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在应用新的自动化技术之前要考虑的4个问题

  持续发展的自动化技术正变得更加多样化和易用。这对地球来说是个好消息,可以持续满足不断增长的人口的需求,对创建自动化解决方案的工程师们来说也是如此。越来越多的应用和流程正在成为现代化的候选者。是实施、还是不实施自动化,这是一个很棘手的问题。考虑以下4个关键因素,以获得更成功的自动化应用。

  1.当前的自动化是否支持应用的目标?
  这个问题比看起来要深一点。现代机器通常需要连接到网络以获取全球位置、温度和能源价格等运营输入,从而知道何时应该开足马力运行,以最大限度地提高生产效率。
  当对不常见的过程进行自动化时,请确保对有关应用和可用自动化的所有事项提出问题。例如需要考虑一下消费类商品的装配,比如电动剃须刀。这样做也许看起来不起眼,但当目标是将产量提高一倍,创造尽可能多的变体并减少机器占用空间时,显然意义重大。此外,还需要了解最新的技术。传送机可以将我们送达那里,直线运动则会更近一点,但平面运动会做的更好。
图1:为了获得最大的灵活性和更少的切换,Beckhoff的 系统支持各种不同工艺和传输功能的布局,例如矩形车间区域(右)或特定于应用的配置(左)。图片来源:Beckhoff Automation
 
  下面我们解释一下这个例子,平面运动是一个由两部分组成的系统——由平面块组成的“台面”和移动器。搬运工像气垫船一样在桌子周围自由移动,有效载荷良好。路径设置允许串行或并行搭配,具体取决于接触时间和产品特性。这些平面运动系统允许将工件移动到操作,而不是将操作移动到工件。
  在一个完全集成的架构中,最新的运动系统可以实现更高的性能。(ML)和(AI)通常会带来更好的性能、机器稳定性,而且更节能。当在标准机器控制环境中实施ML时,可以更快、在更大程度上实现这些结果。一些自动化技术供应商的软件包已经将ML集成到机器中。了解市场提供什么,有助于根据应用目标评估应用的功能。
  2.最终用户能否支持所选技术?
  例如,如果选择平面技术作为推动装配应用向前发展的最佳方式,那么集成到机器中的技术,是否具有最少的停机时间?是否能够获得24小时支持?虽然应用工程师可能会说“是”,但最终用户通常坚持使用梯形图逻辑编写代码。通常,机器用户或运行人员无法理解应用团队为机器和平面运动系统编写代码所花费的时间和精力。
  补救办法是不用梯形图为平面运动编程,也不要在代码中添加注释,尽管两者都有帮助。补救措施是采用人机界面(HMI),假定使用者没有任何操作机器的经验。就像当办公室打印机卡纸时,老板不会打开梯形图代码来解决问题一样。他们会使用打印机显示屏,按照说明操作并解决问题。
  这种故障排除方法,对于复杂的机电一体化系统更为重要。未来,行业面临着更大的熟练劳动力短缺问题,很明显,企业愿意向原始设备制造商(OEM)支付更多的费用,以提供更加直观的方式来确保生产正常运行。工厂车间的运行人员更喜欢简单易用的模式来解决问题,无需打开笔记本电脑,也无需研究代码。
  3.是多少?
  在确定好目标,并找到如何支持新的自动化技术后,还要衡量一下投入与产出回报是否一致。这是一个由来已久的问题。看看平面系统的例子,构成平面系统的每个部分,本质上都是一个驱动器,因此构建“台面”的成本可能会变得昂贵,这样设计成本就令人望而生畏。同样的模型也适用于线性和运动控制。因为平面移动器有6个自由度,并且尺寸可以和装配工件类似,所以成本在很大程度上被抵消。
  平面系统使用移动器来完成机器人的工作,这意味着您可以用简单、节省空间的单轴设备,代替机器人组装所需的大型设备。这将增加功能(或外围设备密度),并为占地面积非常小的机器添加新的功能选项。它减少了转换时间,为大多数最终用户增加价值。
图2:原始设备制造商Plasmatreat使用Xplanar系统在平面移动器上有效移动工件并进行处理,并将机械和电气复杂的等离子射流保持在固定位置。
 
  4.生产或机器模块中的切换比以前更少?
  使用机器设计减少工艺过程或机器模块之间的切换,使工作变得更轻松。许多生产问题是源于输送机堵塞、皮带磨损或松动,或者由于产品位置不当而导致的操作不当。不精确或停止运动会导致返工或报废,需要大量人员对此类故障进行故障排除、识别和补救。机器人技术可以改善机器模块之间的切换,但会增加成本、占地面积和复杂性。
  围绕直线电机和平面概念进行设计,目标是在工件驻留在系统移动器上时,完成所有装配操作。这种非线性制造技术不需要在模块之间传递工件。取而代之的是在多个工序之间搬运工件,从而消除了过去必要的交接。由于运行人员无需调整输送机、计时器和工作转换,因此可以提高总体投资回报率和机器正常运行时间。
  通过线性和平面运动的案例,了解如何更好地将工件移动到不同操作中,而不是将操作移动到工件。通过采用新的自动化技术,OEM厂商和制造商可以重新思考什么是可能的,打破机器设计中的传统限制,创造新的机器,以解决诸多新的挑战。(作者:Tom Jensen,  Beckhoff Automation)   
 
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