从精益制造角度看产线的设计

无论我们辩论何种的生产，精益思想对于工厂而言是基线，精益就牵涉到“质量”、“成本”、“交付给”三个核心话题，一切都环绕这三个生产的核心话题而进行，经过数十年的发展，精益生产早已沦为全球杰出的制造商所联合继续执行的运营管理体系，因为必需保证平稳可信的生产，然后才能谈及数字化转型、智能化升级，因此，我们必需让技术重返生产的本质，在这个基础上探究产线设计。应付个性化生产的难题智能生产正在沦为产业探讨的热点话题，就目标而言，智能生产要解决问题“个性化市场需求”和“成本效率”大大提高的问题，归因于一起，主要探讨了几个问题：（1）通过软件定义智能来让机器与产线来适应环境变化的市场需求；（2）通过对生产全局数据的分析来优化生产效率；无论对于“标准流水线”还是“大规模自定义”而言，企业的竞争力都来自于质量、成本与交付给能力，因此，对于产线投资者而言，平稳的高品质生产才能确实让企业取得生产的“电子货币”，从而长年利润。第二个问题更容易解读，今天通过工业网络技术，可以将原先的单机生产展开相连，进而构建数据的半透明传输，但是，第一个问题却不会遇上瓶颈，因为机械的“刚性”使得要取得生产的“柔性”沦为难题，产线在自动化系统的规划下构建了根据工艺建模而需要适应环境变化生产的能力，但，却必须执行机构需要胜任这样的变化，那么，传统的产线就沦为了瓶颈。

评估产线投资效率的关键指标是“OEE”，这个对于大部分的End User而言都十分注目，另外，产品上市时间（Time to Market）和投资报酬（Return of Investment）都是关键的评估指标。重返本质-生产评估如果我们依然沿袭传统的生产模式，那么，你想要超过高品质的生产就没那么更容易，图1是关于OEE计算出来的关键，我们可以看见OEE影响因素并融合掌控工艺来分析如下几个方面：（1）质量（Quality）：质量影响还包括了开机/关机浪费，由于参数调校转入稳态有一个过程，生产中的浪费，如掌控效果不平稳带给的不当五品。（2）性能（Performance）：影响机器性能的因素还包括如机械磨损带给无法高速运行，相等于机器抱病运营，效率不低。

停止也肯能因为机器的电气不平稳、阻碍等都会影响性能。（3）可用性（Availability）：对于小批量、多品种，产线的换型在精益中是不电子货币的，因此，这个环节就不会减少可用性，而较慢的换型才能减少这方面的损失，宕机则是因为机械、电气的故障不会让生产无法长时间展开。图1-OEE是评估产线综合投资效率的关键指标个性化并非易事理解了OEE这个关键指标，我们就不会找到“个性化”实质上对于生产而言，不会带给很多挑战：（1）开机损失：如果频密的换型，那么，开机浪费就无法解决问题，由于订单变大，而开机浪费是固定值，那么，这个就不会带给不良品率的提高，因为分母变大了。

（2）设置与调校：因为频密的换型，所需的调校时间使得设备的可用性大幅度上升，原本每周替换一次模具、调校机械，对于个性化有可能每天都必须数个小时，那么设备的“电子货币”加工时间就不会变大。传统机械产线带给的柔性瓶颈除了换型带给的品质和可用性损失，传统的机械产线还不存在以下问题：图2-传统的机械产线由链条或皮带传输（1）机械磨损：由于传统使用机械链条或皮带传输，往往由于齿轮等的磨损不会造成精度严重不足，并使得机器无法高性能运转，带给了滑行与维修保养停止的损失。（2）无法灵活性调整：还包括传统传输使用了具备短距离特性严重不足的感应器电机，或者使用分度盘等方式的装配加工过程，这带给无法高速稳定来构建调整，特别是在是分度盘由于机械惯量较小，也不更容易高速的生产。

（3）无法构建个性化调整：机械分度盘因为往往为批量加工而设计，其工位的间距、移动的速度都无法只能极具变化而调整，这就是使得对于新的生产往往要新的设计系统，测试检验，这些都会使得整体产线的可用性无法确保。（4）大量的缓冲区设置：由于机械运送往往无法在产线间最佳的给定，造成高速部分和后道必须创建缓冲区，这些缓冲区往往闲置较小的工厂面积。（5）简单的确保：由于机械系统结构简单，因此，往往必须大量经验丰富的确保人员，以保证产线平稳可信的运营。

综上一些原因，机械运送系统的生产产线无法构建灵活性的调整，使得整个OEE较低水平，而在个性化生产的市场需求下，这些问题更加引人注目。柔性电驱技术的应运而生为了应付更加个性化的生产市场需求，新一代的产线设计技术，柔性电驱运送系统应运而生，如图3是ACOPOStrak的产线规划图，ACOPOStrak使用了长定子直线电机技术，滑块装载被加工对象运营于轨道之上，这些与轨道使用“非认识”的，可以解读为“磁悬浮”列车，其上的滑块使用电磁方式，这使得动子的间距、运营速度、加速度可以根据软件定义而调整，解决问题了柔性生产中传统机械的“刚性”，使得整个产线显得柔性。

图3-ACOPOStrak柔性电驱运送系统另外，在ACOPOStrak中的轨道设计形式多样，可以是多种角度的，如图4，它可以包含非常灵活的产线，基于高精度的轨道机械耦合设计，可以构建“汇流”和“分流”，这往往对于下面一些场景尤其适合：（1）多个产线的产品混合到一个主线来人组组装，如电子制造业，或者混合纸盒如食品饮料工业；（2）一个高速产线分得多个后道单元展开分流加工，或者分兵到有所不同的区域展开有所不同的产品装配或纸盒。（3）专用的维修站/替换夹具车站：通过视觉或其它检测方式的不当五品可以被送往一个专用的地下通道展开处置，或者，这个地下通道也可以作为工装夹具替换时的工作站。

图4-灵活性的产线的组织柔性电驱技术对于OEE的提高柔性电驱运送系统如贝加莱的SuperTrak/ACOPOStrak，如图5，带给了一些政治宣传式的产线设计，还包括几个方面对产线能力的提高：图5-柔性电驱运送系统带给的益处（1）热插拔：较慢的替换工装夹具，并且这个替换可以在当前产线展开时在相同区域展开；（2）数字孪生（Digital Twin）：这项技术可以让运营中的新的生产人组可以在虚拟世界的环境中展开测试检验，即，可以在软件中对目前的滑块数量、速度、间距、方位、加速度/特加速度特性展开仿真建模，以保证较慢的改装后转入稳态生产过程。如图6，数字孪生不会让产线的设计更加较慢，减少投资风险，特别是在是对新产线展开检验，这在过去是一个十分耗时的过程，而由于电-磁-硬一体化，这项工作现在也显得更加更容易。图6-通过数字孪生提早检验产线工艺可行性（3）变轨技术：使得生产更加灵活性的调整，这些调整仅有须要参数设置才可，而需要对产线展开简单的调整，与传统的分度盘、皮带链条传输而言，这项技术专为“柔性”的生产而设计。

（4）协同工作：使用电-磁-硬一体化的设计，可以使得轨道与机器人、其它工艺设备如包装机、注塑机、贴片机等展开协同工作，通过总线可以构建极高的实时。（5）灵活性调整：这些较慢的滑块调整不仅可以在虚拟环境中仿真，在现实中也可以随便调整，这使得换型显得更加灵活性。提高个性化生产中的产线OEE综上所述，柔性电驱运送系统可以为OEE带给多个方面的提高：还包括更加较慢的换型时间，更加可信的生产品质、更加较低的产线停机风险，总体而言，它不会大幅提高产线OEE，这就意味著，产线需要在个性化较小的情况下依然确保高品质、低成本和较慢交付给能力。

延长Time to Market和ROI除此之外，在延长面市时间方面，柔性产线也有大幅度提高空间：——在产线投放前的检验，如前所述，数字孪生技术可以在产线投放前展开建模检验，并且对运营的产线也可以展开新的换型后的生产检验，这保证了投资安全性，也对于传统产线在大幅度产品替换时的重组，带给了投资安全性。——低OEE即不会取得低ROI，这就是精益的思想，一个高性能的产线，需要长年平稳的老大您的工厂高品质的生产产品，这就是低投资报酬的产线。柔性电驱系统是为应付“个性化”生产时代的产线低投资报酬而设计，请求您注目贝加莱，在2019年3月28日的深圳机械展上，贝加莱的ACOPOStrak将庆典出展-这是该产线第一次对外公开发表亮相，欢迎光临贝加莱展台。

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