从精益制造角度看产线设计自然界中四类总线的智慧应用
从精益制造的角度看产线设计：自然界中四类总线的智慧应用
在探索个性化生产挑战时，我们必须让技术回归到制造的本质，尤其是在智能制造成为产业聚焦热点话题的情况下。智能制造旨在解决“个性化需求”和“成本效率”之间不断提升的问题，主要集中于几个关键问题：
（1）通过软件定义智能，让机器与产线适应变化的需求；
（2）通过对生产全局数据分析优化生产效率。
无论是标准流水线还是大规模定制，企业竞争力来自于质量、成本与交付能力。因此，对于产线投资者而言，稳定的高品质生产才能真正获得生产增值，从而长期获利。
第二个问题相对容易理解，即今天我们可以利用工业互联技术将单机生产连接起来实现数据透明传输。不过第一个问题则面临瓶颈，因为机械刚性的限制，使得获得柔性的难题变得更加复杂。虽然自动化系统规划了根据工艺建模来适应变化，但执行机构必须胜任这样的变化，因此传统产线成为了瓶颈。
评估产线投资效率的关键指标是OEE，这对于大部分End User来说极为关注。此外，产品上市时间(TTM)和投资回报(ROI)也是重要的评估指标。
如果我们仍然延续传统的生产模式，那么达到高品质就不那么容易。图1展示了关于OEE计算的关键因素，以及结合控制工艺分析后的几个方面：
（1）质量：包括开机/关机浪费，以及参数调校进入稳态过程中的浪费，如控制效果不稳定带来的不良品。
（2）性能：影响机器性能因素如机械磨损导致无法高速运行等。
（3）可用性：对于小批量、多品种，换型在精益中是不增值，因此会降低可用性，而快速换型才能降低这方面损失。
图1-OEE是评估产线综合投资效率的关键指标
了解了OEE这个关键指标，我们就会发现“个性化”实际上对于生产而言，将带来很多挑战：
（1）开机损失：频繁换型造成开机浪费无法解决，由于订单变小，而开机浪费是固定值，这会带来不良品率提升，因为分母变小。
（2）设置与调校：由于频繁换型所需调校时间使得设备可用性大幅下降，每周更换一次模具、调机械，对于个性化可能每天都需要数小时，那么设备增值加工时间就会变小。
除了这些问题之外，传统机械产线还存在以下问题：
图2-传统机械产线由链条或皮带传输
机械磨损：齿轮等磨损导致精度不足并使得机器无法高性能运转。
不能灵活调整：采用感应电动机会有低速特性不足，或分度盘等方式组装加工过程速度调整困难。
不能实现个性化调整：
工位间距、移动速度都不能轻易更改，以适应新的生产往往要重新设计系统测试验证，这些都会影响整体可用性保障。
需要大量缓冲区设置占据较大的工厂面积。
维护复杂需要大量经验丰富维护人员确保稳定可靠运行。
综上原因显示出机械输送系统制造现有的不可避免的问题，使整个OEE水平较低。在面对更多为个人化需求下的挑战时，这些问题显得尤为突出。
柔性的电驱技术就是为了应对这种情况产生的一种新一代设计方案，如ACOPOStrak柔软驱动输送系统，它采用长定子直流电动技术滑块装载被加工对象运行轨道之上。这项技术能够解决柔性的制造中传统机械刚性的限制，使整个生产品质得到保证，同时提高了灵活度和响应速度，为满足日益增长的人类需求提供了一种有效途径。
