產(chǎn)品組裝中的難題——非標(biāo)自動(dòng)化

　　隨著人工的成本不斷上升，在原來(lái)的每個(gè)垂直的制造 業(yè)里，都興起了上線自動(dòng)化產(chǎn)線的巨大需求。在每個(gè)制造 業(yè)的垂直行業(yè)里，都會(huì)存在著這樣一些公司，要么承接一 個(gè)新的產(chǎn)線的設(shè)計(jì)制造，或者對(duì)一個(gè)舊的產(chǎn)線進(jìn)行改造， 這個(gè)自動(dòng)化市場(chǎng)被稱為“非標(biāo)自動(dòng)化”，它的顯著特征 是：“項(xiàng)目”導(dǎo)向型的市場(chǎng)，不同于OEM配套，項(xiàng)目市 場(chǎng)會(huì)非常“卷”。

　　? 時(shí)間嚴(yán)苛： 終端生產(chǎn)企業(yè)往往要快速的上市產(chǎn)品， 這導(dǎo)致了產(chǎn)線必須在極短時(shí)間投產(chǎn)，這個(gè)時(shí)間往往以天計(jì) 算。對(duì)于已上線產(chǎn)線，還要面臨“即時(shí)”調(diào)整的需要，而 這需要高密度的現(xiàn)場(chǎng)工程師(FAE)的投入;

　　? 工程人員消耗大： 非標(biāo)自動(dòng)化項(xiàng)目通常需要機(jī)械、 電氣、工藝與軟件人員的協(xié)同，集成不同的工藝設(shè)備。而 且，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的多技能工程師，以及高水平項(xiàng)目經(jīng)理 持續(xù)在現(xiàn)場(chǎng);

　　? 業(yè)務(wù)承接能力與拓展難， 在資本市場(chǎng)， 非標(biāo)自動(dòng)化 并非好標(biāo)的，因?yàn)椋鶎儆凇俺砷L(zhǎng)性”較低的行業(yè)， 即使是遇到了行業(yè)“風(fēng)口”，由于大量的工程師資源并非 很快就能組建投入項(xiàng)目，這使得項(xiàng)目很難具有可復(fù)制性， 從而讓公司承接能力快速提升，贏得高速成長(zhǎng);

　　圖 1 非標(biāo)自動(dòng)化所遇到的難題

　　圖 2 ACOPOS 6D 平面磁浮技術(shù)

　　? 風(fēng)險(xiǎn)高：在非標(biāo)領(lǐng)域，隨著技術(shù)的變革，產(chǎn)線的設(shè) 計(jì)可能會(huì)有較大的變革，原有積累的知識(shí)可能會(huì)被推翻， 進(jìn)而又被拉回同一起跑線。其次，就是項(xiàng)目盈利會(huì)隨著項(xiàng) 目的進(jìn)度、返工等造成盈利能力較差。這導(dǎo)致即使在金融 市場(chǎng)，非標(biāo)自動(dòng)化也難以被高估值。

　　解決問(wèn)題的邏輯——化繁為簡(jiǎn)

　　對(duì)于非標(biāo)自動(dòng)化這種“復(fù)雜”、“變化”、“不確 定”的市場(chǎng)，屬于典型的復(fù)雜問(wèn)題。對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題，它的 解決思路就在于“化繁為簡(jiǎn)”。這個(gè)化繁為簡(jiǎn)包括如何把 機(jī)械系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單，在項(xiàng)目的開發(fā)、測(cè)試、運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段 如何效率更高，更為簡(jiǎn)單的工作。

　　貝加萊的ACOPOStrak、ACOPOS 6D往往被理解為 一個(gè)產(chǎn)品或技術(shù)。但是，事實(shí)上，它對(duì)于制造產(chǎn)線有著非 常顯著的改變：

　　(1)簡(jiǎn)化了機(jī)械系統(tǒng)，以及通過(guò)數(shù)字化的連接和智

　　能調(diào)度來(lái)簡(jiǎn)化了工程實(shí)施。

　　(2)帶來(lái)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)——ACOPOS 6D的自由度賦予 了工程師更多的可能性，而這個(gè)可能性并未提高復(fù)雜性。

　　工程(Engineering)的核心在于“化繁為簡(jiǎn)”，將復(fù) 雜問(wèn)題拆解為逐個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題來(lái)處理。而ACOPOS 6D則直接 在物理意義上就對(duì)生產(chǎn)組織進(jìn)行了簡(jiǎn)化。它有很多可能的場(chǎng)景，可以看到它大幅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。考慮到大部分用戶的實(shí)例 并不被允許披露(因?yàn)樗挥脩舢?dāng)做“殺手锏”來(lái)應(yīng) 用)，因此，我們僅以幾個(gè)常用的場(chǎng)景進(jìn)行簡(jiǎn)述。

　　圖 3 復(fù)雜機(jī)械到簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)

　　例1：簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　對(duì)于需要走CNC的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通常需要多個(gè)伺服機(jī)構(gòu) 來(lái)進(jìn)行CNC插補(bǔ)的計(jì)算。并且，在機(jī)械上，如圖3所示， 往往需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來(lái)保障。

　　在圖3中，我們需要對(duì) 一 個(gè)工件外圍進(jìn)行加工，那 么，這個(gè)機(jī)械空間里，它將由多個(gè)電機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì)，采用滾珠絲杠、隨行電纜等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以 實(shí)現(xiàn)這個(gè)工件外輪廓的加工，如涂膠/點(diǎn)膠、焊接、切割 等CNC動(dòng)作。但是，如果它采用ACOPOS 6D，這個(gè)時(shí) 候，事情將變得簡(jiǎn)單，因?yàn)椋@個(gè)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)沒(méi)有了，只 需一個(gè)焊接頭/涂裝頭，這個(gè)被加工的產(chǎn)品自行配合機(jī)構(gòu) 動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)它自己的這個(gè)CNC曲線。

　　事實(shí)上，ACOPOS 6D動(dòng)作中的CNC功能，可以在很 多需要復(fù)雜機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景被運(yùn)用，如：

　　? 電路板涂膠/點(diǎn)膠;

　　? 激光焊接/波峰焊。

　　例2： 一個(gè)灌注的場(chǎng)景

　　對(duì)于傳統(tǒng)的灌注而言，送瓶通常因?yàn)槠孔拥某叽鐣?huì)發(fā) 生變化，那么，就需要根據(jù)灌注規(guī)格來(lái)更換螺桿以實(shí)現(xiàn)瓶 子的夾裝。如圖4左側(cè)所示，其中，這里也需要復(fù)雜的機(jī) 械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行保障。

　　而對(duì)于圖4右側(cè)采用ACOPOS 6D而言， 這件事情將變 得簡(jiǎn)單，首先，每個(gè)動(dòng)子可以攜帶瓶子(夾具固定)，然后 進(jìn)行間距的任意調(diào)整。同時(shí)，ACOPOS 6D還可以實(shí)現(xiàn)：

　　① 自動(dòng)稱重：ACOPOS 6D可以達(dá)到+/-0.5mg的稱 重精度保障;重要的是，它可以實(shí)現(xiàn)100%的全檢，對(duì)于 制藥領(lǐng)域，而且，對(duì)于空瓶和灌注完成的瓶子均可實(shí)現(xiàn)稱重，避免僅以均值進(jìn)行的皮重去除。

　　② 不同的灌注：在灌注的排列上，每個(gè)動(dòng)子帶著的瓶 子還可以到不同的灌注單元，實(shí)現(xiàn)不同容積或液體的灌注。

　　③隊(duì)列灌注：可以不受機(jī)械約束，例如在藥劑的灌注 中，將瓶子進(jìn)行不同規(guī)格的排列通過(guò)多個(gè)灌注頭，而動(dòng)子 本身可以根據(jù)行間距水平運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)逐行灌注。

　　從圖4的應(yīng)用場(chǎng)景，我們可以看到ACOPOS 6D使得 整個(gè)灌注過(guò)程變得非常靈活，高度功能集成，機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn) 化，且具有高精度。

　　這種情況普遍存在于以下場(chǎng)景中：

　　? 液體灌裝;

　　? 制藥微給藥;

　　? 鋰電注液過(guò)程;

　　? 日化產(chǎn)品的灌注;

　　? 顆粒/粉體填充類 … …

　　需要應(yīng)用到伺服變位機(jī)構(gòu)的場(chǎng)景

　　上述兩個(gè)舉例僅僅是ACO POS 6D最基本的平面型 運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械簡(jiǎn)化， 而另外， 有許多場(chǎng)景里， 還會(huì)用到 ACOPOS 6D的旋轉(zhuǎn)功能。如圖5，在一個(gè)系統(tǒng)里，如果 需要對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行一定的傾斜角度，也同樣需要獨(dú)立的 伺服機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但ACOPOS 6D的X,Y軸旋轉(zhuǎn)功能就可 以發(fā)揮作用。

　　ACOPOS 6D動(dòng)子托盤僅需進(jìn)行一定的角度自行旋轉(zhuǎn) (圖6)，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，而無(wú)需其它復(fù)雜的機(jī)械 機(jī)構(gòu)來(lái)完成。

　　當(dāng)然，ACOPOS 6D還有一個(gè)沿著Z軸(垂直于定子 平面)360°旋轉(zhuǎn)，這個(gè)功能可以被用于以下場(chǎng)景：

　　? 液體灌裝生產(chǎn)旋蓋;

　　? 注射筆的筆與筆帽之間的旋蓋;

　　圖 4 灌注的應(yīng)用場(chǎng)景舉例

　　? 口紅的筆管與蓋子之間的旋轉(zhuǎn);

　　? 多個(gè)面的貼標(biāo)/打碼。

　　采用ACOPOS 6D解決問(wèn)題的步驟

　　對(duì)于非標(biāo)自動(dòng)化而言，其實(shí)，ACOPOS 6D使得機(jī)電 模塊化成為可能，因?yàn)楹?jiǎn)化了機(jī)械部分，以及在機(jī)械之間 的調(diào)度和輸送，會(huì)使得整個(gè)產(chǎn)線設(shè)計(jì)，變得更為簡(jiǎn)單。

　　對(duì)于非標(biāo)自動(dòng)化的集成商、企業(yè)的工程部門，他們肩 負(fù)著非常多的產(chǎn)線升級(jí)、更新的項(xiàng)目任務(wù)。那么，可能很 難找到一個(gè)像貝加萊這樣能夠提供完整平臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng) 能力。

　　如圖7所示，它包括了為項(xiàng)目開發(fā)所需的所有對(duì)象和 任務(wù)的組合與集成;

　　(1)開放的軟件集成：通過(guò)支持開放的接口，將機(jī) 械導(dǎo)入到Scence Viewer軟件，進(jìn)行三維的呈現(xiàn)。

　　(2)mapp 6D編排：針對(duì)ACOPOS 6D的任務(wù)編排 而言，就是實(shí)現(xiàn)其工位順序、加工參數(shù)攜帶、停留時(shí)間等 簡(jiǎn)單配置，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為不同的動(dòng)子托盤計(jì)算路徑。

　　(3)mapp 6D與其他任務(wù)的協(xié)作，包括視覺任務(wù)、機(jī)器人任務(wù)的同步配合。

　　(4)工廠運(yùn)營(yíng)作業(yè)下發(fā)與信息上傳：通過(guò)OPC UA

　　可以實(shí)現(xiàn)與MES/ERP之間的雙向數(shù)據(jù)交互。

　　因此，貝加萊為非標(biāo)自動(dòng)化的開發(fā)者提供了 一 個(gè)完整的開發(fā)平臺(tái)，將機(jī)電一體化對(duì)象如ACOPOS 6D/機(jī)器 人、I/O邏輯、機(jī)器視覺、安全、3D 圖形顯示等完全結(jié) 合，如圖7所示。回到圖1的問(wèn)題，我們?cè)趫D8中進(jìn)行了改 善， 對(duì) 于 非 標(biāo) 自 動(dòng) 化 項(xiàng) 目 為 主 營(yíng) 業(yè) 務(wù) 的 企 業(yè)， 以 及 提 供 垂直交鑰匙工程的設(shè)備制造商、用戶而言，采用貝加萊的 ACOPOStrak/ACOPOS 6D這樣的產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案，將會(huì) 大幅提高工程實(shí)施效率，以及企業(yè)的發(fā)展速度，避免盈利 與生存風(fēng)險(xiǎn)。

　　圖 5 ACOPOS 6D 沿著 X,Y 軸的旋轉(zhuǎn)

　　圖 6 簡(jiǎn)化伺服變位機(jī)構(gòu)的場(chǎng)景

　　表 1 ACOPOS 6D 項(xiàng)目實(shí)施流程及工程工具

　　圖 7 完整的工程開發(fā)與運(yùn)營(yíng)平臺(tái)

　　圖 8 提升非標(biāo)自動(dòng)化項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)水平