智能自动化的任务
可持续建筑是关乎全社会的重要议题。减少碳足迹的方法之一是采用可再生的天然材料，如秸秆，人类使用这种高度可持续的隔热材料已有数个世纪。但是，要将秸秆全自动加工为成品建筑构件，需要利用智能系统概念，最重要的是，需要一个功能强大而灵活的运动控制解决方案。
采用运动控制的可持续建筑
借助 Siemens 高效的运动控制系统，HOLZ automation 只需一个生产班次，即可生产出整栋房屋所需的木秸秆建筑构件。
关键优势
一套系统，即可完成所有任务
运动控制解决方案涵盖轴同步、模块输送、压机运动，未来可能还涵盖更多流程。这带来了可扩展的标准化解决方案，并提高了效率和灵活性。
简化复杂运动的设计
所有功能均在 TIA Portal 内设计完成。使用 SIMATIC S7-1500 T-CPU 的凸轮编辑器，可快速调整和修改打包机内所有轴的复杂同步运动。
可追溯性和数据透明度
Siemens 自动化解决方案可实现可追溯性和质量管理。 SIMATIC Industrial Edge 用于监控锯片的磨损情况，并相应地重新调整切边装置。
这套用于建筑构件自动化生产的新系统，其核心组件恰恰源自农业领域。HOLZ automation GmbH 董事总经理 Jürgen Holz 回忆称：“我们购买了一台打包机并对其进行了改造，这样我们就可以实现自动化。”这是一个大胆的举措，Jürgen Holz 继续说道：“我们之前从事精密机械制造，包括汽车行业齿轮和传动轴等精密零件的装配和测试任务。在这个领域，零件的特性是固定的。但是，秸秆这样的天然材料对工艺的要求截然不同。如何干净利落地自动化管理材料特性的波动，例如不同的茎长与回弹力，确实是一项挑战。”
而对于 HOLZ automation GmbH 软件和开发负责人 Alexander Fromm 而言，这项任务则令人振奋：“我们得将一台原本用于农业生产的液压机械压力机进行电气化改造，用于自动化工业流程。这方面没有任何现成的模板可以使用。”对他来说，重要的是，HOLZ automation GmbH 能够用一个系统纳入众多过程——轴同步、模块输送、压机运动等，“包括我们现在还不知道的任务”。因此，他们最终选择了 Siemens 的运动控制解决方案：“我们协调了各个驱动装置，并开发了相应的方案。最终，我们得到了一个可扩展的标准化解决方案，确保工作流程高效且灵活。”
在工厂目前的六个生产站中，建筑构件均由木质构件组装而成，安装背板后，由机器人精确压实秸秆填料。最后的工序是将突出的秸秆修剪平齐，形成可以抹灰或进一步加工的平直墙体构件。除了用于打包机、集成安全功能的 SIMATIC S7-1500 T-CPU 主控制器外，六个生产站各配备一个分布式 SIMATIC ET 200SP 控制器 作为智能设备 (I-Device)。通过这种方式，系统总共控制了 16 根轴——10 根同步轴和 6 根定位轴，还包括工厂安全组件以及与现有六个机器人的通信。
HOLZ automation GmbH 逐步开发了系统的机械和电气设计并进行了验证，Alexander Fromm 回忆道：“这样解决方案就能立即投入生产”。为此，他使用了 TIA Portal 中的跟踪功能等，以验证所有相关组件的系统行为和信号。最终结果证明，这是一个成熟、灵活的模块化系统，而且还支持移动部署，“这样，我们就能轻松地系统部署到施工现场或秸秆收获地。这缩短了材料和建筑构件的运输路线，从而减少了排放量。”协调一致的标准化自动化、预先测试的库和直观易用的操作方式，确保了高效调试——这是该解决方案的另一个优势。
作为首席开发人员，通过技术对象实现的简单驱动控制和工厂安全的集成功能让 Alexander Fromm 在工程阶段受益良多，不仅如此，集成的运动控制解决方案也简化了他的修改和优化工作。Alexander Fromm 尤为赞赏的是打包机中的伺服驱动器。“驱动器规格和机械运动学方案各异的伺服机械解决方案对驱动动态性能的要求极高。以前，我们通常需要规划两周的时间来对六根同步轴进行精准调节与协同控制；但有了 SINAMICS 伺服驱动器的一键调谐功能，这项工作只需两小时就完成了。
这些建筑构件现在已投入应用：新的生产车间改造采用了木材和秸秆制成的内墙。这套系统非常灵活：“我们可以通过开放接口，将我们的流程直接与建筑师或建筑公司的规划系统对接。如今，我们已有 108 种宽度和形状各异的建筑构件产品，我们还计划在另一个生产站为建筑构件提供黏土灰泥。得益于模块化工厂的概念，这很容易实现。”
放眼全球，经济实惠且可持续的建造解决方案是市场共同的追求。我坚信，只有自动化才能实现这个目标。而 Siemens 就是我们要找的合作伙伴。