No setup times for a batch size of 1

< Back to Magazine No. 02-2026

industrial

单件生产也无需换型准备时间 - 两台联动的海科特 H80 加工中心，实现阀体高效加工

如何让德国本土工厂的单件和小批量生产具备全球竞争力？特种阀门制造商萨姆森 (SAMSON) 选择了由斯达拉格担任总承包商的解决方案。该方案由两台海科特 H80 加工中心组成，通过 Erowa LoadMaster Compact 托盘系统实现全自动化，借助最多 69 个预配置托盘，机床可在长时间无人干预的情况下自主生产。系统还配套了 Gebhardt 物料仓储系统，可根据生产订单自动提供相应的毛坯件以备装载。

萨姆森公司是全球领先的阀门与过程控制技术解决方案供应商，目前正经历其发展史上规模最大的一次转型。公司总部正从法兰克福迁往奥芬巴赫，涉及 120 多台机床与系统，以及近 2,000 名员工，职能涵盖行政、研发、生产、销售与服务等全部领域。

加工工艺负责人亚历山大· 埃普尔 (Alexander Epple) 博士解释说，此次搬迁带来了诸多优势：“过去 120 年，我们在法兰克福实现了长足发展，目前在空间与厂内物流方面已触及结构性瓶颈。奥芬巴赫厂区约 14 万平方米，我们可以全面重组运营，并继续发展壮大。”亚历山大· 埃普尔博士负责制造业务的重新设计与搬迁：“在建设新厂区的过程中，我们有机会对设备群进行全面现代化升级，更换约 40% 的机床。我们希望凭借此举为打造高效、面向未来的生产业务奠定基础，在全球市场保持竞争力。”

聚焦自动化

自 2026 年初以来，制造部门在保持满负荷生产的同时，分阶段搬迁了约 120 台机床。新机床的安装也在顺利推进，重点聚焦自动化。“我们的目标是通过无人化值守提高生产率，并应对技术人才短缺问题，”亚历山大·埃普尔博士强调道。“为此，我们需要让机床在无人值守状态下持续高效运行，同时最大限度减少甚至消除换型准备时间。”

挑战在于，萨姆森公司专注于特殊应用场合的控制阀，因此阀体零部件产品种类极为多样。工件在待加工材料、几何形状和尺寸方面各不相同。极小批量乃至单件生产，是常态。“因此我们需要一套带预配置托盘的柔性自动化解决方案，”阀体部门运营负责人乌韦·贝尔格 (Uwe Berger) 解释道。“只有这样，我们才能实现无人值守生产。”

具体而言，项目聚焦于公称直径不超过 150 毫米的阀体加工，同时还包括中间件、隔热件等类似零部件的自动化生产。过去，这类工件通常在四轴卧式加工中心上完成加工。“从机床技术角度来看，四轴卧式加工中心完全能够满足这些零件的加工需求，”乌韦·贝尔格表示。“因此起初我们并不打算改变这一成熟的加工模式，以避免额外的编程工作。不过，为了实现稳定可靠的自动化生产，我们引入了 Siemens NX 作为新的 CAM 平台，并借助数字孪生技术对加工过程进行仿真和验证。只有确保程序在虚拟环境中得到充分验证，自动化和无人值守生产才具备可靠运行的基础。”

寻找具备自动化经验的合作伙伴

由于这类自动化升级对萨姆森的制造业务而言是全新领域，相关负责人希望寻找具备相关经验的合作伙伴――“理想情况下是德国机床制造商，因为我们十分看重就近服务，以及随之而来的快速、可靠的技术支持，”亚历山大·埃普尔博士说。萨姆森的现有设备群包括来自多家制造商的四轴加工中心，总体上能够满足要求。不过，在选型过程中还有其他标准需要考量。对亚历山大·埃普尔博士和萨姆森的决策者而言，尤为重要的一点是机床制造商需要担任总承包商：“在搬迁阶段，我们没有能力自行承担各项协调工作。我们需要一个理解我们需求并能付诸实施的可靠合作伙伴。”

三家公司进入最终候选名单，并各自提交了由加工中心和托盘系统组成的自动化方案。“最终，斯达拉格在可承受的成本框架内为我们开发了技术上最优的整体解决方案，”亚历山大·埃普尔博士解释道。“斯达拉格对接本项目的销售代表圭多·施泰因布吕克 (Guido Steinbrück) 发挥了关键作用。他对我司情况十分了解，善于倾听，很快就理解了我们的核心诉求，并提交了一份高度贴合我们需求的方案。”

针对这套柔性制造系统，圭多·施泰因布吕克推荐了两台四轴海科特 H80 加工中心，该机型属于斯达拉格凯姆尼茨工厂开发的紧凑型模块化系列：“这是节省空间的卧式加工中心，传承海科特的核心基因：精度出众、动力强劲、加工速度快，并且能够保持多年极高可靠性。”过去两年，萨姆森已在阀体加工中实际使用海科特 H80 机床。乌韦·贝尔格对机床表现非常满意：“这些机床完全满足我们的要求。” 本次新订单中，他们新增几项定制化需求：其中一台海科特 H80 加工中心配置了加工端面的 U 轴附件头的驱动装置，U 轴附件头可以自动装载并夹紧在主轴上，能够以微米级精度加工出密封面。“我们还选择了容量更大的 265 刀位的刀库，以便装载备用刀具，实现更长时间的自主运行。”

海科特紧凑型机床同样提供五轴版本

选择斯达拉格作为合作伙伴的另一个因素是，海科特紧凑型机床也提供五轴版本。这对萨姆森而言是关键考量，因为公司目前正在开发一套模块化阀门平台。这些阀体包含众多结构特征，加工复杂度随之提升，五轴加工因此成为颇具吸引力的选择。 “未来，我们也打算通过自动化加工，在一次装夹中完成这些零部件的加工制造。因此，在规划新的制造系统时，我们已经预留出第三个机床位，用于安装一台五轴加工中心。”

在此背景下，乌韦·贝尔格表达了另一个期望：“我们希望在系统中采用标准化的机床托盘，可以同时适用于两台四轴加工中心和未来的五轴加工中心。”这对斯达拉格而言不成问题。因为海科特紧凑型机床从设计之初就支持标准化机床托盘。

成效显著的自动化方案

对亚历山大·埃普尔而言，比经过验证的机床更重要的，是斯达拉格销售代表圭多·施泰因布吕克及其团队开发的自动化方案。圭多·施泰因布吕克与三家领先的托盘系统制造商合作开发了多套方案，并向萨姆森的决策团队提供了不同选择。

最终，瑞士供应商 Erowa 凭借其 Load- Master Compact 1400 中标。Erowa 销售经理亚历山大·温特 (Alexander Winter) 解释了他们的系统为何如此适合这个应用：“LoadMaster 是一套模块化、高性能的自动化系统。凭借刚性极佳的结构和超长行程直线轴，它特别适合为多台机床供料，可将机床与刀库、装卸站在一条自动化生产线上连接起来。 ”

与其他方案相比，Erowa LoadMaster 打造出了最精简的整体系统。亚历山大· 埃普尔还强调了该方案的一项特殊技术特性：“我们需要能够从两侧将托盘插入货架，并在必要时旋转托盘。为此，Erowa 开发了 360° 旋转功能，运行完美。”

安装在萨姆森的 LoadMaster 系统提供 69 个托盘存储位。这些存储位配备了斯达拉格的高精度机床托盘，这是该机床制造商的核心竞争力之一。“应我们要求，这些托盘上加工了专用孔位，便于我们安装夹具，”乌韦·贝尔格解释道。“夹具永久固定在托盘上，这意味着毛坯件的换型准备几乎不费功夫。”

用于毛坯件与成品的高架仓库

说到毛坯件：圭多·施泰因布吕克提出，将存放在欧标托盘上的坯料自动供应至四个 Erowa 装载站，这一提议广受好评。这一功能由 Gebhardt 的仓储系统实现，该系统还可容纳存储成品件，直至后续加工或生产批次完成。

控制系统管理整个制造流程

要管控订单和所有流程，包括精准供应所需毛坯件，需要一套功能强大的控制系统。 “我们公司其他领域已在使用 PROCAM 的 EMS 软件，”亚历山大·埃普尔解释道。“因此，我们也倾向于在柔性制造系统中使用这套软件。EMS 与斯达拉格机床、 Erowa 托盘系统之间的通信不存在问题。”

如今，PROCAM EMS 承担总体控制。这其中包括订单的优化排程，以及确定订单在哪台机床上以何种顺序加工。EMS 还会考虑剩余刀具寿命等约束条件，使机床尽可能长时间自主运行。此外，EMS 还会向机床提供相应的数控程序。

“数字化的最大挑战在于确保不同系统之间的数据交换顺畅运行，”亚历山大·埃普尔强调道。“对于全自动化运行而言，控制系统与 ERP 系统、刀具管理系统、 CAM 和 CAQ 系统以及数控系统之间的通信必须 100% 完美运行。当然，这些任务主要属于我们的职责范围。但斯达拉格和 Erowa 在这方面也非常开放和配合。”

自 5 月起，这套柔性制造系统已在萨姆森位于奥芬巴赫的工厂投入运行。亚历山大 ·埃普尔对此赞不绝口：“斯达拉格作为新柔性制造系统的总承包商，工作堪称出色。工期、执行和成本均完全保持在既定轨道上。”乌韦·贝尔格则对既定目标的实现充满信心：“目前，我们对系统的利用率仅为 80% 左右。但我们已经看到，曾在小批量生产中占比总成本约 15% 至 20% 的换型准备成本，正降至几乎为零。此外，与两台独立机床相比，这套自动化系统将使我们的产能提升约 30%。”