1.當(dāng)前的自動化是否支持應(yīng)用的目標(biāo)？

　　這個問題比看起來要深一點?，F(xiàn)代機(jī)器通常需要連接到網(wǎng)絡(luò)以獲取全球位置、溫度和能源價格等運(yùn)營輸入，從而知道何時應(yīng)該開足馬力運(yùn)行，以最大限度地提高生產(chǎn)效率。

　　當(dāng)對不常見的過程進(jìn)行自動化時，請確保對有關(guān)應(yīng)用和可用自動化的所有事項提出問題。例如需要考慮一下消費類商品的裝配，比如電動剃須刀。這樣做也許看起來不起眼，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，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)動則會更近一點，但平面運(yùn)動會做的更好。

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）。圖片來源：Beckhoff Automation

 

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

　　在一個完全集成的架構(gòu)中，最新的運(yùn)動系統(tǒng)可以實現(xiàn)更高的性能。機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI）通常會帶來更好的性能、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)境中實施ML時，可以更快、在更大程度上實現(xiàn)這些結(jié)果。一些自動化技術(shù)供應(yīng)商的軟件包已經(jīng)將ML集成到機(jī)器中。了解市場提供什么，有助于根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)評估應(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)時間？是否能夠獲得24小時支持？雖然應(yīng)用工程師可能會說“是”，但最終用戶通常堅持使用梯形圖邏輯編寫代碼。通常，機(jī)器用戶或運(yùn)行人員無法理解應(yīng)用團(tuán)隊為機(jī)器和平面運(yùn)動系統(tǒng)編寫代碼所花費的時間和精力。

　　補(bǔ)救辦法是不用梯形圖為平面運(yùn)動編程，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），假定使用者沒有任何操作機(jī)器的經(jīng)驗。就像當(dāng)辦公室打印機(jī)卡紙時，老板不會打開梯形圖代碼來解決問題一樣。他們會使用打印機(jī)顯示屏，按照說明操作并解決問題。

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

　　3.投資回報率是多少？

　　在確定好目標(biāo)，并找到如何支持新的自動化技術(shù)后，還要衡量一下投入與產(chǎn)出回報是否一致。這是一個由來已久的問題。看看平面系統(tǒng)的例子，構(gòu)成平面系統(tǒng)的每個部分，本質(zhì)上都是一個驅(qū)動器，因此構(gòu)建“臺面”的成本可能會變得昂貴，這樣設(shè)計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)動控制。因為平面移動器有6個自由度，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)使用移動器來完成機(jī)器人的工作，這意味著您可以用簡單、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。它減少了轉(zhuǎn)換時間，為大多數(shù)最終用戶增加價值。

圖2：原始設(shè)備制造商Plasmatreat使用Xplanar系統(tǒng)在平面移動器上有效移動工件并進(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)計減少工藝過程或機(jī)器模塊之間的切換，使工作變得更輕松。許多生產(chǎn)問題是源于輸送機(jī)堵塞、皮帶磨損或松動，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)動會導(dǎo)致返工或報廢，需要大量人員對此類故障進(jìn)行故障排除、識別和補(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，目標(biāo)是在工件駐留在系統(tǒng)移動器上時，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工序之間搬運(yùn)工件，從而消除了過去必要的交接。由于運(yùn)行人員無需調(diào)整輸送機(jī)、計時器和工作轉(zhuǎn)換，因此可以提高總體投資回報率和機(jī)器正常運(yùn)行時間。

　　通過線性和平面運(yùn)動的案例，了解如何更好地將工件移動到不同操作中，而不是將操作移動到工件。通過采用新的自動化技術(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）