在自然界中寻找灵感从精益制造角度探索现场总线技术在产线设计中的应用
在自然的律动中探索精益制造：如何现场总线技术提升产线设计的效率与柔性
随着生产需求的日益个性化，全球制造商正面临前所未有的挑战。精益制造作为工厂运行管理体系的基石，其核心在于质量、成本和交付能力。在这个数字化转型和智能化升级的大背景下，我们必须让技术回归其本质——提高产线设计的效率与柔性。
智能制造是当今产业聚焦的话题，它旨在解决个性化需求与成本效率提升之间的矛盾。关键问题包括通过软件定义智能适应变化需求，以及通过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，企业竞争力的源泉都是质量、成本与交付能力。
稳定的高品质生产对于获得“增值”至关重要，这是长期获利的基础。而工业互联技术使得单机生产可以实现数据透明传输，但机械“刚性的”限制却成为瓶颈，需要执行机构能胜任这种变化带来的柔性的要求。
评估产线投资效率的关键指标OEE（Overall Equipment Effectiveness）对于大部分End User而言至关重要，而产品上市时间（Time to Market）和投资回报（Return of Investment）同样是关键评估指标。如果我们仍然延续传统模式，那么达到高品质生产就会变得困难，因为图1显示了OEE计算中的影响因素以及结合控制工艺分析后的几个方面：
质量：包括开机/关机浪费，如参数调校进入稳态过程中的不良品。
性能：如机械磨损导致无法高速运行或暂停因为电气不稳定等。
可用性：小批量多品种换型降低可用性，宕机则因为机械电气故障。
了解了OEE，我们发现个性化对生产提出了更多挑战：
开机损失：频繁换型导致开机浪费固定值，但分母变小引发不良品率提升。
设置与调校：换型需数小时调整，使设备可用性大幅下降。
除了这些挑战，传统机械产线还存在问题：
机械磨损：齿轮等磨损导致精度不足减速维护保养暂停。
无法灵活调整：低速特性的感应电机或分度盘缺乏高速平稳调整能力。
无法实现个性化调整：分度盘间距速度不能轻易更改，不利于新产品系统测试验证。
为了应对更为个性化需求，一代新的产线设计技术诞生了——柔性电驱输送系统，如ACOPOStrak采用长定子直线电机滑块装载运行轨道上，以非接触方式运动，可以根据软件定义间距速度加速度进行调整解决传统“刚性的”限制，使整个产林变得灵活，如图3展示ACOPOStrak柔系列输送系统结构。
此外，在轨道设计形式多样，可以构成非常灵活的产线，如图4展示基于高精度轨道机械耦合设计实现汇流分流功能，对于电子食品饮料混合包装尤其合适，还有专用的维修站/更换夹具站处理不良品或更换工装夹具时使用。此类系统如贝加莱SuperTrak/ACOPOStrak带来热插拔数字孪生变轨协同工作灵活调整等优势，如图5、6展示其好处及数字孪生的应用意义，即虚拟环境模拟现实产生效果以确保快速稳态进程启动测试验证风险降低投资风险显著减少。最终，这些都将提升个体客户满意度缩短Time to Market提高ROI增加市场份额最大限度地利用资源配置优先考虑顾客价值创造最终目标是在保证全面的运营管理中持续创新并保持领导地位。
