在機(jī)器開發(fā)中，只有超越傳統(tǒng)方法的限制，才能滿足更高的效率要求。在不久的將來(lái)，這是一個(gè)值得我們思考的問(wèn)題。最終用戶正在面臨巨大的生產(chǎn)成本壓力，這也進(jìn)而導(dǎo)致降低機(jī)械制造業(yè)整體成本的呼聲越來(lái)越大。

      在過(guò)去，當(dāng)我們談到提高機(jī)器和系統(tǒng)效率時(shí)，這一主題通常是從兩個(gè)不同的角度展開的：一方面，需要生產(chǎn)單位在日常運(yùn)行中提高機(jī)器效率，另一方面，需要快速經(jīng)濟(jì)地完成機(jī)器從概念設(shè)計(jì)到全面啟用的開發(fā)。將多臺(tái)設(shè)備組合成一個(gè)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，也是除這兩個(gè)角度外被經(jīng)常討論和實(shí)現(xiàn)的方面。

產(chǎn)品系列的精心規(guī)劃和優(yōu)化是建立高效的自動(dòng)化解決方案的基石

      然而，這些方面已經(jīng)越來(lái)越多地聚焦于一點(diǎn)，即現(xiàn)在似乎非常適合我們共享在設(shè)備與系統(tǒng)開發(fā)與操作方面的經(jīng)驗(yàn)。作為所有開發(fā)活動(dòng)的目標(biāo)，著眼于貫穿產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的效率非常重要。

      機(jī)器的整體效率是由開發(fā)的最初幾個(gè)階段所決定的。在過(guò)去，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和自動(dòng)化技術(shù)人員都是分開獨(dú)立工作的，而現(xiàn)有的時(shí)間壓力則為并行開發(fā)任務(wù)創(chuàng)造了需求。另外，即使在傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，仿真也已開辟了一片嶄新的前景。

仿真提高安全且降低成本

      隨著仿真技術(shù)的引入，機(jī)器在開發(fā)方式上發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變。雖然仿真方法在機(jī)械構(gòu)造方面已經(jīng)有所應(yīng)用，但是它們直到最近才開始應(yīng)用于自動(dòng)化技術(shù)。針對(duì)基于建模的軟件開發(fā)使用仿真工具，如結(jié)合自動(dòng)代碼生成功能的MATLAB / Simulink，可以提高開發(fā)過(guò)程中的可追溯性，并且在制造出機(jī)械零部件之前就能對(duì)機(jī)器的性能進(jìn)行測(cè)試。這不僅加快了機(jī)器的開發(fā)速度，提高了客戶初步驗(yàn)收的滿意率，而且還降低了整臺(tái)機(jī)器的成本，最大限度地減少昂貴的樣機(jī)試驗(yàn)次數(shù)，避免在客戶處對(duì)機(jī)器進(jìn)行代價(jià)高昂的改進(jìn)。當(dāng)我們想要從一個(gè)完全組裝的系統(tǒng)中測(cè)試個(gè)別機(jī)電組件時(shí)，“半實(shí)物仿真”就成為了關(guān)鍵詞。它可以分解開發(fā)過(guò)程，節(jié)省時(shí)間并且排除臨時(shí)的安裝任務(wù)。

      機(jī)械制造商們?cè)诟纳崎_發(fā)方法方面看到了巨大的成本節(jié)約潛力。在新產(chǎn)品上重新使用現(xiàn)有的自動(dòng)化架構(gòu)可以大幅縮短開發(fā)進(jìn)程。與此同時(shí)，由于仿真支持基于模型的設(shè)計(jì)，不僅提高了易讀性而且優(yōu)化了易維護(hù)性，因此他們從中受益匪淺

      今天，大多數(shù)機(jī)器不再是系列產(chǎn)品。這就是為什么針對(duì)機(jī)器及其所需功能性的早期測(cè)試是如此重要的原因。物理極限的透明性使某些機(jī)器零部件變得更精巧化成為可能，而且還不會(huì)犧牲安全性，這進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)以及傳動(dòng)系統(tǒng)組件更小型化。由于采用電氣連接技術(shù)進(jìn)行更加高效地布線，因此能源消耗和采購(gòu)成本都得以顯著降低。仿真模型不僅可以縮短調(diào)試時(shí)間，而且還可以減少執(zhí)行后續(xù)調(diào)試和維護(hù)工作時(shí)的停機(jī)時(shí)間，因?yàn)樵O(shè)備制造商首先能夠在計(jì)算機(jī)模型上對(duì)各項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行測(cè)試。

      然而，不僅在機(jī)器開發(fā)階段而且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用仿真技術(shù)都是非常有益的。例如，如果過(guò)去僅憑經(jīng)驗(yàn)確定產(chǎn)品的壁厚，那么現(xiàn)在仿真工具可以在確保品質(zhì)的情況下優(yōu)化壁厚，從而降低材料成本。在機(jī)器仿真中觀察制造時(shí)間提供了一個(gè)額外的好處，因?yàn)榭煽康挠?jì)算生產(chǎn)率比近似估計(jì)擁有更好的基礎(chǔ)。

降低維護(hù)成本

      提高設(shè)備和系統(tǒng)在維護(hù)方面的整體效率潛力極大：在傳統(tǒng)機(jī)械制造中，各個(gè)系統(tǒng)部件基于事件的預(yù)防性維護(hù)只存在于開發(fā)的早期階段。但是，貝加萊目前提供的所有自動(dòng)化組件可以為機(jī)器制造商們提供所有可能性。SDC（服務(wù)診斷中心）是這一方向上的創(chuàng)新開發(fā)成果。標(biāo)準(zhǔn)的WEB技術(shù)有助于將任意計(jì)算機(jī)作為一個(gè)定性診斷的工具，而無(wú)需其他特殊的軟件。

      這一主題還包括模擬量模塊，盡管它們成本低，卻能以極高的掃描頻率采集大量數(shù)據(jù)。另外，集成的日志還可以默認(rèn)記錄所有操作狀態(tài)的相關(guān)信息，如ACOPOS驅(qū)動(dòng)模塊的操作狀態(tài)。

無(wú)需布線的安全技術(shù)

      應(yīng)用帶SafeLOGIC安全邏輯控制器的集成安全技術(shù)同樣有助于降低固定成本。為了滿足情況變化而改造安全設(shè)備曾經(jīng)是一項(xiàng)代價(jià)高昂，困難重重，有時(shí)甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的冒險(xiǎn)行為。在這方面，可編程安全系統(tǒng)可以延長(zhǎng)生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。對(duì)于新的機(jī)器來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)減少了所需的布線量，使安全系統(tǒng)比以往使用固定線路的安全邏輯更加靈活。在貝加萊，機(jī)械安全設(shè)備的信號(hào)通過(guò)高速總線POWERLINK與“非安全相關(guān)”的信號(hào)一起進(jìn)行傳輸。使用一個(gè)開發(fā)工具對(duì)整個(gè)自動(dòng)化進(jìn)行安全邏輯編程體現(xiàn)了很高的集成度。

修改程序以滿足不斷變化的規(guī)范對(duì)于安全技術(shù)來(lái)說(shuō)已經(jīng)成為過(guò)去。集成安全技術(shù)可以簡(jiǎn)化安全功能的編程，不僅節(jié)省時(shí)間而且節(jié)約成本

采用先進(jìn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)節(jié)約能源

      特別是針對(duì)那些需要頻繁停車操作的生產(chǎn)過(guò)程，考慮盡快升級(jí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)往往是非常有益的。公用事業(yè)公司是通過(guò)測(cè)量峰值功率來(lái)計(jì)算公司電費(fèi)的。具有低“真功率因數(shù)”的電氣傳動(dòng)會(huì)給他們帶來(lái)隱性成本。當(dāng)然，現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)相比傳統(tǒng)系統(tǒng)的采購(gòu)成本更高，但是，理想的真功率因數(shù)TPF=1可以大大降低運(yùn)行成本，并且優(yōu)化機(jī)器中和相關(guān)電源間的接線尺寸。

電氣傳動(dòng)的能源效率：ACOPOSmulti的功率因數(shù)校正（PFC）功能使功率因數(shù)φ = 1 。這意味著最多節(jié)省50%的電能

      由于今天的電氣傳動(dòng)性能卓越，因此用它取代液壓傳動(dòng)非常有益。這些驅(qū)動(dòng)器精度更高，功率可調(diào)，并且僅使用所需要的能量。采用智能電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)控制液壓泵也可以帶來(lái)可觀的能源節(jié)約。

整體解決方案是關(guān)鍵

      然而，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)相關(guān)效率的最大影響來(lái)自完整和統(tǒng)一的開發(fā)，在開發(fā)中需要考慮從機(jī)器基本概念到后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的一切。貝加萊為他們的客戶提供Automation Studio開發(fā)平臺(tái)以及獨(dú)立于平臺(tái)的檢查選項(xiàng)如SDC工具，這些工具代表機(jī)器的整個(gè)生命周期并協(xié)助規(guī)劃，當(dāng)然還包括連接其他制造商CAD/CAE/CAM系統(tǒng)用于機(jī)電設(shè)計(jì)的雙向接口。由于取決于設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程序只需編寫一次就能在各自硬件上輕松執(zhí)行，并且無(wú)需額外編程，因此這進(jìn)一步提高了生產(chǎn)設(shè)備的模塊化程度。

作者介紹

      Franz Enhuber先生于1982年加入貝加萊，在項(xiàng)目管理和應(yīng)用方面擁有廣泛的國(guó)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。從2000年起他開始擔(dān)任重點(diǎn)項(xiàng)目經(jīng)理一職，負(fù)責(zé)公司最重要的一些項(xiàng)目的管理和技術(shù)工作。自從2010年1月份以來(lái)，Enhuber先生還擔(dān)任貝加萊自動(dòng)化學(xué)院院長(zhǎng)一職。