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灵活应对变化-柔性输送技术的数字化潜能

www.cechina.cn2024.07.26阅读 4397


理解数字化转型
  数字化,它对于离散制造企业的意义在于“用软件的灵活性来适应环境的复杂变化”,数字化转型www.cechina.cn,就是以数字化的技术、服务来响应“用户中心”的需求变化。数字化转型www.cechina.cn,它应该包括了三个层级的需求。
  数字化意味着现场的过程数字化,即,可被数字化采样传输的数据,设备的信号、运行状态等信息。
  2  对这些信息的数字化应用—即,用于生产调度、品质分析、参数优化、路径规划等。
   通过数字化来响应快速的市场变化控制工程网版权所有,实现自适应制造能力,以应对快速变化的市场需求。这意味着数字化转型www.cechina.cn,是基于数字系统来应对变化,企业具有了“数字化”的能力,进而实现依靠“数字化”的业务、方法来服务于用户的千变万化的需求。

图 1—整个自适应制造平台
  如图 1 所示,贝加莱的 ACOPOStrak 柔性输送轨道技术、ACOPOS 6D 平面输送系统,以及视觉、机器人、控制器、通信系统所构筑的整个生产系统,能够为离散制造企业的数字化转型提供基础实现。本文用于解析其实现思想与过程。

数字化设计
  在这个系统里,数字化的对象就更容易被“集成仿真”,仿真的意义:在于配合整个系统,它可以将机器人、轨道、加工工站、产品、数据进行全集成的仿真,包括生产的逻辑顺序、空间干扰、时间匹配、运动性能(加减速性能)等,全部进行分析,它可以为系统寻找基于时间、占地面积、产能输出需求下的系统布局优化。以及在多种产品组合下的各个生产最佳状态的评估—它带来的好处在于:

图 2—数字系统的建模仿真
   以所见即所得方式来评估产线:这对于采购产线的用户来说,非常具有吸引力-它降低了产线投资风险;
   产品换型前的生产模拟:在虚拟环境中对逻辑、参数进行测试后,即可在现场快速预备,等前面生产完,快速上线测试生产,快速投产。

复杂任务,简单编排
  尽管 ACOPOStrak/ACOPOS 6D 这样的技术带来最大的好处在于:它如此灵活,集成反倒更简单。因为控制工程网版权所有,在传统上,我们理解一个机器的复杂性,需要为其设计复杂的程序以应对变化,或者建立比较庞大的模型—但又会让系统灵活性会受损。
  如图3所示,对于 ACOPOStrak,在 Automation Studio 中的任务编排软件功能 mappTrak,它主要是一个配置过程,比如配置出被加工对象经过的节点等行程整个产线的布局CONTROL ENGINEERING China版权所有,并通过可视化的软件来呈现动子运动过程。然后对动子上的被加工参数(用户参数)进行配置,设置系统的碰撞监测、死锁、排他性、电子栅栏,然后这些就可以形成整个生产任务。

图 3—mappTrak 的任务规划
  碰撞检测会由系统来自动完成,避免动子间产生物理性碰撞。而排他性就相当于为动子提供了“闭塞区间”,这有点类似于高铁动车的“闭塞区间”,意味着该动子获得了这个路径的“路权”,在其工作期间,其它动子不会进入这个区间。而电子栅栏则是考虑到工站的工作区覆盖,为每个进入工作区间的动子提供一个“栅栏”,通常负载均衡是连续的,但出于安全考虑,这个电子栅栏在某些场景还是需要配置的。
  这个系统考虑了各种在生产中所面临的场景,通过编排来实现他们的灵活、安全、高效的运行。
  而图 4 所示为 ACOPOS 6D 的任务编排,它可以快速的构建出应用任务。

图 4—ACOPOS 6D 通过拖拽布局方式来实现应用的构建
  在图 4 的 ACOPOS 6D 任务编排中,其实可以由可视化的界面对这些动子进行排布,以及他们的路径进行拖拽连接,并由系统对这个布局进行优化,包括节拍、路径等。它整个运行过程中的能源消耗、维护等也可以被记录,采集CONTROL ENGINEERING China版权所有,用于生产系统自身持续的优化。
  所有的复杂工程问题,其解决的核心思路都在于“化繁为简”,复杂的路径任务要通过智能调度算法来实现—否则就得 “If…then…else” 的方式来编程,这带来的问题是工作量大,更换了生产又需要再编程。
  整个数字化系统,提供了数据的实时连接能力,它与电子仪表盘结合、数据报表(CSV,PDF)的生成,形成数字化制造的可视化系统。并可通过 OPC UA 的交互,为 MES/ERP 提供数据的上下行连接,构建完整的制造、运营全数字实现架构。

生产过程数字化
  另外,我们在看一下精益中的数字化呈现,看板能力如何被数字化的发挥,柔性输送技术如何在基础设施层面实现“数字化”的改变:
  01  机械->电磁的转换:
  这个转换就使得原有的机械输送(如皮带、链块、分度盘等)的和被加工对象(产品/配件)可以被数字化。因为控制工程网版权所有,轨道上的动子的位置、速度、加速度,经过的工站,都可以通过网络传输给控制器。而被加工对象又和这个动子结合在一起,动子本身是可以携带参数的。
  第一步,它让整个对象数字化了,包括通过可携带的参数来让被加工对象也数字化了。
  02  信息标签与数字制造
  由于每个动子有一个 ID,并且,这个数字化的对象上可以加载其他信息标签,可以将如下信息加载到这个动子上:
  ● 加工序号;
  ● 被加工产品的规格及工艺参数(如压力,温度,时间等信息);
  ● 加工顺序(如途径的各个节点编号);
  ● 运动信息:例如期间需要和机器人的 TCP、机器的工具中心的配合;
  ● 精度信息,例如:视觉检测的精度、中心点信息用于判断;
  这与传统机械输送相比,则是非常不同,可以让生产处于透明状态,以及中间生成品质信息、与品质相关信息的加载,构成一个“透明”、“可追溯”的生产系统。
  它带来的好处在于:
  1  它提供了生产的计算,例如数量统计、不良品统计。
  2  用于节拍优化的参数。
  3  效率分析:由于提供了时间粒度更小的状态数据,它可以让生产用更小的时间粒度来排产,进而提升整体的生产排程的响应速度。
  贝加莱柔性输送技术构建的“自适应制造”系统,就是通过工程上的复杂问题解析,实现灵活的应对变化的能力,进而为企业整体的业务数字化转型带来支撑。
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