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柔性制造遇到的問題

我們觀察一個產(chǎn)品生產(chǎn)線就會發(fā)現(xiàn)，即使先進(jìn)的集成產(chǎn)線，它也無法滿足個性化的生產(chǎn)需求。傳統(tǒng)的機(jī)械制造就是一個單元接著一個單元，輸送系統(tǒng)將被加工的對象送到加工單元進(jìn)行加工，例如：沖壓、裁切、組裝、折疊、粘合、焊接等，在整個過程中輸送系統(tǒng)會將被加工產(chǎn)品由一個單元到另一個單元，那么這樣就會形成很多制約：

對于工廠而言，技術(shù)與概念并非他們關(guān)注的要點(diǎn)，End User通常只關(guān)心：

--如何讓產(chǎn)線獲得高的OEE

--少故障，穩(wěn)定運(yùn)行，即使出現(xiàn)故障，但易于維護(hù)；

但是，對于柔性制造而言，產(chǎn)品的個性化會帶來品質(zhì)迭代的困難、換裝帶來交付能力的下降，過于頻繁的更換會在啟動/停機(jī)造成不良品，而對小批量生產(chǎn)會造成不良品率的上升。

機(jī)械系統(tǒng)對柔性的挑戰(zhàn)

訂單變化時，機(jī)械的調(diào)校需要耗費(fèi)時間；

機(jī)械的磨損，帶來系統(tǒng)的精度的偏差；

在潔凈環(huán)境中，頻繁的維護(hù)會帶來重新恢復(fù)潔凈環(huán)境的巨大成本；

維護(hù)備件的成本

SuperTrak如何解決柔性問題？

其實(shí)，解決這個問題的辦法在于換個思路：傳統(tǒng)上加工工位是不變的，產(chǎn)品順著輸送系統(tǒng)傳送，這對于產(chǎn)品批量大、固定生產(chǎn)來說，無疑是正確的，但對于產(chǎn)品規(guī)格變化、生產(chǎn)工藝變化的個性化產(chǎn)品生產(chǎn)而言，則會遇到柔性問題，即機(jī)械如何不變來適應(yīng)變化？

是的，讓被加工產(chǎn)品和工位都動起來，適應(yīng)這種變化，SuperTrak即按照此思路來設(shè)計。

SuperTrak是基于長定子直線電機(jī)技術(shù)(LLM)所開發(fā)的柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)，它通過在定子上運(yùn)行的變化的動子來改變被加工對象之間的尺寸，并與加工單元的設(shè)備如機(jī)器人激光切割頭、沖壓站進(jìn)行同步，使得產(chǎn)品的尺寸規(guī)格、加工工藝變化時可以有更大的柔性來與加工設(shè)備進(jìn)行配合，無需進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)械調(diào)校即可完成。

長定子直線電機(jī) (LLM)

其目的在于：

（1）產(chǎn)品規(guī)格變化時，機(jī)械加工位置、間距的調(diào)校無需進(jìn)行機(jī)械的調(diào)整，僅通過電氣參數(shù)的改變即可實(shí)現(xiàn)，尤其對于批量小而尺寸規(guī)格變化比較大的生產(chǎn)。

（2）整線速度可以具有較高的柔性，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的變化而變化。

（3）更高的集成度：產(chǎn)線的占地空間會變小，由于極高的電磁響應(yīng)速度，使得無需為產(chǎn)品考慮堆積空間，而且加減速時間跟通過傳統(tǒng)變頻電機(jī)的方式而言響應(yīng)速度非常高，因此，無需像傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)那樣必須設(shè)置較大的加減速空間。

（4）提升產(chǎn)線OEE。對于生產(chǎn)系統(tǒng)而言，OEE的下降包括了維護(hù)、訂單更換時的參數(shù)調(diào)校，傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)，尤其是電子半導(dǎo)體等領(lǐng)域的高精度產(chǎn)品制造，其工裝夾具精度較高，因此，調(diào)校會耗費(fèi)時間、在調(diào)校過程中的產(chǎn)成品也會損失質(zhì)量、機(jī)器的維護(hù)等都會影響整線OEE。

圖1-SuperTrak線性傳輸系統(tǒng)—如同F(xiàn)1的高速過彎

SuperTank可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到10μm級的定位精度，并提供4m/S的生產(chǎn)線速度，而通過POWERLINK實(shí)時網(wǎng)絡(luò)可以提供高精度同步與定位控制。

顯著的優(yōu)勢

由于采用的非接觸的方式，這給SuperTrak帶來非常大的優(yōu)勢：

（1）高速響應(yīng)：慣量極小的動子，實(shí)現(xiàn)快速的響應(yīng)；

（2）無需減速機(jī)構(gòu)：不存在傳統(tǒng)機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的背隙帶來的傳動精度問題；

（3）無需電纜拖鏈這些現(xiàn)場的部件；

（3）低磨損，易于維護(hù)—對于像食品制藥應(yīng)用場景而言，這至關(guān)重要，因?yàn)槊看芜M(jìn)入潔凈區(qū)的維護(hù)作業(yè)都會讓恢復(fù)潔凈環(huán)境帶來新的成本。

仿真建模

數(shù)字化制造的核心是CPS-通過仿真對生產(chǎn)進(jìn)行虛擬，包括控制工藝的參數(shù)優(yōu)化、生產(chǎn)響應(yīng)等，由于個性化生產(chǎn)必然沒有足夠的質(zhì)量迭代時間和數(shù)量，因此，必須預(yù)先能夠?qū)ιa(chǎn)過程的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，SuperTrak可以通過貝加萊的Automation Studio與MATLAB/Simulink、MapleSIM等軟件進(jìn)行集成，仿真的結(jié)果可以直接運(yùn)營于貝加萊的控制器。

SuperTrak的仿真建模可以將輸送系統(tǒng)、機(jī)器人、動子進(jìn)行集成，對其生產(chǎn)過程的響應(yīng)參數(shù)、調(diào)整、安全等進(jìn)行完整的集成，包括抑制液體在運(yùn)動中的波動。

應(yīng)用場景

SuperTrak適應(yīng)于的應(yīng)用場景包括：

（1）生產(chǎn)批量較小的產(chǎn)品，尺寸規(guī)模變化較大如疫苗生產(chǎn)、制藥與食品；

（2）需要潔凈環(huán)境，滿足制藥級潔凈要求的（采用不銹鋼制造）；

（3）產(chǎn)線布局要求尺寸緊湊型的生產(chǎn)如電子、半導(dǎo)體生產(chǎn)。

目前SuperTrak支持10kg負(fù)載，達(dá)到50米長度的產(chǎn)線集成。

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(jī)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(tuán)的一個業(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(jìn)的工程能力，為各個產(chǎn)業(yè)客戶提供機(jī)器與工廠自動化、運(yùn)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OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強(qiáng)大的Automation Studio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。