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自动化机械设计——满足工业4.0柔性制造

工业4.0核心构建的智能制造体系是信息物理系统。在信息端——实现基于数据的各种应用;在物理端——构建制造产品的各种实体。至于自动化机械设计就是参与建立制造实体的策划者和执行者。

自动化机械设计——满足工业4.0柔性制造


我们就现有的自动化机械设计试想一下:

一条产线,如果只能生产一种产品,它就不具备多种产品共线生产能力。当产品的自动化机械设计升级换代,原有的生产线不能兼容新产品的制造工艺,就只能重新投资新的生产线。


一条产线,如果它不能通过自动化机械设计简单的扩展和升级来提高产能,它就不具备递增产能的能力。当客户的订单增加,原有的自动化机械设计生产线又不能通过快速的改造升级提高产能,那么只能投资新的生产线,时间上的延误或许就造成了订单流失。


一条产线,如果自动化机械设计不能将人工和自动有机结合,它就不具备发挥人机各自优势的能力。当一个产品的某个制造工艺非常精巧,开发复杂的机构来实现将需要投入经济成本和时间成本,而且需要承担开发失败的风险,此时选择人工的制造方式更简便易行,那么在满足产能要求的前提下,自动化机械设计如何将人工合理地与设备结合,从而发挥人工在制造工艺中的灵活性,就显得至关重要。


这样的自动化机械设计是怎么满足柔性制造的呢? 柔性制造系统(FMS)有什么优点?

自动化机械设计之共线生产

首先,产品的外形不同,定位基准或者一些关键的工艺尺寸会发生变化。这时候,作为自动化机械设计生产线的规划师,应当优先考虑产品与生产线“接口”的兼容性。当产品的外形变化太大确实无法兼容的情况下,则需要考虑“接口”的快换,通过快速换型来实现不同产品之间的换型生产。在设备投资和布局允许的条件下,也可以考虑将不同产品的“接口”同时规划在一个生产线上,这样可以实现不经过硬件换型,只进行简单的程序切换来实现自动化机械设计的多种产品共线生产。

其次,产品的工艺要求不同,同样影响自动化机械设计生产线的多产品共线生产能力。此时,选择合适的关键工艺部件就显得尤为重要。在自动化机械设计规划生产线的阶段,选择合适的关键工艺部件,并配合灵活的执行机构,就可以使自动化机械设计生产线具备生产不同工艺要求产品的能力。此外,在自动化机械设计生产线规划中,考虑关键工艺部件的能力冗余,安排预留工艺升级和扩展的空间,也是延长生产线生命周期的重要手段。

自动化机械设计——满足工业4.0柔性制造


自动化机械设计之递增产能

首先,我们需要对自动化机械设计生产线的所有制造工艺做节拍分析,识别节拍瓶颈(bottle neck),瓶颈可能来自于机械部件的能力不足,在这方面,需要将瓶颈工位的节拍做到尽可能的优化,以此为基础,采用一些方法为自动化机械设计递增产能做准备。由于设备结构相同,控制程序可以复制,如此经过简单的调试,就能达到快速的提高产能的目的。

其次,一些简单的人工制造工位可以采用协作机器人快速的替代人工来提高产能,这方面,有很多自动化机械设计协作机器人可供选择。

自动化机械设计——满足工业4.0柔性制造


自动化机械设计之人机结合

当今人工智能是大势所趋,机器将具备接近于人的能力,甚至在很多方面超过人类。不久的将来,人类将逐渐退出简单重复的劳动让位给机器,这也是自动化机械设计的发展方向。尽管各种新技术将机器的能力快速增强,但人的创造性和手工的灵巧性是机器所不能取代的。而且在目前的自动化机械设计技术条件下,机器的开发、使用、维护成本在一些特定的制造工艺上面还是超过人工劳动成本的。合理的安排人工和机器协调工作并发挥人工的优势,是当前自动化机械设计生产线规划的一个重要组成部分。

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