菲斯曼智能工厂的热泵产量显著提高

October 4, 2023

Susanne Frank - CN

*热泵以空气、地热或地下水作为热源，利用制冷剂和电力将热源转化为热能。菲斯曼集团供图。*

随着热泵市场的蓬勃发展，全球各地的热泵制造商都在对自动化工厂进行投资。
菲斯曼利用数字技术，优化了其波兰新智能工厂的制造流程。这间新工厂将于2023年秋季开始生产热泵。
菲斯曼智能工厂项目的数字规划可以为未来生产设施的建设提供蓝图。

近年来，热泵的销量一路猛增。德国《商报》（Handelsblatt）甚至称当今为“热泵十年”，并将热泵制造商视为向可再生能源过渡的领军者。

这股技术热潮早已现出端倪。德国2021年共安装了15.4万台热泵，而仅仅一年后，这一数字更是增加到23.6万台。在美国，尽管热泵增长率落后于德国，但2022年销量首次突破400万台，超越了燃气炉的销量。中国的热泵市场也是快速增长，2022年国内热泵需求量约为275.61万台，同比增长44.1%。

*位于德国中部市镇阿伦多夫的菲斯曼集团总部生产设施。菲斯曼计划于2023年秋季开始在其波兰工厂生产热泵。菲斯曼集团供图。*

据德国热泵协会（Bundesverband Wärmepumpe e.V.）预测，从2024年起，德国每年将安装50万台热泵，到2030年，使用中的热泵总数将从140万台增加到600万台。

总部位于德国中部市镇阿伦多夫的美资国际供热、制冷和空调系统制造商菲斯曼（Viessmann）未来三年将在绿色供热技术方面投入10亿欧元（约合人民币79亿元），其中五分之一（即2亿欧元）用于在距离德国边界仅80多公里的波兰南部城市莱格尼察建设一座占地5万平方米的新工厂。菲斯曼致力于在应对气候变化和减少对化石燃料的依赖方面发挥关键作用，从而为维护欧洲的地缘政治独立性贡献力量。据菲斯曼2022年5月份报告，热泵需求在乌克兰战争爆发之前就增长了41%，导致2021年销量创下历史新高。

当前的政治局势，加上德国政府试图摆脱俄罗斯天然气供应，势必进一步提高热泵的销量。为应对这不断增长的需求，菲斯曼着手大规模扩大其热泵生产能力。去年，该业务部门的员工人数增加了一倍。

莱格尼察新工厂在最初计划制定后不到两年，甚至是2022年夏季破土动工仅一年多后就将投产。“要不是有数字规划，这根本就不可能做到，”菲斯曼前数字工厂专家Norbert Schmidt说道。Schmidt已在2021年退休，但仍继续为菲斯曼提供工业工程方面的建议，传授多年的经验。

数字工厂规划有助于加快投产

波兰工厂于2021年9月份开始进行概念设计，一年后进入详细设计阶段。“然后，我们一一列出了建设项目各项活动所需执行的具体任务，”Schmidt说道。

建设项目各项活动中的所有任务都通过基于远程的欧特克BIM 360平台，整合到一个综合的3D规划模型中。有了统一的信息来源，便可加强项目各方的协调配合，确保所有参与人员都能访问到最新的计划。菲斯曼是工厂项目的负责人，总规划由全球咨询和工程公司Bilfinger Tebodin的波兰分公司担任，建筑信息模型（BIM）的协调管理则交由位于亚琛（德国最西部的城市）的工程处E3D-Ingenieure负责。Schmidt表示，项目各方的责任分工使得每一项BIM任务“可以由相应专业的责任主体完成。”

使用欧特克的Navisworks软件，可检查模型，也可运行冲突检测，确保工地上的工作顺利进行。Schmidt说：“过去，在传统的建设项目中，我们需要大量的重复操作，才能找出问题所在和解决办法。不过现在，我们已能在施工开始之前就减少甚至避免这些问题的产生。”

2010年至2030年“净零”情景中空气源热泵与最高效的冷凝式燃气锅炉运行产生的相对二氧化碳排放量对比（按地区划分）。国际能源署2023年供图（基于创作共用CC BY 4.0版权协议）。

部分的机械设备在施工阶段进入尾声时进行安装，以便工厂在施工完成后即可开始生产热泵。由于所有参与项目的公司都能随时访问到最新的计划，所以像机电管道工程服务公司Schnepf Planungsgruppe Energietechnik、高架货架及输送技术供应商永恒力（Jungheinrich）等项目合作伙伴就可以及早规划并开始预先制造构件和生产设备。

为未来工厂提供蓝图

Schmidt表示，菲斯曼为莱格尼察新工厂进行的数字工厂规划，不仅是首次得到非常全面的应用，更能为未来的工厂建设提供蓝图，可谓是应用了多项数字技术的旗舰项目。更何况，菲斯曼对技术的运用并不局限于BIM，还在建筑规划中使用欧特克的Revit和AutoCAD软件，并在工厂试运行中使用其他技术实现生产、装配和物流流程的自动化和优化。

模块化生产模式除了具备灵活性优势之外，还高度自动化，进而可提高产量。位于德国北部城市汉堡的企业管理咨询公司Unity AG使用了欧特克的Inventor设计软件，对工厂建成后将运行的所有流程进行规划。

此外，数字孪生也在实现可持续发展目标和实现工厂碳中和方面发挥着关键作用。这种综合的数字模型可利用建筑物的属性，提前计算出工厂的总消耗和排放量。“波兰法律规定，这些数值必须在施工完成前确定，”Schmidt说道。

*菲斯曼的波兰新工厂使用增强现实、混合现实、虚拟现实、3D可视化、激光扫描等前瞻性的工具。*

传递内部数字知识

Schmidt表示，施工建设对数字工具的普及和应用起到了重要的作用。以他丰富的经验，他深知数字工具所提供的各种可能性，所以乐见工厂建设终于开始走向数字化。

Schmidt说：“增强现实、混合现实和虚拟现实都是前瞻性的工具，3D可视化和激光扫描也都是。”他补充说，此次工厂建设之所以取得成功，部分归功于菲斯曼员工为这些机遇投入奉献精神和活力。采用数字模型建造生产设施，并根据制造需求进行数字工厂规划，可确保各相关方无缝的协调配合。Schmidt表示，莱格尼察新工厂是整合式工厂规划方面的典范项目，也例证了建筑与制造融合确实可行。