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柔性制造遇到的問題

我們觀察一個產(chǎn)品生產(chǎn)線就會發(fā)現(xiàn)，即使先進的集成產(chǎn)線，它也無法滿足個性化的生產(chǎn)需求。傳統(tǒng)的機械制造就是一個單元接著一個單元，輸送系統(tǒng)將被加工的對象送到加工單元進行加工，例如：沖壓、裁切、組裝、折疊、粘合、焊接等，在整個過程中輸送系統(tǒng)會將被加工產(chǎn)品由一個單元到另一個單元，那么這樣就會形成很多制約：

對于工廠而言，技術(shù)與概念并非他們關(guān)注的要點，End User通常只關(guān)心：

--如何讓產(chǎn)線獲得高的OEE

--少故障，穩(wěn)定運行，即使出現(xiàn)故障，但易于維護；

但是，對于柔性制造而言，產(chǎn)品的個性化會帶來品質(zhì)迭代的困難、換裝帶來交付能力的下降，過于頻繁的更換會在啟動/停機造成不良品，而對小批量生產(chǎn)會造成不良品率的上升。

機械系統(tǒng)對柔性的挑戰(zhàn)

訂單變化時，機械的調(diào)校需要耗費時間；

機械的磨損，帶來系統(tǒng)的精度的偏差；

在潔凈環(huán)境中，頻繁的維護會帶來重新恢復潔凈環(huán)境的巨大成本；

維護備件的成本

SuperTrak如何解決柔性問題？

其實，解決這個問題的辦法在于換個思路：傳統(tǒng)上加工工位是不變的，產(chǎn)品順著輸送系統(tǒng)傳送，這對于產(chǎn)品批量大、固定生產(chǎn)來說，無疑是正確的，但對于產(chǎn)品規(guī)格變化、生產(chǎn)工藝變化的個性化產(chǎn)品生產(chǎn)而言，則會遇到柔性問題，即機械如何不變來適應變化？

是的，讓被加工產(chǎn)品和工位都動起來，適應這種變化，SuperTrak即按照此思路來設計。

SuperTrak是基于長定子直線電機技術(shù)(LLM)所開發(fā)的柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)，它通過在定子上運行的變化的動子來改變被加工對象之間的尺寸，并與加工單元的設備如機器人激光切割頭、沖壓站進行同步，使得產(chǎn)品的尺寸規(guī)格、加工工藝變化時可以有更大的柔性來與加工設備進行配合，無需進行復雜的機械調(diào)校即可完成。

長定子直線電機 (LLM)

其目的在于：

（1）產(chǎn)品規(guī)格變化時，機械加工位置、間距的調(diào)校無需進行機械的調(diào)整，僅通過電氣參數(shù)的改變即可實現(xiàn)，尤其對于批量小而尺寸規(guī)格變化比較大的生產(chǎn)。

（2）整線速度可以具有較高的柔性，根據(jù)生產(chǎn)負荷的變化而變化。

（3）更高的集成度：產(chǎn)線的占地空間會變小，由于極高的電磁響應速度，使得無需為產(chǎn)品考慮堆積空間，而且加減速時間跟通過傳統(tǒng)變頻電機的方式而言響應速度非常高，因此，無需像傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)那樣必須設置較大的加減速空間。

（4）提升產(chǎn)線OEE。對于生產(chǎn)系統(tǒng)而言，OEE的下降包括了維護、訂單更換時的參數(shù)調(diào)校，傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)，尤其是電子半導體等領(lǐng)域的高精度產(chǎn)品制造，其工裝夾具精度較高，因此，調(diào)校會耗費時間、在調(diào)校過程中的產(chǎn)成品也會損失質(zhì)量、機器的維護等都會影響整線OEE。

圖1-SuperTrak線性傳輸系統(tǒng)—如同F(xiàn)1的高速過彎

SuperTank可以實現(xiàn)達到10μm級的定位精度，并提供4m/S的生產(chǎn)線速度，而通過POWERLINK實時網(wǎng)絡可以提供高精度同步與定位控制。

顯著的優(yōu)勢

由于采用的非接觸的方式，這給SuperTrak帶來非常大的優(yōu)勢：

（1）高速響應：慣量極小的動子，實現(xiàn)快速的響應；

（2）無需減速機構(gòu)：不存在傳統(tǒng)機械減速機構(gòu)的背隙帶來的傳動精度問題；

（3）無需電纜拖鏈這些現(xiàn)場的部件；

（3）低磨損，易于維護—對于像食品制藥應用場景而言，這至關(guān)重要，因為每次進入潔凈區(qū)的維護作業(yè)都會讓恢復潔凈環(huán)境帶來新的成本。

仿真建模

數(shù)字化制造的核心是CPS-通過仿真對生產(chǎn)進行虛擬，包括控制工藝的參數(shù)優(yōu)化、生產(chǎn)響應等，由于個性化生產(chǎn)必然沒有足夠的質(zhì)量迭代時間和數(shù)量，因此，必須預先能夠?qū)ιa(chǎn)過程的參數(shù)進行優(yōu)化，SuperTrak可以通過貝加萊的Automation Studio與MATLAB/Simulink、MapleSIM等軟件進行集成，仿真的結(jié)果可以直接運營于貝加萊的控制器。

SuperTrak的仿真建模可以將輸送系統(tǒng)、機器人、動子進行集成，對其生產(chǎn)過程的響應參數(shù)、調(diào)整、安全等進行完整的集成，包括抑制液體在運動中的波動。

應用場景

SuperTrak適應于的應用場景包括：

（1）生產(chǎn)批量較小的產(chǎn)品，尺寸規(guī)模變化較大如疫苗生產(chǎn)、制藥與食品；

（2）需要潔凈環(huán)境，滿足制藥級潔凈要求的（采用不銹鋼制造）；

（3）產(chǎn)線布局要求尺寸緊湊型的生產(chǎn)如電子、半導體生產(chǎn)。

目前SuperTrak支持10kg負載，達到50米長度的產(chǎn)線集成。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團的一個業(yè)務單元。作為全球工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進的工程能力，為各個產(chǎn)業(yè)客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(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軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預期的工業(yè)自動化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。