無論我們討論何種的生產(chǎn)，精益思想對于工廠而言是基線，精益就關(guān)乎“質(zhì)量”、“成本”、“交付”三個核心話題，一切都圍繞這三個生產(chǎn)的核心話題而展開，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，精益制造已經(jīng)成為全球優(yōu)秀的制造商所共同執(zhí)行的運行管理體系，因為必須確保穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)，然后才能談到數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級，因此，我們必須讓技術(shù)回歸制造的本質(zhì)，在這個基礎(chǔ)上探討產(chǎn)線設(shè)計。 

應(yīng)對個性化生產(chǎn)的難題

   智能制造正在成為產(chǎn)業(yè)聚焦的熱點話題，就目標(biāo)而言，智能制造要解決“個性化需求”和“成本效率”不斷提升的問題，歸結(jié)起來，主要聚焦了幾個問題：

  （1）通過軟件定義智能來讓機器與產(chǎn)線來適應(yīng)變化的需求；

  （2）通過對生產(chǎn)全局?jǐn)?shù)據(jù)的分析來優(yōu)化生產(chǎn)效率；

   無論對于“標(biāo)準(zhǔn)流水線”還是“大規(guī)模定制”而言，企業(yè)的競爭力都來自于質(zhì)量、成本與交付能力，因此，對于產(chǎn)線投資者而言，穩(wěn)定的高品質(zhì)生產(chǎn)才能真正讓企業(yè)獲得生產(chǎn)的“增值”，從而長期獲利。

    第二個問題容易理解，今天通過工業(yè)互聯(lián)技術(shù)，可以將原有的單機生產(chǎn)進行連接，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸，但是，第一個問題卻會遇到瓶頸，因為機械的“剛性”使得要獲得生產(chǎn)的“柔性”成為難點，產(chǎn)線在自動化系統(tǒng)的規(guī)劃下實現(xiàn)了根據(jù)工藝建模而能夠適應(yīng)變化生產(chǎn)的能力，但，卻需要執(zhí)行機構(gòu)能夠勝任這樣的變化，那么，傳統(tǒng)的產(chǎn)線就成為了瓶頸。

    評估產(chǎn)線投資效率的關(guān)鍵指標(biāo)是“OEE”，這個對于大部分的EndUser而言都極為關(guān)注，另外，產(chǎn)品上市時間（TimetoMarket）和投資回報（ReturnofInvestment）都是關(guān)鍵的評估指標(biāo)。

回歸本質(zhì)-生產(chǎn)評估

    如果我們?nèi)匀谎永m(xù)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，那么，你想達到高品質(zhì)的生產(chǎn)就沒有那么容易，圖1是關(guān)于OEE計算的關(guān)鍵，我們可以看到OEE影響因素并結(jié)合控制工藝來分析如下幾個方面：

    （1）質(zhì)量（Quality）：質(zhì)量影響包括了開機/關(guān)機浪費，由于參數(shù)調(diào)校進入穩(wěn)態(tài)有一個過程，生產(chǎn)中的浪費，如控制效果不穩(wěn)定帶來的不良品。

    （2）性能（Performance）：影響機器性能的因素包括如機械磨損帶來無法高速運行，相當(dāng)于機器帶病運行，效率不高。暫停也肯能因為機器的電氣不穩(wěn)定、干擾等都會影響性能。

    （3）可用性（Availability）：對于小批量、多品種，產(chǎn)線的換型在精益中是不增值的，因此，這個環(huán)節(jié)就會降低可用性，而快速的換型才能降低這方面的損失，宕機則是因為機械、電氣的故障會讓生產(chǎn)無法正常進行。

圖1-OEE是評估產(chǎn)線綜合投資效率的關(guān)鍵指標(biāo)

個性化并非易事

    了解了OEE這個關(guān)鍵指標(biāo)，我們就會發(fā)現(xiàn)“個性化”實際上對于生產(chǎn)而言，會帶來很多挑戰(zhàn)：

   （1）開機損失：如果頻繁的換型，那么，開機浪費就無法解決，由于訂單變小，而開機浪費是固定值，那么，這個就會帶來不良品率的提升，因為分母變小了。

   （2）設(shè)置與調(diào)校：因為頻繁的換型，所需的調(diào)校時間使得設(shè)備的可用性大幅下降，原來每周更換一次模具、調(diào)校機械，對于個性化可能每天都需要數(shù)個小時，那么設(shè)備的“增值”加工時間就會變小。

傳統(tǒng)機械產(chǎn)線帶來的柔性瓶頸

    除了換型帶來的品質(zhì)和可用性損失，傳統(tǒng)的機械產(chǎn)線還存在以下問題：

圖2-傳統(tǒng)的機械產(chǎn)線由鏈條或皮帶傳輸

（1）機械磨損：由于傳統(tǒng)采用機械鏈條或皮帶傳送，往往由于齒輪等的磨損會導(dǎo)致精度不足，并使得機器無法高性能運轉(zhuǎn)，帶來了減速與維修保養(yǎng)暫停的損失。

（2）不能靈活調(diào)整：包括傳統(tǒng)傳送采用了具有低速特性不足的感應(yīng)電機，或者采用分度盤等方式的組裝加工過程，這帶來不能高速平穩(wěn)來實現(xiàn)調(diào)整，尤其是分度盤由于機械慣量較大，也不易于高速的生產(chǎn)。

（3）不能實現(xiàn)個性化調(diào)整：機械分度盤因為往往為批量加工而設(shè)計，其工位的間距、移動的速度都不能輕易更具變化而調(diào)整，這就是使得對于新的生產(chǎn)往往要重新設(shè)計系統(tǒng)，測試驗證，這些都會使得整體產(chǎn)線的可用性不能保障。

（4）大量的緩沖區(qū)設(shè)置：由于機械輸送往往不能在產(chǎn)線間最佳的匹配，導(dǎo)致高速部分和后道需要建立緩沖區(qū)，這些緩沖區(qū)往往占用較大的工廠面積。

（5）復(fù)雜的維護：由于機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，往往需要大量經(jīng)驗豐富的維護人員，以確保產(chǎn)線穩(wěn)定可靠的運行。

    綜上一些原因，機械輸送系統(tǒng)的制造產(chǎn)線無法實現(xiàn)靈活的調(diào)整，使得整個OEE較低水平，而在個性化生產(chǎn)的需求下，這些問題更為突出。

柔性電驅(qū)技術(shù)的應(yīng)運而生

    為了應(yīng)對更為個性化的生產(chǎn)需求，新一代的產(chǎn)線設(shè)計技術(shù)，柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)應(yīng)運而生，如圖3是ACOPOStrak的產(chǎn)線規(guī)劃圖，ACOPOStrak采用了長定子直線電機技術(shù)，滑塊裝載被加工對象運行于軌道之上，這些與軌道采用“非接觸”的，可以理解為“磁懸浮”列車，其上的滑塊采用電磁方式，這使得動子的間距、運行速度、加速度可以根據(jù)軟件定義而調(diào)整，解決了柔性制造中傳統(tǒng)機械的“剛性”，使得整個產(chǎn)線變得柔性。

圖3-ACOPOStrak柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)

    另外，在ACOPOStrak中的軌道設(shè)計形式多樣，可以是多種角度的，如圖4，它可以構(gòu)成非常靈活的產(chǎn)線，基于高精度的軌道機械耦合設(shè)計，可以實現(xiàn)“匯流”和“分流”，這往往對于下面一些場景特別合適：

（1）多個產(chǎn)線的產(chǎn)品混合到一個主線來組合裝配，如電子制造業(yè)，或者混合包裝如食品飲料工業(yè)；

（2）一個高速產(chǎn)線分給多個后道單元進行分流加工，或者分道到不同的區(qū)域進行不同的產(chǎn)品組裝或包裝。

（3）專用的維修站/更換夾具站：通過視覺或其它檢測方式的不良品可以被送到一個專用的通道進行處理，或者，這個通道也可以作為工裝夾具更換時的工作站。

圖4-靈活的產(chǎn)線組織

柔性電驅(qū)技術(shù)對于OEE的提升

    柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)如貝加萊的SuperTrak/ACOPOStrak，如圖5，帶來了一些顛覆式的產(chǎn)線設(shè)計，包括幾個方面對產(chǎn)線能力的提升：

圖5-柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)帶來的好處

  （1）熱插拔：快速的更換工裝夾具，并且這個更換可以在當(dāng)前產(chǎn)線進行時在固定區(qū)域進行；

  （2）數(shù)字孿生(DigitalTwin)：這項技術(shù)可以讓運行中的新的生產(chǎn)組合可以在虛擬的環(huán)境中進行測試驗證，即，可以在軟件中對目前的滑塊數(shù)量、速度、間距、位置、加速度/加加速度特性進行模擬仿真，以確?？焖俚膿Q裝后進入穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)過程。如圖6，數(shù)字孿生會讓產(chǎn)線的設(shè)計更為快速，降低投資風(fēng)險，尤其是對新產(chǎn)線進行驗證，這在過去是一個非常耗時的過程，而由于電-磁-軟一體化，這項工作現(xiàn)在也變得更為容易。

圖6-通過數(shù)字孿生提前驗證產(chǎn)線工藝可行性

（3）變軌技術(shù)：使得生產(chǎn)更為靈活的調(diào)整，這些調(diào)整僅需參數(shù)設(shè)置即可，而無需對產(chǎn)線進行復(fù)雜的調(diào)整，與傳統(tǒng)的分度盤、皮帶鏈條傳輸而言，這項技術(shù)專為“柔性”的制造而設(shè)計。

（4）協(xié)同工作：采用電-磁-軟一體化的設(shè)計，可以使得軌道與機器人、其它工藝設(shè)備如包裝機、注塑機、貼片機等進行協(xié)同工作，通過總線可以實現(xiàn)極高的同步。

（5）靈活調(diào)整：這些快速的滑塊調(diào)整不僅可以在虛擬環(huán)境中模擬，在現(xiàn)實中也可以隨意調(diào)整，這使得換型變得更為靈活。

提升個性化生產(chǎn)中的產(chǎn)線OEE

     綜上所述，柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)可以為OEE帶來多個方面的提升：包括更快速的換型時間，更為可靠的生產(chǎn)品質(zhì)、更低的產(chǎn)線停機風(fēng)險，總體而言，它會大幅度提升產(chǎn)線OEE，這就意味著，產(chǎn)線能夠在個性化較大的情況下仍然保證高品質(zhì)、低成本和快速交付能力。

縮短TimetoMarket和ROI

    除此之外，在縮短面市時間方面，柔性產(chǎn)線也有大幅提升空間：

    --在產(chǎn)線投入前的驗證，如前所述，數(shù)字孿生技術(shù)可以在產(chǎn)線投入前進行仿真驗證，并且對運行的產(chǎn)線也可以進行新的換型后的生產(chǎn)驗證，這確保了投資安全，也對于傳統(tǒng)產(chǎn)線在大幅產(chǎn)品更換時的重組，帶來了投資安全。

   --高OEE即會獲得高ROI，這就是精益的思想，一個高性能的產(chǎn)線，能夠長期穩(wěn)定的幫您的工廠高品質(zhì)的生產(chǎn)產(chǎn)品，這就是高投資回報的產(chǎn)線。

   柔性電驅(qū)系統(tǒng)是為應(yīng)對“個性化”生產(chǎn)時代的產(chǎn)線高投資回報而設(shè)計，請您關(guān)注貝加萊，在2019年3月28日的深圳機械展上，貝加萊的ACOPOStrak將隆重出展—這是該產(chǎn)線第一次對外公開亮相，歡迎光臨貝加萊展臺。

展臺號：7H37

關(guān)于貝加萊

    貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團全球機器與工廠自動化業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進的工程能力，為各個產(chǎn)業(yè)客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)如OPCUA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的AutomationStudio軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。

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