在應用新的自動化技術之前要考慮的4個問題

  持續發展的自動化技術正變得更加多樣化和易用。這對地球來說是個好消息,可以持續滿足不斷增長的人口的需求,對創建自動化解決方案的工程師們來說也是如此。越來越多的應用和流程正在成為現代化的候選者。是實施、還是不實施自動化,這是一個很棘手的問題??紤]以下4個關鍵因素,以獲得更成功的自動化應用。

  1.當前的自動化是否支持應用的目標?
  這個問題比看起來要深一點?,F代機器通常需要連接到網絡以獲取全球位置、溫度和能源價格等運營輸入,從而知道何時應該開足馬力運行,以最大限度地提高生產效率。
  當對不常見的過程進行自動化時,請確保對有關應用和可用自動化的所有事項提出問題。例如需要考慮一下消費類商品的裝配,比如電動剃須刀。這樣做也許看起來不起眼,但當目標是將產量提高一倍,創造盡可能多的變體并減少機器占用空間時,顯然意義重大。此外,還需要了解最新的技術。傳送機可以將我們送達那里,直線運動則會更近一點,但平面運動會做的更好。
圖1:為了獲得最大的靈活性和更少的切換,Beckhoff的 XPlanar系統支持各種不同工藝和傳輸功能的布局,例如矩形車間區域(右)或特定于應用的配置(左)。圖片來源:Beckhoff Automation
 
  下面我們解釋一下這個例子,平面運動是一個由兩部分組成的系統——由平面塊組成的“臺面”和移動器。搬運工像氣墊船一樣在桌子周圍自由移動,有效載荷良好。路徑設置允許串行或并行搭配,具體取決于接觸時間和產品特性。這些平面運動系統允許將工件移動到操作,而不是將操作移動到工件。
  在一個完全集成的架構中,最新的運動系統可以實現更高的性能。機器學習(ML)和人工智能(AI)通常會帶來更好的性能、機器穩定性,而且更節能。當在標準機器控制環境中實施ML時,可以更快、在更大程度上實現這些結果。一些自動化技術供應商的軟件包已經將ML集成到機器中。了解市場提供什么,有助于根據應用目標評估應用的功能。
  2.最終用戶能否支持所選技術?
  例如,如果選擇平面技術作為推動裝配應用向前發展的最佳方式,那么集成到機器中的技術,是否具有最少的停機時間?是否能夠獲得24小時支持?雖然應用工程師可能會說“是”,但最終用戶通常堅持使用梯形圖邏輯編寫代碼。通常,機器用戶或運行人員無法理解應用團隊為機器和平面運動系統編寫代碼所花費的時間和精力。
  補救辦法是不用梯形圖為平面運動編程,也不要在代碼中添加注釋,盡管兩者都有幫助。補救措施是采用人機界面(HMI),假定使用者沒有任何操作機器的經驗。就像當辦公室打印機卡紙時,老板不會打開梯形圖代碼來解決問題一樣。他們會使用打印機顯示屏,按照說明操作并解決問題。
  這種故障排除方法,對于復雜的機電一體化系統更為重要。未來,行業面臨著更大的熟練勞動力短缺問題,很明顯,企業愿意向原始設備制造商(OEM)支付更多的費用,以提供更加直觀的方式來確保生產正常運行。工廠車間的運行人員更喜歡簡單易用的模式來解決問題,無需打開筆記本電腦,也無需研究代碼。
  3.投資回報率是多少?
  在確定好目標,并找到如何支持新的自動化技術后,還要衡量一下投入與產出回報是否一致。這是一個由來已久的問題??纯雌矫嫦到y的例子,構成平面系統的每個部分,本質上都是一個驅動器,因此構建“臺面”的成本可能會變得昂貴,這樣設計成本就令人望而生畏。同樣的模型也適用于線性運輸系統機器人運動控制。因為平面移動器有6個自由度,并且尺寸可以和裝配工件類似,所以成本在很大程度上被抵消。
  平面系統使用移動器來完成機器人的工作,這意味著您可以用簡單、節省空間的單軸設備,代替機器人組裝所需的大型設備。這將增加功能(或外圍設備密度),并為占地面積非常小的機器添加新的功能選項。它減少了轉換時間,為大多數最終用戶增加價值。
圖2:原始設備制造商Plasmatreat使用Xplanar系統在平面移動器上有效移動工件并進行處理,并將機械和電氣復雜的等離子射流保持在固定位置。
 
  4.生產或機器模塊中的切換比以前更少?
  使用機器設計減少工藝過程或機器模塊之間的切換,使工作變得更輕松。許多生產問題是源于輸送機堵塞、皮帶磨損或松動,或者由于產品位置不當而導致的操作不當。不精確或停止運動會導致返工或報廢,需要大量人員對此類故障進行故障排除、識別和補救。機器人技術可以改善機器模塊之間的切換,但會增加成本、占地面積和復雜性。
  圍繞直線電機和平面概念進行設計,目標是在工件駐留在系統移動器上時,完成所有裝配操作。這種非線性制造技術不需要在模塊之間傳遞工件。取而代之的是在多個工序之間搬運工件,從而消除了過去必要的交接。由于運行人員無需調整輸送機、計時器和工作轉換,因此可以提高總體投資回報率和機器正常運行時間。
  通過線性和平面運動的案例,了解如何更好地將工件移動到不同操作中,而不是將操作移動到工件。通過采用新的自動化技術,OEM廠商和制造商可以重新思考什么是可能的,打破機器設計中的傳統限制,創造新的機器,以解決諸多新的挑戰。(作者:Tom Jensen,  Beckhoff Automation)   
 
標簽:XPlanar,機器人,機器學習,人工智能,投資回報率,運輸系統,蘇州自動化設備,蘇州自動化,蘇州非標自動化,機器視覺
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