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        自動化機械設計——滿足工業4.0柔性制造

        工業4.0核心構建的智能制造體系是信息物理系統。在信息端——實現基于數據的各種應用;在物理端——構建制造產品的各種實體。至于自動化機械設計就是參與建立制造實體的策劃者和執行者。

        自動化機械設計——滿足工業4.0柔性制造


        我們就現有的自動化機械設計試想一下:

        一條產線,如果只能生產一種產品,它就不具備多種產品共線生產能力。當產品的自動化機械設計升級換代,原有的生產線不能兼容新產品的制造工藝,就只能重新投資新的生產線。


        一條產線,如果它不能通過自動化機械設計簡單的擴展和升級來提高產能,它就不具備遞增產能的能力。當客戶的訂單增加,原有的自動化機械設計生產線又不能通過快速的改造升級提高產能,那么只能投資新的生產線,時間上的延誤或許就造成了訂單流失。


        一條產線,如果自動化機械設計不能將人工和自動有機結合,它就不具備發揮人機各自優勢的能力。當一個產品的某個制造工藝非常精巧,開發復雜的機構來實現將需要投入經濟成本和時間成本,而且需要承擔開發失敗的風險,此時選擇人工的制造方式更簡便易行,那么在滿足產能要求的前提下,自動化機械設計如何將人工合理地與設備結合,從而發揮人工在制造工藝中的靈活性,就顯得至關重要。


        這樣的自動化機械設計是怎么滿足柔性制造的呢? 柔性制造系統(FMS)有什么優點?

        自動化機械設計之共線生產

        首先,產品的外形不同,定位基準或者一些關鍵的工藝尺寸會發生變化。這時候,作為自動化機械設計生產線的規劃師,應當優先考慮產品與生產線“接口”的兼容性。當產品的外形變化太大確實無法兼容的情況下,則需要考慮“接口”的快換,通過快速換型來實現不同產品之間的換型生產。在設備投資和布局允許的條件下,也可以考慮將不同產品的“接口”同時規劃在一個生產線上,這樣可以實現不經過硬件換型,只進行簡單的程序切換來實現自動化機械設計的多種產品共線生產。

        其次,產品的工藝要求不同,同樣影響自動化機械設計生產線的多產品共線生產能力。此時,選擇合適的關鍵工藝部件就顯得尤為重要。在自動化機械設計規劃生產線的階段,選擇合適的關鍵工藝部件,并配合靈活的執行機構,就可以使自動化機械設計生產線具備生產不同工藝要求產品的能力。此外,在自動化機械設計生產線規劃中,考慮關鍵工藝部件的能力冗余,安排預留工藝升級和擴展的空間,也是延長生產線生命周期的重要手段。

        自動化機械設計——滿足工業4.0柔性制造


        自動化機械設計之遞增產能

        首先,我們需要對自動化機械設計生產線的所有制造工藝做節拍分析,識別節拍瓶頸(bottle neck),瓶頸可能來自于機械部件的能力不足,在這方面,需要將瓶頸工位的節拍做到盡可能的優化,以此為基礎,采用一些方法為自動化機械設計遞增產能做準備。由于設備結構相同,控制程序可以復制,如此經過簡單的調試,就能達到快速的提高產能的目的。

        其次,一些簡單的人工制造工位可以采用協作機器人快速的替代人工來提高產能,這方面,有很多自動化機械設計協作機器人可供選擇。

        自動化機械設計——滿足工業4.0柔性制造


        自動化機械設計之人機結合

        當今人工智能是大勢所趨,機器將具備接近于人的能力,甚至在很多方面超過人類。不久的將來,人類將逐漸退出簡單重復的勞動讓位給機器,這也是自動化機械設計的發展方向。盡管各種新技術將機器的能力快速增強,但人的創造性和手工的靈巧性是機器所不能取代的。而且在目前的自動化機械設計技術條件下,機器的開發、使用、維護成本在一些特定的制造工藝上面還是超過人工勞動成本的。合理的安排人工和機器協調工作并發揮人工的優勢,是當前自動化機械設計生產線規劃的一個重要組成部分。

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