1.當(dāng)前的自動(dòng)化是否支持應(yīng)用的目標(biāo)？

　　這個(gè)問(wèn)題比看起來(lái)要深一點(diǎn)。現(xiàn)代機(jī)器通常需要連接到網(wǎng)絡(luò)以獲取全球位置、溫度和能源價(jià)格等運(yùn)營(yíng)輸入，從而知道何時(shí)應(yīng)該開(kāi)足馬力運(yùn)行，以最大限度地提高生產(chǎn)效率。

　　當(dāng)對(duì)不常見(jiàn)的過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化時(shí)，請(qǐng)確保對(duì)有關(guān)應(yīng)用和可用自動(dòng)化的所有事項(xiàng)提出問(wèn)題。例如需要考慮一下消費(fèi)類商品的裝配，比如電動(dòng)剃須刀。這樣做也許看起來(lái)不起眼，但當(dāng)目標(biāo)是將產(chǎn)量提高一倍，創(chuàng)造盡可能多的變體并減少機(jī)器占用空間時(shí)，顯然意義重大。此外，還需要了解最新的技術(shù)。傳送機(jī)可以將我們送達(dá)那里，直線運(yùn)動(dòng)則會(huì)更近一點(diǎn)，但平面運(yùn)動(dòng)會(huì)做的更好。

圖1：為了獲得最大的靈活性和更少的切換，Beckhoff的 XPlanar系統(tǒng)支持各種不同工藝和傳輸功能的布局，例如矩形車間區(qū)域（右）或特定于應(yīng)用的配置（左）。圖片來(lái)源：Beckhoff Automation

 

　　下面我們解釋一下這個(gè)例子，平面運(yùn)動(dòng)是一個(gè)由兩部分組成的系統(tǒng)——由平面塊組成的“臺(tái)面”和移動(dòng)器。搬運(yùn)工像氣墊船一樣在桌子周圍自由移動(dòng)，有效載荷良好。路徑設(shè)置允許串行或并行搭配，具體取決于接觸時(shí)間和產(chǎn)品特性。這些平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)允許將工件移動(dòng)到操作，而不是將操作移動(dòng)到工件。

　　在一個(gè)完全集成的架構(gòu)中，最新的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更高的性能。機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI）通常會(huì)帶來(lái)更好的性能、機(jī)器穩(wěn)定性，而且更節(jié)能。當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器控制環(huán)境中實(shí)施ML時(shí)，可以更快、在更大程度上實(shí)現(xiàn)這些結(jié)果。一些自動(dòng)化技術(shù)供應(yīng)商的軟件包已經(jīng)將ML集成到機(jī)器中。了解市場(chǎng)提供什么，有助于根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)評(píng)估應(yīng)用的功能。

　　2.最終用戶能否支持所選技術(shù)？

　　例如，如果選擇平面技術(shù)作為推動(dòng)裝配應(yīng)用向前發(fā)展的最佳方式，那么集成到機(jī)器中的技術(shù)，是否具有最少的停機(jī)時(shí)間？是否能夠獲得24小時(shí)支持？雖然應(yīng)用工程師可能會(huì)說(shuō)“是”，但最終用戶通常堅(jiān)持使用梯形圖邏輯編寫代碼。通常，機(jī)器用戶或運(yùn)行人員無(wú)法理解應(yīng)用團(tuán)隊(duì)為機(jī)器和平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)編寫代碼所花費(fèi)的時(shí)間和精力。

　　補(bǔ)救辦法是不用梯形圖為平面運(yùn)動(dòng)編程，也不要在代碼中添加注釋，盡管兩者都有幫助。補(bǔ)救措施是采用人機(jī)界面（HMI），假定使用者沒(méi)有任何操作機(jī)器的經(jīng)驗(yàn)。就像當(dāng)辦公室打印機(jī)卡紙時(shí)，老板不會(huì)打開(kāi)梯形圖代碼來(lái)解決問(wèn)題一樣。他們會(huì)使用打印機(jī)顯示屏，按照說(shuō)明操作并解決問(wèn)題。

　　這種故障排除方法，對(duì)于復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)更為重要。未來(lái)，行業(yè)面臨著更大的熟練勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，很明顯，企業(yè)愿意向原始設(shè)備制造商（OEM）支付更多的費(fèi)用，以提供更加直觀的方式來(lái)確保生產(chǎn)正常運(yùn)行。工廠車間的運(yùn)行人員更喜歡簡(jiǎn)單易用的模式來(lái)解決問(wèn)題，無(wú)需打開(kāi)筆記本電腦，也無(wú)需研究代碼。

　　3.投資回報(bào)率是多少？

　　在確定好目標(biāo)，并找到如何支持新的自動(dòng)化技術(shù)后，還要衡量一下投入與產(chǎn)出回報(bào)是否一致。這是一個(gè)由來(lái)已久的問(wèn)題。看看平面系統(tǒng)的例子，構(gòu)成平面系統(tǒng)的每個(gè)部分，本質(zhì)上都是一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，因此構(gòu)建“臺(tái)面”的成本可能會(huì)變得昂貴，這樣設(shè)計(jì)成本就令人望而生畏。同樣的模型也適用于線性運(yùn)輸系統(tǒng)和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制。因?yàn)槠矫嬉苿?dòng)器有6個(gè)自由度，并且尺寸可以和裝配工件類似，所以成本在很大程度上被抵消。

　　平面系統(tǒng)使用移動(dòng)器來(lái)完成機(jī)器人的工作，這意味著您可以用簡(jiǎn)單、節(jié)省空間的單軸設(shè)備，代替機(jī)器人組裝所需的大型設(shè)備。這將增加功能（或外圍設(shè)備密度），并為占地面積非常小的機(jī)器添加新的功能選項(xiàng)。它減少了轉(zhuǎn)換時(shí)間，為大多數(shù)最終用戶增加價(jià)值。

圖2：原始設(shè)備制造商Plasmatreat使用Xplanar系統(tǒng)在平面移動(dòng)器上有效移動(dòng)工件并進(jìn)行處理，并將機(jī)械和電氣復(fù)雜的等離子射流保持在固定位置。

 

　　4.生產(chǎn)或機(jī)器模塊中的切換比以前更少？

　　使用機(jī)器設(shè)計(jì)減少工藝過(guò)程或機(jī)器模塊之間的切換，使工作變得更輕松。許多生產(chǎn)問(wèn)題是源于輸送機(jī)堵塞、皮帶磨損或松動(dòng)，或者由于產(chǎn)品位置不當(dāng)而導(dǎo)致的操作不當(dāng)。不精確或停止運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致返工或報(bào)廢，需要大量人員對(duì)此類故障進(jìn)行故障排除、識(shí)別和補(bǔ)救。機(jī)器人技術(shù)可以改善機(jī)器模塊之間的切換，但會(huì)增加成本、占地面積和復(fù)雜性。

　　圍繞直線電機(jī)和平面概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，目標(biāo)是在工件駐留在系統(tǒng)移動(dòng)器上時(shí)，完成所有裝配操作。這種非線性制造技術(shù)不需要在模塊之間傳遞工件。取而代之的是在多個(gè)工序之間搬運(yùn)工件，從而消除了過(guò)去必要的交接。由于運(yùn)行人員無(wú)需調(diào)整輸送機(jī)、計(jì)時(shí)器和工作轉(zhuǎn)換，因此可以提高總體投資回報(bào)率和機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間。

　　通過(guò)線性和平面運(yùn)動(dòng)的案例，了解如何更好地將工件移動(dòng)到不同操作中，而不是將操作移動(dòng)到工件。通過(guò)采用新的自動(dòng)化技術(shù)，OEM廠商和制造商可以重新思考什么是可能的，打破機(jī)器設(shè)計(jì)中的傳統(tǒng)限制，創(chuàng)造新的機(jī)器，以解決諸多新的挑戰(zhàn)。（作者：Tom Jensen,  Beckhoff Automation）