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如何实现柔性制造?

www.cechina.cn2018.09.12阅读 9754

  柔性制造对于自动化的新需求
  智能制造通过对整个生产的订单、设计规划、制造、运营与维护全流程进行基于现代自动化、信息化与智能化技术进行全局的优化,并判断决策,进反馈制造单元执行,以达到在个性化时代能够获得与大批量生产相同的成本效率,更好的品质、更低的成本与更快的交付。
  柔性制造是整个智能制造中最为核心的实现,对于领先的自动化厂商贝加莱而言,一直致力于推进制造的智能与柔性,本次IAS将展出柔性制造整个产品系列所构成的解决方案。
  1.SuperTrak &ACOPOStrak实现最大的生产柔性
  SuperTrak是已经投入应用的柔性电驱输送系统,它将改变产线的设计,使得产线灵活性更高。

  图1-SuperTrak与机器人构成柔性产线

  ■柔性协同:SuperTrak动子间距、速度、加速度可以软件灵活设置,应对生产的变化;
  ■低维护系统:由于非接触的传输以及极少的机械件(3个),使得SuperTrak维护成本极低;
  ■建模仿真:可以预先对新的生产组织进行建模仿真,避免测试浪费;
  ■波动抑制:可以有效降低生产中的摇晃、波动带来的质量偏差;
  ■占地更小:通过紧凑的设计,SuperTrak可以降低占地面积;
  而新的一代ACOPOStrak则更大的柔性,轨道的形式更为多样,如图2的组织形式,支持圆弧、直线、直线与圆弧的多种组合。
  分流技术:产品可以分配至不同的生产线进行后续加工,如送至不同包装站;
  汇流:将不同的产品汇合至同一线体进行加工、装配、检测等;

  图2-ACOPOStrak的分流汇流带来产品柔性组合

  SuperTrak和ACOPOStrak使得产线实现了革命性的设计,它将为制造业带来以下好处:
  (1)简化机械设计:通过电磁一体化的传输系统,整个产线机械结构变得简单,组织过程也变得简单;
  (2)可复用性:通过生产的重组,建模仿真虚拟测试,在更换产品工艺后,SuperTrak&ACOPOStrak的产线可以被重复利用。
  (3)软件定义智能:SuperTrak&ACOPOStrak使得产线的灵活性可以由软件定义,而传统的机械传输则无法实现。
  2.智能机器视觉系统
  机器视觉对于柔性制造重要性在于它提供了品质的在线检测、物料的分类,这使得柔性制造的质量与生产组织效率得以提升,在精益运营中,生产流程中的在制品必须得到检测,否则将不能进入下一流程CONTROL ENGINEERING China版权所有,因此,未来视觉的应用将非常多的场景。
  贝加莱推出全新视觉系统,它与传统分立的视觉有非常大的优势:
  2.1集成性
  由于传统上视觉的图像处理与自动化分属不同领域,这使得通常视觉是独立于控制系统的,而贝加莱的机器视觉设计理念则体现其“集成性”,这表现在以下几个方面:
  (1)视觉作为一个模块(就像普通的I/O或一个驱动轴)被控制器集成,通过POWERLINK实时以太网集成到整个控制系统中。
  (2)在软件层面,也由集成开发平台Automation Studio对其与其它程序如逻辑、运动控制进行软件层面的无缝集成,会有应用于视觉的mapp模块对其进行配置、连接、诊断与应用的开发。

  图3-贝加莱智能视觉

  2.2.智能性
  贝加莱的机器视觉为嵌入式设计,由本地对视觉测量的信号进行高速处理,并计算出结果,通过POWERLINK总线反馈给控制系统,以实现与机器人、CNC、定位同步控制的其它运动控制单元同步。
  智能性体现在:
  (1)易于配置:贝加莱机器视觉的智能性使得其可以简单配置,而无需非常专业的图像处理工程师参与到开发中。
  (2)广泛适用:能够响应不同的应用场景对于视觉的应用需求,包括视觉中的嵌入式照明均可根据应用场景的不同进行配置,视觉系统会智能处理以匹配场景。
  3.OPC UA TSN工业互联
  智能制造有一个背景:自动化已经将控制达到较高水准,需要通过协同来压缩生产中的非增值环节,进而提升整体效率。但传统总线在IT & OT融合中包括数据传输、语义互操作方面的问题使得OPC UA TSN正在成为未来工业互联的主要发展趋势,贝加莱一直是这项技术的积极推动者。
  (1)基础互联,OPC UA TSN扮演非常关键的角色
  OPC UA和TSN解决了OICT融合中的各个亟待解决的问题,首先OPC UA将异构网络中的语义互操作进行了规范CONTROL ENGINEERING China版权所有,使得来自不同总线的应用层可以在这里统一,并且针对不同行业定义其信息模型,让数据采集变得简单,开发工程量下降。TSN解决传统控制基于“周期性”并且需要实时性的特征CONTROL ENGINEERING China版权所有,以及IT数据的大容量传输要求,使得其可以在同一网络传输,因此OPC UA TSN是整个数字化互联的物理基础。如图4所示为OPC UA TSN全工业通信架构。

  图4-基于OPC UA TSN的全连接架构

  图5是贝加莱OPC UA TSN的全集成,从设备到控制器,从控制器间的传输到北向工厂级数据汇总,以及南向数据传输(从管理层到工厂、产线)。

  图5-贝加莱OPC UA TSN的全集成互联架构

  4.软件定义智能-mapp技术

  图6-贝加莱mapp模块化应用开发

  智能制造核心在于将人的知识软件化,将软件模块化成为可复用的组件,这才能让设备被灵活的组织,否则,大幅度的定制化开发机器应用软件将使得企业无法响应快速变化的市场需求。
  (1)软件定义智能
  软件定义智能在于机器的灵活性生产,需要内部的工艺建模,并根据条件的变化而能自主进行工艺的重组,软件同时也是封装Know-How的容器,自动化应用在过去很多年已经变得非常复杂,这也使得机器功能强大的同时必须面对工程量提高、软件错误率提高等风险,因此,必须有更好的解决这些问题的方法。
  (2)软件复用与组件技术
  软件复用就是能够将工业领域里较为常用的软件进行封装为标准化的模块,而贝加莱基于PLCopen标准对各个领域的机器进行了软件进行了封装,组件技术就是基于“高内聚、低耦合”思想而开发的具体应用模块。
  (3)贝加莱mapp技术解决自动化软件开发痛点
  mapp的开发就是基于软件复用和组件技术,包括了大量的mappControl、mappMOTION等基础的自动化专业库,以及为行业所开发的mappPLASTIC、mappPackaging等,以及为了机器画面设计的mappVIEW、与生产运营相关的mappOEE、mappEnergy等大量丰富的软件组件,让机器配置与开发更为简单,而且涉及到控制、服务、运营维护各个环节的软件封装。
  软件定义智能带来客户收益:
  (1)缩短开发周期:模块构件无需复杂的代码编写;
  (2)降低开发成本:无需耗费大量的时间编写代码、测试验证软件模块;
  (3)降低软件学习、维护、升级的成本。
  5.mappVIEW-更简单的HMI开发
  mappVIEW为HMI应用提供了全新的设计,如图7,采用OPC UA技术的优势,mappVIEW带来了以下好处:
  (1)软件模块化设计:由于OPC UA扮演了隔离角色www.cechina.cn,使得应用与HMI分离控制工程网版权所有,应用与数据分离,提高了软件的模块化设计。
  (2)OPC UA的角色支持:通过OPC UA角色定义不同的访问者获得不同权限;
  (3)Web Service,Http使得用户可以通过任意的浏览器终端访问设备,丰富的IT控件也更易于理解,且美观。
  (4)mappVIEW自适应各种不同的屏幕尺寸规格,无需为每个规格设计画面。

  图7-mappVIEW自动化与Web的融合

  贝加莱积极推进柔性制造在产业的应用,并为客户带来实际的成本效率提升,欢迎您来到贝加莱,与我们一同探讨智能制造的落地实现。
  欢迎光临贝加莱2018工博会展台
  展台号:6.1H B164
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