项行动。其中，设计服务提升行动聚焦前端的研发设计等环节，制造效能提升行动聚焦中端的制造环节，客户价值提升行动聚焦后端的营销和售后等环节，服务模式创新行动则是一项开放式的行动，着力引导制造业企业以其核心生产要素为基础，创新服务模式，在更大范围整合金融、人才和技术资本，提供更加系统、更加专业的“产品+服务”，打造市场竞争新优势。

摘自《自动化博览》2016年9月刊