当日立ABB电网瑞士伦茨堡的半导体工厂面临增加产量的压力时，他们转向了将AGV和机器人相结合的创新项目，以开发全自动制造解决方案。

该工厂为从电力铁路到能源传输和配电等客户生产一系列BiMos功率半导体。ABB在全球平台上进行交易，并面临汇率和国际竞争的差异，其中许多来自低成本制造地。为了保持瑞士这个以高成本著称的国家的业务竞争力，确保最大限度地提高生产率甚为至关重要。

像所有工业4.0之旅一样，这个项目是一个长期过程，六年后仍在发展。他们最初进军自动化阶段包括了两个重点项目，即需要硅处理的前端工艺和最终产品组装的后端流程。

从试生产到正式生产

有一个流程被确定为特别适合自动化，因此日立ABB电网开始完全自动化离散的后端流程。该项目被命名为Genesis（创世纪），一场新的旅程就此开始。这不是一个简单的项目：超过100个子项目，20个新的生产单元，50多个机器人和6个AGV都集成到制造执行系统（MES）里。因此，它需要采用分阶段的方法。

这项技术被决定在一条试验线上进行试验。该试验线是使用实际生产单元和设备以及四台AGV和几台ABB机器人专门建造的。ABB伦茨堡的项目经理David Hajas表示："这是我们以后想要做的一切，但目前是小规模的，只是为了测试接口是否正常工作。"它测试了 MES 系统和机器人之间的通信，MES 和 AGV 之间的通信以及 AGV 与生产设备之间的机械交接。从可行性研究开始到这一试验线工作，我们花了两年时间。"

在此试点阶段，伦茨堡的 日立ABB 团队与不同的供应商一起制定了自己的标准，并撰写了接口规范。"我们先迈出了一步，然后我们发现了问题是什么，我们解决了该问题，然后进入下一个挑战；这是一个迭代的方法。在可行性研究的两年中，我们创建了我们的标准，并应用于其他设备。我们将它放入每个规范中，用于我们与合作的每个不同的供应商。“

自动化生产流程

最后一个项目涉及几个生产单元与机床，它们是由ABB机器人加工和装载的。生产单元之间的物流由AGV处理。该AGV是为了Genesis（创世纪）项目而特别开发的，由BlueBotics的ANT®（自主导航技术）系统控制。该系统利用环境中的永久自然结构作为定位的参考，并结合了来自工业编码器和激光扫描仪的信息，精度达到 ±1 厘米和 ±1°。它还能够使用来自AGV上可用的安全激光扫描仪的数据。它允许AGV通过围绕障碍物移动（避障功能）或调整速度以避免紧急情况（路径跟随）来自主处理障碍物。这意味着无需在各个生产单元之间建立固定连接，可以遵循高度灵活的生产，允许走不同的路线。

整个过程通过 MES 和控制系统进行编排和同步，在此例中为 ABB 能力制造运营管理 （MOM）。MOM 支持敏捷自主生产。与传统自动化解决方案（在单元中永久编程材料流）不同，此应用程序的业务逻辑将转移到 MES。这允许灵活调整业务逻辑，而无需修改机器人单元的编程。

谦逊的开始

最初的概念是由Hajas在生产线担任工程师时开发的，因为他见证了运营的日常挑战。“我看到了问题所在，”Hajas说， “基于此，我向管理层介绍了完全自主生产的想法，然后整个事情开始滚动。从那时起，我一直在管理这个程序。该项目仍在进行中，这是一个转型，并且历时多年。”

自动化项目有多种驱动力，此外还需要保持竞争力。人们希望通过提高质量，提高产量和最大化吞吐量来提高生产率并增加收入。 Hajas补充说：“我们在伦茨堡制造的半导体技术含量高且价格昂贵，因此，我们不丢弃的每一块半导体配件相当于帮我们省了很多钱。”

该项目的主要推动力之一是制造执行系统。 Hajas将其描述为跟踪所有事物并协调所有操作的大脑。期望选择ABB机器人和控制系统，但在从一个单元到另一个单元的物流中，有几种选择被考虑进去。首先考虑了传统的输送机，然后考虑了高架输送机系统，但两者都不符合要求。

“最初，我们不确定要使用哪种技术来传输材料，因为我们的原始图只是带有代表生产线中机器的方框，” Hajas解释说， “因为这是一个棕色地带，所以我们不得不适应布局和设备位置，而它们并不总是处于最佳位置。

“我评估了不同的输送机技术，但很快得出结论，由于我们没有线性生产系统，这太混乱了。所需的后勤包括非常复杂的路线，到处都需要输送机，这将使进入工厂进行维护变得困难。第二个问题是传送带会产生颗粒，这意味着它们与洁净室不兼容。我们与之合作的一家供应商提到了AGV，这让我看到了新的可能性。最初的计划只是使一个区域自动化，但是由于有AGV，它使我们开始考虑使一切自动化。”

使复杂的流程无缝运行

就工艺本身而言，半导体的生产极其复杂，由于对可追溯性的严格要求而变得更加复杂。如果出现问题，了解涉及哪些机器和材料至关重要。“整合所有的AGV具有挑战性，因为MES需要了解一切信息。”BlueBotics公司的CEO，Nicola Tomatis解释道，“AGV不仅必须精确地履行其职责，我们还必须确保设备与车辆之间的所有通信得到保障”。

“在伦茨堡举行的启动会议上，有30至40个人在讨论该项目的要求，而我最初的想法是，该项目永远都行不通。就项目的复杂性而言，这是一个巨大的挑战。过去，技术集成商的工作是了解复杂的技术并将其应用于相当简单的流程。现在随着技术变得越来越简单该情况发生了变化，但是集成商必须了解复杂的流程并能够使解决方案起作用。”

然而，AGV的最大障碍是与生产单元的互动。 “包含部件的托盘的自动传送是最困难的部分，因为执行此任务需要一定的程序，” Tomatis补充道， “我们需要与设备以及MES进行通信，协调和同步。他们必须在他们之间进行本地通信，以确保握手正确。我们这一方面的挑战是，我们必须实施在这个市场中使用的特定握手协议才能完成这项工作。整合是一个挑战。”

安装过程中的通信是通过工业网络上的Wi-Fi来处理的，这并未给团队带来任何问题。在工业机器人安装中通常都没有提到延迟这一棘手的话题。 “延迟并不是问题，因为我们不需要为此应用程序进行实时通信。” Hajas补充说： “我们概念的优点在于，MES系统从车间获得状态，即电池已经完成生产并且需要卸货。 MES向ANT服务器发送运输请求，设备X已准备好卸载，并且已调度AGV。”

事实证明，最初的安装非常成功，Hajas和他的团队现在将注意力转移到洁净室区域，那里的基板和模块有几种不同的生产工艺。这个复杂的过程大约有50个生产步骤，团队目前正在那里计划和实施自动化解决方案。该工厂已经在享有声望的“ 2018年度工厂”工业竞赛中荣获“数字化卓越位置保护”类别的奖项。尽管该奖项不仅授予Genesis项目，而且还授予了现场的整个数字化策略，但生产线的自动化是成功的关键。