產(chǎn)品組裝中的難題——非標(biāo)自動化

　　隨著人工的成本不斷上升，在原來的每個垂直的制造 業(yè)里，都興起了上線自動化產(chǎn)線的巨大需求。在每個制造 業(yè)的垂直行業(yè)里，都會存在著這樣一些公司，要么承接一 個新的產(chǎn)線的設(shè)計制造，或者對一個舊的產(chǎn)線進(jìn)行改造， 這個自動化市場被稱為“非標(biāo)自動化”，它的顯著特征 是：“項(xiàng)目”導(dǎo)向型的市場，不同于OEM配套，項(xiàng)目市 場會非常“卷”。

　　? 時間嚴(yán)苛： 終端生產(chǎn)企業(yè)往往要快速的上市產(chǎn)品， 這導(dǎo)致了產(chǎn)線必須在極短時間投產(chǎn)，這個時間往往以天計 算。對于已上線產(chǎn)線，還要面臨“即時”調(diào)整的需要，而 這需要高密度的現(xiàn)場工程師(FAE)的投入;

　　? 工程人員消耗大： 非標(biāo)自動化項(xiàng)目通常需要機(jī)械、 電氣、工藝與軟件人員的協(xié)同，集成不同的工藝設(shè)備。而 且，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的多技能工程師，以及高水平項(xiàng)目經(jīng)理 持續(xù)在現(xiàn)場;

　　? 業(yè)務(wù)承接能力與拓展難， 在資本市場， 非標(biāo)自動化 并非好標(biāo)的，因?yàn)?，它往往屬于“成長性”較低的行業(yè)， 即使是遇到了行業(yè)“風(fēng)口”，由于大量的工程師資源并非 很快就能組建投入項(xiàng)目，這使得項(xiàng)目很難具有可復(fù)制性， 從而讓公司承接能力快速提升，贏得高速成長;

　　圖 1 非標(biāo)自動化所遇到的難題

　　圖 2 ACOPOS 6D 平面磁浮技術(shù)

　　? 風(fēng)險高：在非標(biāo)領(lǐng)域，隨著技術(shù)的變革，產(chǎn)線的設(shè) 計可能會有較大的變革，原有積累的知識可能會被推翻， 進(jìn)而又被拉回同一起跑線。其次，就是項(xiàng)目盈利會隨著項(xiàng) 目的進(jìn)度、返工等造成盈利能力較差。這導(dǎo)致即使在金融 市場，非標(biāo)自動化也難以被高估值。

　　解決問題的邏輯——化繁為簡

　　對于非標(biāo)自動化這種“復(fù)雜”、“變化”、“不確 定”的市場，屬于典型的復(fù)雜問題。對于復(fù)雜問題，它的 解決思路就在于“化繁為簡”。這個化繁為簡包括如何把 機(jī)械系統(tǒng)變得簡單，在項(xiàng)目的開發(fā)、測試、運(yùn)營各個階段 如何效率更高，更為簡單的工作。

　　貝加萊的ACOPOStrak、ACOPOS 6D往往被理解為 一個產(chǎn)品或技術(shù)。但是，事實(shí)上，它對于制造產(chǎn)線有著非 常顯著的改變：

　　(1)簡化了機(jī)械系統(tǒng)，以及通過數(shù)字化的連接和智

　　能調(diào)度來簡化了工程實(shí)施。

　　(2)帶來了創(chuàng)新設(shè)計——ACOPOS 6D的自由度賦予 了工程師更多的可能性，而這個可能性并未提高復(fù)雜性。

　　工程(Engineering)的核心在于“化繁為簡”，將復(fù) 雜問題拆解為逐個簡單問題來處理。而ACOPOS 6D則直接 在物理意義上就對生產(chǎn)組織進(jìn)行了簡化。它有很多可能的場景，可以看到它大幅簡化了系統(tǒng)?？紤]到大部分用戶的實(shí)例 并不被允許披露(因?yàn)樗挥脩舢?dāng)做“殺手锏”來應(yīng) 用)，因此，我們僅以幾個常用的場景進(jìn)行簡述。

　　圖 3 復(fù)雜機(jī)械到簡化的設(shè)計

　　例1：簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計

　　對于需要走CNC的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通常需要多個伺服機(jī)構(gòu) 來進(jìn)行CNC插補(bǔ)的計算。并且，在機(jī)械上，如圖3所示， 往往需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來保障。

　　在圖3中，我們需要對 一 個工件外圍進(jìn)行加工，那 么，這個機(jī)械空間里，它將由多個電機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)構(gòu)設(shè) 計，采用滾珠絲杠、隨行電纜等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，以 實(shí)現(xiàn)這個工件外輪廓的加工，如涂膠/點(diǎn)膠、焊接、切割 等CNC動作。但是，如果它采用ACOPOS 6D，這個時 候，事情將變得簡單，因?yàn)椋@個復(fù)雜的機(jī)構(gòu)沒有了，只 需一個焊接頭/涂裝頭，這個被加工的產(chǎn)品自行配合機(jī)構(gòu) 動作，實(shí)現(xiàn)它自己的這個CNC曲線。

　　事實(shí)上，ACOPOS 6D動作中的CNC功能，可以在很 多需要復(fù)雜機(jī)械來實(shí)現(xiàn)的場景被運(yùn)用，如：

　　? 電路板涂膠/點(diǎn)膠;

　　? 激光焊接/波峰焊。

　　例2： 一個灌注的場景

　　對于傳統(tǒng)的灌注而言，送瓶通常因?yàn)槠孔拥某叽鐣l(fā) 生變化，那么，就需要根據(jù)灌注規(guī)格來更換螺桿以實(shí)現(xiàn)瓶 子的夾裝。如圖4左側(cè)所示，其中，這里也需要復(fù)雜的機(jī) 械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計來進(jìn)行保障。

　　而對于圖4右側(cè)采用ACOPOS 6D而言， 這件事情將變 得簡單，首先，每個動子可以攜帶瓶子(夾具固定)，然后 進(jìn)行間距的任意調(diào)整。同時，ACOPOS 6D還可以實(shí)現(xiàn)：

　?、?自動稱重：ACOPOS 6D可以達(dá)到+/-0.5mg的稱 重精度保障;重要的是，它可以實(shí)現(xiàn)100%的全檢，對于 制藥領(lǐng)域，而且，對于空瓶和灌注完成的瓶子均可實(shí)現(xiàn)稱重，避免僅以均值進(jìn)行的皮重去除。

　　② 不同的灌注：在灌注的排列上，每個動子帶著的瓶 子還可以到不同的灌注單元，實(shí)現(xiàn)不同容積或液體的灌注。

　?、坳?duì)列灌注：可以不受機(jī)械約束，例如在藥劑的灌注 中，將瓶子進(jìn)行不同規(guī)格的排列通過多個灌注頭，而動子 本身可以根據(jù)行間距水平運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)逐行灌注。

　　從圖4的應(yīng)用場景，我們可以看到ACOPOS 6D使得 整個灌注過程變得非常靈活，高度功能集成，機(jī)械機(jī)構(gòu)簡 化，且具有高精度。

　　這種情況普遍存在于以下場景中：

　　? 液體灌裝;

　　? 制藥微給藥;

　　? 鋰電注液過程;

　　? 日化產(chǎn)品的灌注;

　　? 顆粒/粉體填充類 … …

　　需要應(yīng)用到伺服變位機(jī)構(gòu)的場景

　　上述兩個舉例僅僅是ACO POS 6D最基本的平面型 運(yùn)動中的機(jī)械簡化， 而另外， 有許多場景里， 還會用到 ACOPOS 6D的旋轉(zhuǎn)功能。如圖5，在一個系統(tǒng)里，如果 需要對產(chǎn)品表面進(jìn)行一定的傾斜角度，也同樣需要獨(dú)立的 伺服機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，但ACOPOS 6D的X,Y軸旋轉(zhuǎn)功能就可 以發(fā)揮作用。

　　ACOPOS 6D動子托盤僅需進(jìn)行一定的角度自行旋轉(zhuǎn) (圖6)，就可以實(shí)現(xiàn)這個功能，而無需其它復(fù)雜的機(jī)械 機(jī)構(gòu)來完成。

　　當(dāng)然，ACOPOS 6D還有一個沿著Z軸(垂直于定子 平面)360°旋轉(zhuǎn)，這個功能可以被用于以下場景：

　　? 液體灌裝生產(chǎn)旋蓋;

　　? 注射筆的筆與筆帽之間的旋蓋;

　　圖 4 灌注的應(yīng)用場景舉例

　　? 口紅的筆管與蓋子之間的旋轉(zhuǎn);

　　? 多個面的貼標(biāo)/打碼。

　　采用ACOPOS 6D解決問題的步驟

　　對于非標(biāo)自動化而言，其實(shí)，ACOPOS 6D使得機(jī)電 模塊化成為可能，因?yàn)楹喕藱C(jī)械部分，以及在機(jī)械之間 的調(diào)度和輸送，會使得整個產(chǎn)線設(shè)計，變得更為簡單。

　　對于非標(biāo)自動化的集成商、企業(yè)的工程部門，他們肩 負(fù)著非常多的產(chǎn)線升級、更新的項(xiàng)目任務(wù)。那么，可能很 難找到一個像貝加萊這樣能夠提供完整平臺的自動化系統(tǒng) 能力。

　　如圖7所示，它包括了為項(xiàng)目開發(fā)所需的所有對象和 任務(wù)的組合與集成;

　　(1)開放的軟件集成：通過支持開放的接口，將機(jī) 械導(dǎo)入到Scence Viewer軟件，進(jìn)行三維的呈現(xiàn)。

　　(2)mapp 6D編排：針對ACOPOS 6D的任務(wù)編排 而言，就是實(shí)現(xiàn)其工位順序、加工參數(shù)攜帶、停留時間等 簡單配置，系統(tǒng)會自動為不同的動子托盤計算路徑。

　　(3)mapp 6D與其他任務(wù)的協(xié)作，包括視覺任務(wù)、機(jī)器人任務(wù)的同步配合。

　　(4)工廠運(yùn)營作業(yè)下發(fā)與信息上傳：通過OPC UA

　　可以實(shí)現(xiàn)與MES/ERP之間的雙向數(shù)據(jù)交互。

　　因此，貝加萊為非標(biāo)自動化的開發(fā)者提供了 一 個完整的開發(fā)平臺，將機(jī)電一體化對象如ACOPOS 6D/機(jī)器 人、I/O邏輯、機(jī)器視覺、安全、3D 圖形顯示等完全結(jié) 合，如圖7所示?；氐綀D1的問題，我們在圖8中進(jìn)行了改 善， 對 于 非 標(biāo) 自 動 化 項(xiàng) 目 為 主 營 業(yè) 務(wù) 的 企 業(yè)， 以 及 提 供 垂直交鑰匙工程的設(shè)備制造商、用戶而言，采用貝加萊的 ACOPOStrak/ACOPOS 6D這樣的產(chǎn)線設(shè)計方案，將會 大幅提高工程實(shí)施效率，以及企業(yè)的發(fā)展速度，避免盈利 與生存風(fēng)險。

　　圖 5 ACOPOS 6D 沿著 X,Y 軸的旋轉(zhuǎn)

　　圖 6 簡化伺服變位機(jī)構(gòu)的場景

　　表 1 ACOPOS 6D 項(xiàng)目實(shí)施流程及工程工具

　　圖 7 完整的工程開發(fā)與運(yùn)營平臺

　　圖 8 提升非標(biāo)自動化項(xiàng)目的運(yùn)營水平