柔性制造遇到的問(wèn)題

我們觀(guān)察一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)就會(huì )發(fā)現，即使先進(jìn)的集成產(chǎn)線(xiàn)，它也無(wú)法滿(mǎn)足個(gè)性化的生產(chǎn)需求。傳統的機械制造就是一個(gè)單元接著(zhù)一個(gè)單元，輸送系統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(gè)過(guò)程中輸送系統會(huì )將被加工產(chǎn)品由一個(gè)單元到另一個(gè)單元，那么這樣就會(huì )形成很多制約：

對于工廠(chǎng)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(xiàn)獲得高的OEE

--少故障，穩定運行，即使出現故障，但易于維護；

但是，對于柔性制造而言，產(chǎn)品的個(gè)性化會(huì )帶來(lái)品質(zhì)迭代的困難、換裝帶來(lái)交付能力的下降，過(guò)于頻繁的更換會(huì )在啟動(dòng)/停機造成不良品，而對小批量生產(chǎn)會(huì )造成不良品率的上升。

機械系統對柔性的挑戰

訂單變化時(shí)，機械的調校需要耗費時(shí)間；

機械的磨損，帶來(lái)系統的精度的偏差；

在潔凈環(huán)境中，頻繁的維護會(huì )帶來(lái)重新恢復潔凈環(huán)境的巨大成本；

維護備件的成本

SuperTrak如何解決柔性問(wèn)題？

其實(shí)，解決這個(gè)問(wèn)題的辦法在于換個(gè)思路：傳統上加工工位是不變的，產(chǎn)品順著(zhù)輸送系統傳送，這對于產(chǎn)品批量大、固定生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是正確的，但對于產(chǎn)品規格變化、生產(chǎn)工藝變化的個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)而言，則會(huì )遇到柔性問(wèn)題，即機械如何不變來(lái)適應變化？

是的，讓被加工產(chǎn)品和工位都動(dòng)起來(lái)，適應這種變化，SuperTrak即按照此思路來(lái)設計。

SuperTrak是基于長(cháng)定子直線(xiàn)電機技術(shù)(LLM)所開(kāi)發(fā)的柔性電驅輸送系統，它通過(guò)在定子上運行的變化的動(dòng)子來(lái)改變被加工對象之間的尺寸，并與加工單元的設備如機器人激光切割頭、沖壓站進(jìn)行同步，使得產(chǎn)品的尺寸規格、加工工藝變化時(shí)可以有更大的柔性來(lái)與加工設備進(jìn)行配合，無(wú)需進(jìn)行復雜的機械調校即可完成。

長(cháng)定子直線(xiàn)電機 (LLM)

其目的在于：

（1）產(chǎn)品規格變化時(shí)，機械加工位置、間距的調校無(wú)需進(jìn)行機械的調整，僅通過(guò)電氣參數的改變即可實(shí)現，尤其對于批量小而尺寸規格變化比較大的生產(chǎn)。

（2）整線(xiàn)速度可以具有較高的柔性，根據生產(chǎn)負荷的變化而變化。

（3）更高的集成度：產(chǎn)線(xiàn)的占地空間會(huì )變小，由于極高的電磁響應速度，使得無(wú)需為產(chǎn)品考慮堆積空間，而且加減速時(shí)間跟通過(guò)傳統變頻電機的方式而言響應速度非常高，因此，無(wú)需像傳統傳輸系統那樣必須設置較大的加減速空間。

（4）提升產(chǎn)線(xiàn)OEE。對于生產(chǎn)系統而言，OEE的下降包括了維護、訂單更換時(shí)的參數調校，傳統的輸送系統，尤其是電子半導體等領(lǐng)域的高精度產(chǎn)品制造，其工裝夾具精度較高，因此，調校會(huì )耗費時(shí)間、在調校過(guò)程中的產(chǎn)成品也會(huì )損失質(zhì)量、機器的維護等都會(huì )影響整線(xiàn)OEE。

圖1-SuperTrak線(xiàn)性傳輸系統—如同F1的高速過(guò)彎

SuperTank可以實(shí)現達到10μm級的定位精度，并提供4m/S的生產(chǎn)線(xiàn)速度，而通過(guò)POWERLINK實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )可以提供高精度同步與定位控制。

顯著(zhù)的優(yōu)勢

由于采用的非接觸的方式，這給SuperTrak帶來(lái)非常大的優(yōu)勢：

（1）高速響應：慣量極小的動(dòng)子，實(shí)現快速的響應；

（2）無(wú)需減速機構：不存在傳統機械減速機構的背隙帶來(lái)的傳動(dòng)精度問(wèn)題；

（3）無(wú)需電纜拖鏈這些現場(chǎng)的部件；

（3）低磨損，易于維護—對于像食品制藥應用場(chǎng)景而言，這至關(guān)重要，因為每次進(jìn)入潔凈區的維護作業(yè)都會(huì )讓恢復潔凈環(huán)境帶來(lái)新的成本。

仿真建模

數字化制造的核心是CPS-通過(guò)仿真對生產(chǎn)進(jìn)行虛擬，包括控制工藝的參數優(yōu)化、生產(chǎn)響應等，由于個(gè)性化生產(chǎn)必然沒(méi)有足夠的質(zhì)量迭代時(shí)間和數量，因此，必須預先能夠對生產(chǎn)過(guò)程的參數進(jìn)行優(yōu)化，SuperTrak可以通過(guò)貝加萊的Automation Studio與MATLAB/Simulink、MapleSIM等軟件進(jìn)行集成，仿真的結果可以直接運營(yíng)于貝加萊的控制器。

SuperTrak的仿真建?？梢詫⑤斔拖到y、機器人、動(dòng)子進(jìn)行集成，對其生產(chǎn)過(guò)程的響應參數、調整、安全等進(jìn)行完整的集成，包括抑制液體在運動(dòng)中的波動(dòng)。

應用場(chǎng)景

SuperTrak適應于的應用場(chǎng)景包括：

（1）生產(chǎn)批量較小的產(chǎn)品，尺寸規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(mǎn)足制藥級潔凈要求的（采用不銹鋼制造）；

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

目前SuperTrak支持10kg負載，達到50米長(cháng)度的產(chǎn)線(xiàn)集成。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創(chuàng )新驅動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團的一個(gè)業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶(hù)提供機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化、運動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。貝加萊保持持續的創(chuàng )新精神，為客戶(hù)提供更為簡(jiǎn)化以及超出預期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。