柔性輸送如何提升產線效率

　　自推出首款柔性輸送SuperTrak后，貝加萊又相繼推出 ACOPOStrak(如圖 1)和 ACOPOS 6D 多代產品，并已被廣 泛應用在各領域，如食品飲料、制藥、醫(yī)療器械組裝、日用 化工、消費電子、汽車電子等。在此過程中，貝加萊積累了 非常豐富的應用場景經驗：針對哪些場景，以及解決哪些效 率問題，并如何高效的工程集成，使得項目能夠成功達產。

圖 1 ACOPOStrak 構建的制造平臺

　　1 浪費究竟在哪里

　　對于組裝生產企業(yè)而言，精益生產(Lean Production) 思想及方法被普遍采用。而對于精益生產而言，其核心思想 在于“消除一切浪費”。從這個視角來看，傳統(tǒng)產線中的零 配件輸送、等待、堆積、中斷、換裝、設置等都被認為是生 產中的浪費，成為了OEE不高的主要因素。

　　圖2是最為常見的機械環(huán)形輸送線，各個工站圍繞在其 周邊形成一個工序流，而在這個普遍被采用的輸送線中，其 實，由于其機械的“固定”也帶來了非常多的問題。

　　(1) 負載均衡問題

　　由于各個工站的節(jié)拍不同，那么，就會產生快速工站 產生的產品堆積到低速工站前，這使得要么為其提供較大的 緩沖區(qū)，或者通過預先的工站數(shù)配置，使得能夠形成連續(xù)負載在各個工序間的均衡——可以稱為“配平”。

　　但是，如果產品規(guī)格發(fā)生變化，導致節(jié)拍也發(fā)生變 化，原有的均衡將被打亂，即，因為節(jié)拍的變化，而無法 達到系統(tǒng)最大的產出能力——而如果產品經常性的變化，那 么，系統(tǒng)就無法按照最高性能來運轉，這會降低OEE中的性 能(Performance)部分。

　　(2)定位問題

　　產品規(guī)格變化后，會產生加工中心點位置的變化，由 于是連續(xù)的鏈塊輸送，導致每個工序工站對齊中心加工， 其它工站或者移動工站位置要進行復雜的調整。同時，如 何讓加工對象能夠“等間距隊列”排隊加工，并能夠提前在 上一批加工完離開工站時，后序剛好啟動、加速并精確地 進入下一工站，在時間上保持嚴絲合縫，進而確保效率也 是一大難題。

　　(3)中斷

　　由于產品需要跨線，因此，需要由人工進行搬運到其 他產線的過程，這就會產生加工過程的“中斷”，無論是采

　　用機器人、AGV，還是人工搬運，都會讓生產過程產生一個 時間上的斷點。

　　(4)換型時的機械更換

　　個性化時代的產線經常會面臨這個問題，例如在液體 類的化妝品、飲料、制藥等輸送中，需要根據(jù)瓶子規(guī)格更 換螺桿—這種就會消耗較多的時間，包括需要清洗等，使得 產線的 OEE 下降。

　　(5)剔廢

　　在出現(xiàn)廢品、卡料等情況時，需要減速、停機來進行 料的剔除，而且，還有一個問題是，如果這些產品需要“成 組”，如6/12個一起進入包裝容器，就會在這個組里缺少 一個產品，也會給生產帶來不必要的麻煩，例如人工或機 器人等的干預等。

　　以上“傳輸”、“等待”、“中斷”、“換型”、“剔 廢”等動作，都會造成整個產線的工藝設備無法被有效的使 用，因此，整個產線 OEE就會下降。因此，必須要有一種 變革，來改變產線，讓它能夠適應這種變化。

　　柔性輸送技術，就是為了解決這些問題而出現(xiàn)的——實 際上，不僅包括上述問題，而且還包括數(shù)字連接、機械磨 損帶來的維護等等，都是在磁懸浮輸送技術的實踐過程中 帶給我們的驚喜。它的確改變了原來的生產線組織，使得 生產能夠變得更為高效，以應對復雜的生產變化。下面我 們以貝加萊的ACOPOStrak和ACOPOS 6D為例，來闡述它 是如何改變制造過程的。

　　2 節(jié)拍均衡效率高

　　對 于 精 益 而 言 ， 大 規(guī) 模 生 產 會 形 成 “ 連 續(xù) 流 (Continuous Flow)”，而對于個性化較強的如混線生產 則需要形成“單件流(One Piece Flow)”，這樣才能使得 產線達到最高的效率水平。

　　(1)動子間距的靈活調整實現(xiàn)負載均衡

　　在ACOPOStrak/SuperTrak上，各個工站時間發(fā)生變 化，由于每個動子的速度、加速度、間距都可以被調整， 因而它可以使得產線能夠根據(jù)節(jié)拍變化形成新的均衡狀 態(tài)，而這些均衡是由系統(tǒng)自動生成，無需復雜編程。

　　這使得即使在產品更換后，節(jié)拍、位置發(fā)生變化時， 生產仍然可以形成新的“連續(xù)流”狀態(tài)。

　　(2)產品隊列的間距重新調整

　　比如：排隊進入，需要進行等間距隊列進入不同工 站，這個時候，動子滑塊可以根據(jù)這個間距可調，讓它們 自動形成一個隊列，而這個隊列的間距也是可以任意調整 的——這是機械輸送難以實現(xiàn)的。

　　例如：當一個需要經過檢測的視覺中心，而隨著產品 規(guī)格的變化，如放大或縮小——機械節(jié)距無法進行精確定 位，而此時，ACOPOStrak的動子則根據(jù)這個位置需求重新 自由調整。

　　3 容錯：配置服務區(qū)——剔廢與零擾動換型

　　對于產線而言，可以配置出服務區(qū)，由于ACOPOStrak 的軌道并不限于閉環(huán)，而是可以有90°、135°這樣的開環(huán)軌 道，因此可以在產線側形成一個類似于F1賽道那樣的服務 區(qū)，如圖3所示，它可以具備以下幾個功能：

　　? 針對不良品，離開生產區(qū)到服務區(qū)，避免將不良品納 入到下一工序;

　　? 零擾動換型：對于下一批次的生產，其動子夾具在 服務區(qū)可以設置等待; 傳統(tǒng)機械輸送需要在前一批次里完 成，再進行機械的工裝夾具與調校;而對于 ACOPOStrak 而言，下一批次的動子在服務區(qū)等待， 等前道完成，即可 快速切換到下一批次的生產。

　　通常來說，通過早期虛擬驗證，可以預先對整個生產 的節(jié)拍、工藝參數(shù)進行預先的配置以及程序的預先編寫， 即可快速上線。

圖 3 ACOPOStrak 配置服務區(qū)，用于不良品或預裝下一批次夾裝

　　4 跨線流動與混線生產

　　當出現(xiàn)跨線流動需求時，通過貝加萊ACOPOStrak獨特 的“變軌技術”，使得動子可以在各個軌道間流動，它降低 了對輔助機械的需求，無論是皮帶、機械手抓取換道，還 是人工、AGV等。

　　跨線流動的應用場景如下：

　　首先，負載分配，例如A工站0.5S，而B工站1.5S，那么，就可以在A工站后分三個產品流到3個B工站，以形成兩 個工序間的負載1:1，當然反之，則可以匯流。

　　圖4即是一種軌道布局，它可以用于負載的均衡，同時 它的靈活性還在于——如果同樣一個飲料，我們希望它貼不 同的標簽，其實，也可以用這個布局。

　　其次，變軌技術是讓混線生產成為可能，即，產品根 據(jù)需要，流向自己所需的工站，而無需逐一加工，可以避 開不需要的工站，并跨越“擋路者”。在ACOPOS 6D中， 這個可以通過“超車道”來實現(xiàn)產品的“自主流動”——無需按步就班地走在一條固定的路線上。

　　如圖5，在很多生產中，有些工序是相同的動作，但參 數(shù)不同，且后道會出現(xiàn)不同的動作，如吹瓶過程，進來是 相同的，卻需要灌裝不同的飲料;或灌裝相同，卻要求貼 不同的標簽……這就會需要將相同及不同的工站解耦，形 成一個混線生產布局。

　　5 機械簡化好處多

　　除了對負載均衡、容錯、跨線流動帶來諸多應用優(yōu)勢 之外，整個柔性輸送對于機械簡化帶來的好處也是非常顯 著的。舉個最簡單的例子：如ACOPOS 6D用于加工，例如 當我們對一個產品進行焊接動作要焊接一個圓的時候，通 常它需要 X、Y、Z 三個軸的動作，這個機械機構會需要安 裝三個電機來驅動，而采用ACOPOS 6D則會像圖6右側一 樣，因為，這個動子它自己可以帶著被加工對象輕松地按 照要求做圓形軌跡運動來實現(xiàn)加工。

　　不僅如此，在遇到需要變位的時候，ACOPOS 6D還可 以沿著X、Y、Z軸做旋轉，這樣機械變位機構也會被省略。 所以說，它帶來的好處太多了：

　　● 機械簡化

　　快速構成一條產線，當需要調整的時候，由軟件來定 義這個曲線;

　　● 維護工作少

　　少了這么多機械，維護也變得簡單;

　　● 精度有保障

　　這些非接觸的磁懸浮輸送技術，它們沒有機械磨損所 造成的誤差累積，精度一致性高;

　　● 產線更易復用

　　如果需要復用，只要通過編程去重新規(guī)劃路徑、加工 工藝參數(shù)即可。

　　ACOPOStrak/ACOPOS 6D這樣的柔性輸送與平面磁浮 輸送技術，非常大地改變了傳統(tǒng)機械產線所帶來的調整、 維護等復雜性。并且，為產線設計提供了更多的可能性 —— 不僅是輸送，而且在配合加工、產線可視化、仿真等方面 同樣提供了非常大的靈活性。在目前數(shù)十個應用項目中， 如：醫(yī)療器械、日化、包裝、制藥、電子、電池等多個領 域，均實現(xiàn)了精益生產中的“消除一切浪費”，在各個環(huán)節(jié) 上帶來的好處，使得它具有“效率倍增器”的能力。