無(wú)論我們討論何種的生產(chǎn)，精益思想對于工廠(chǎng)而言是基線(xiàn)，精益就關(guān)乎“質(zhì)量”、“成本”、“交付”三個(gè)核心話(huà)題，一切都圍繞這三個(gè)生產(chǎn)的核心話(huà)題而展開(kāi)，經(jīng)過(guò)數十年的發(fā)展，精益制造已經(jīng)成為全球優(yōu)秀的制造商所共同執行的運行管理體系，因為必須確保穩定可靠的生產(chǎn)，然后才能談到數字化轉型、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(gè)基礎上探討產(chǎn)線(xiàn)設計。

應對個(gè)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(diǎn)話(huà)題，就目標而言，智能制造要解決“個(gè)性化需求”和“成本效率”不斷提升的問(wèn)題，歸結起來(lái)，主要聚焦了幾個(gè)問(wèn)題：

（1）通過(guò)軟件定義智能來(lái)讓機器與產(chǎn)線(xiàn)來(lái)適應變化的需求；

（2）通過(guò)對生產(chǎn)全局數據的分析來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)效率；

無(wú)論對于“標準流水線(xiàn)”還是“大規模定制”而言，企業(yè)的競爭力都來(lái)自于質(zhì)量、成本與交付能力，因此，對于產(chǎn)線(xiàn)投資者而言，穩定的高品質(zhì)生產(chǎn)才能真正讓企業(yè)獲得生產(chǎn)的“增值”，從而長(cháng)期獲利。

第二個(gè)問(wèn)題容易理解，今天通過(guò)工業(yè)互聯(lián)技術(shù)，可以將原有的單機生產(chǎn)進(jìn)行連接，進(jìn)而實(shí)現數據的透明傳輸，但是，第一個(gè)問(wèn)題卻會(huì )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(diǎn)，產(chǎn)線(xiàn)在自動(dòng)化系統的規劃下實(shí)現了根據工藝建模而能夠適應變化生產(chǎn)的能力，但，卻需要執行機構能夠勝任這樣的變化，那么，傳統的產(chǎn)線(xiàn)就成為了瓶頸。

評估產(chǎn)線(xiàn)投資效率的關(guān)鍵指標是“OEE”，這個(gè)對于大部分的End User而言都極為關(guān)注，另外，產(chǎn)品上市時(shí)間（Time to Market）和投資回報（Return of Investment）都是關(guān)鍵的評估指標。

回歸本質(zhì)-生產(chǎn)評估

如果我們仍然延續傳統的生產(chǎn)模式，那么，你想達到高品質(zhì)的生產(chǎn)就沒(méi)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影響因素并結合控制工藝來(lái)分析如下幾個(gè)方面：

（1）質(zhì)量（Quality）：質(zhì)量影響包括了開(kāi)機/關(guān)機浪費，由于參數調校進(jìn)入穩態(tài)有一個(gè)過(guò)程，生產(chǎn)中的浪費，如控制效果不穩定帶來(lái)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(lái)無(wú)法高速運行，相當于機器帶病運行，效率不高。暫停也肯能因為機器的電氣不穩定、干擾等都會(huì )影響性能。

（3）可用性（Availability）：對于小批量、多品種，產(chǎn)線(xiàn)的換型在精益中是不增值的，因此，這個(gè)環(huán)節就會(huì )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(huì )讓生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。

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

個(gè)性化并非易事

了解了OEE這個(gè)關(guān)鍵指標，我們就會(huì )發(fā)現“個(gè)性化”實(shí)際上對于生產(chǎn)而言，會(huì )帶來(lái)很多挑戰：

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

（2）設置與調校：因為頻繁的換型，所需的調校時(shí)間使得設備的可用性大幅下降，原來(lái)每周更換一次模具、調校機械，對于個(gè)性化可能每天都需要數個(gè)小時(shí)，那么設備的“增值”加工時(shí)間就會(huì )變小。

傳統機械產(chǎn)線(xiàn)帶來(lái)的柔性瓶頸

除了換型帶來(lái)的品質(zhì)和可用性損失，傳統的機械產(chǎn)線(xiàn)還存在以下問(wèn)題：

圖2-傳統的機械產(chǎn)線(xiàn)由鏈條或皮帶傳輸

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

（2）不能靈活調整：包括傳統傳送采用了具有低速特性不足的感應電機，或者采用分度盤(pán)等方式的組裝加工過(guò)程，這帶來(lái)不能高速平穩來(lái)實(shí)現調整，尤其是分度盤(pán)由于機械慣量較大，也不易于高速的生產(chǎn)。

（3）不能實(shí)現個(gè)性化調整：機械分度盤(pán)因為往往為批量加工而設計，其工位的間距、移動(dòng)的速度都不能輕易更具變化而調整，這就是使得對于新的生產(chǎn)往往要重新設計系統，測試驗證，這些都會(huì )使得整體產(chǎn)線(xiàn)的可用性不能保障。

（4）大量的緩沖區設置：由于機械輸送往往不能在產(chǎn)線(xiàn)間最佳的匹配，導致高速部分和后道需要建立緩沖區，這些緩沖區往往占用較大的工廠(chǎng)面積。

（5）復雜的維護：由于機械系統結構復雜，因此，往往需要大量經(jīng)驗豐富的維護人員，以確保產(chǎn)線(xiàn)穩定可靠的運行。

綜上一些原因，機械輸送系統的制造產(chǎn)線(xiàn)無(wú)法實(shí)現靈活的調整，使得整個(gè)OEE較低水平，而在個(gè)性化生產(chǎn)的需求下，這些問(wèn)題更為突出。

柔性電驅技術(shù)的應運而生

為了應對更為個(gè)性化的生產(chǎn)需求，新一代的產(chǎn)線(xiàn)設計技術(shù)，柔性電驅輸送系統應運而生，如圖3是ACOPOStrak的產(chǎn)線(xiàn)規劃圖，ACOPOStrak采用了長(cháng)定子直線(xiàn)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(chē)，其上的滑塊采用電磁方式，這使得動(dòng)子的間距、運行速度、加速度可以根據軟件定義而調整，解決了柔性制造中傳統機械的“剛性”，使得整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)變得柔性。

圖3-ACOPOStrak柔性電驅輸送系統

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

（1）多個(gè)產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品混合到一個(gè)主線(xiàn)來(lái)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(gè)高速產(chǎn)線(xiàn)分給多個(gè)后道單元進(jìn)行分流加工，或者分道到不同的區域進(jìn)行不同的產(chǎn)品組裝或包裝。

（3）專(zhuān)用的維修站/更換夾具站：通過(guò)視覺(jué)或其它檢測方式的不良品可以被送到一個(gè)專(zhuān)用的通道進(jìn)行處理，或者，這個(gè)通道也可以作為工裝夾具更換時(shí)的工作站。

圖4-靈活的產(chǎn)線(xiàn)組織

柔性電驅技術(shù)對于OEE的提升

柔性電驅輸送系統如貝加萊的SuperTrak/ACOPOStrak，如圖5，帶來(lái)了一些顛覆式的產(chǎn)線(xiàn)設計，包括幾個(gè)方面對產(chǎn)線(xiàn)能力的提升：

圖5-柔性電驅輸送系統帶來(lái)的好處

（1）熱插拔：快速的更換工裝夾具，并且這個(gè)更換可以在當前產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行時(shí)在固定區域進(jìn)行；

（2）數字孿生(Digital Twin)：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(jìn)行測試驗證，即，可以在軟件中對目前的滑塊數量、速度、間距、位置、加速度/加加速度特性進(jìn)行模擬仿真，以確?？焖俚膿Q裝后進(jìn)入穩態(tài)生產(chǎn)過(guò)程。如圖6，數字孿生會(huì )讓產(chǎn)線(xiàn)的設計更為快速，降低投資風(fēng)險，尤其是對新產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行驗證，這在過(guò)去是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程，而由于電-磁-軟一體化，這項工作現在也變得更為容易。

圖6-通過(guò)數字孿生提前驗證產(chǎn)線(xiàn)工藝可行性

（3）變軌技術(shù)：使得生產(chǎn)更為靈活的調整，這些調整僅需參數設置即可，而無(wú)需對產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行復雜的調整，與傳統的分度盤(pán)、皮帶鏈條傳輸而言，這項技術(shù)專(zhuān)為“柔性”的制造而設計。

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

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

提升個(gè)性化生產(chǎn)中的產(chǎn)線(xiàn)OEE

綜上所述，柔性電驅輸送系統可以為OEE帶來(lái)多個(gè)方面的提升：包括更快速的換型時(shí)間，更為可靠的生產(chǎn)品質(zhì)、更低的產(chǎn)線(xiàn)停機風(fēng)險，總體而言，它會(huì )大幅度提升產(chǎn)線(xiàn)OEE，這就意味著(zhù)，產(chǎn)線(xiàn)能夠在個(gè)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Time to Market和ROI

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

--在產(chǎn)線(xiàn)投入前的驗證，如前所述，數字孿生技術(shù)可以在產(chǎn)線(xiàn)投入前進(jìn)行仿真驗證，并且對運行的產(chǎn)線(xiàn)也可以進(jìn)行新的換型后的生產(chǎn)驗證，這確保了投資安全，也對于傳統產(chǎn)線(xiàn)在大幅產(chǎn)品更換時(shí)的重組，帶來(lái)了投資安全。

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

柔性電驅系統是為應對“個(gè)性化”生產(chǎn)時(shí)代的產(chǎn)線(xiàn)高投資回報而設計，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(xiàn)第一次對外公開(kāi)亮相，歡迎光臨貝加萊展臺。

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集團全球機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化業(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。