从精益制造角度看产线设计现场总线控制系统的优缺点探究
在自然界中,生态系统的运作依赖于高效、灵活且可靠的生产方式。同样,在制造业中,精益思想是确保质量、成本和交付能力的一系列核心原则。经过数十年的发展,精益制造已经成为全球优秀制造商共同执行的运行管理体系,它要求技术必须回归到生产本质,并在这个基础上探讨产线设计。
面对个性化生产挑战
智能制造正在成为产业聚焦的热点话题,其目标是解决“个性化需求”和“成本效率”不断提升的问题。关键问题包括:
通过软件定义智能让机器适应变化需求;
通过分析生产全局数据来优化效率。
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。在稳定的高品质生产上投资能够为企业带来长期利润。
评估产线投资效率
关键指标OEE(Overall Equipment Effectiveness)对于大部分End User来说非常关注。此外,产品上市时间(Time to Market)和投资回报(Return of Investment)也是重要评价标准。
回到本质—生产评估
传统模式下的高品质生产难以实现,因为图1展示了OEE计算关键因素并结合控制工艺分析:
质量:包括开机/关机浪费及参数调校进入稳态过程中的浪费。
性能:影响机器性能因素如机械磨损导致无法高速运行或暂停。
可用性:小批量多品种换型降低可用性,而快速换型才能降低损失。
图1-OEE评估产线综合投资效率
个性化不是易事
了解OEE后,我们发现个性化实际上会带来许多挑战:
开机损失:频繁换型增加开机浪费。
设置与调校:需更长时间调整设备,使得设备增值加工时间减少。
传统机械产线瓶颈
除了以上问题,还存在以下问题:
机械磨损导致精度不足、减速维修暂停。
不灵活调整,如感应电机或分度盘等组装加工过程不能高速平稳调整。
无法实现个性化调整,如分度盘间距速度不易改变需要重新设计验证测试。
4-5 缓冲区设置占据大量空间复杂维护需要经验丰富人员保证稳定可靠运行。
柔性电驱技术应运而生
为了应对更为个性化需求新一代产线设计技术如柔性的ACOPOStrak应运而生,如图3显示其规划图采用长定子直线电机滑块装载被加工对象在轨道之上,可以根据软件定义动子的间距加速度等进行调整解决传统机械刚性的问题使整个产线变得柔软灵活多样的轨道可以构成非常灵活的组织场景特别合适对于下列场景:
多产品混合到一个主流组合装配电子食品饮料工业包装;
高速单元分给多后道单元进行分流加工或者分道区域不同产品组装包装;
专用的维修站夹具更换站视觉检测不良品送至专门通道处理或者更换夹具工作站使用数字孪生模拟仿真测试验证确保快速进入稳态节省时间风险缩短面市时间提高ROI
柔性电驱提升OEE
ACOPOStrak类似贝加莱SuperTrak/ACOPOStrak带来的好处:
热插拔快速更换工装夹具固定区域内进行数字孪生虚拟环境中测试验证模拟仿真确保快进入稳态节省时风险缩短面市时间提高ROITotal Time to Market and ROI