“我们想要灵活的自动化”

这是我最近访问世界上最大的合同制造商之一时被告知的。

他们的主要市场是消费电子产品，其产品运行周期相对较短，为 6-12 个月。尽管营业额很高，他们仍会为每个新产品和应用程序购买定制的自动化设备。例如，他们会花费 20,000 到 40,000 美元购买专门设计用于将一堆零件装载到传送带上的自动“卸垛/装载”机器。在该部件的生命周期之后，自动化设备通常会存放在仓库中，直到有人想出如何重新利用它（这种情况并不经常发生）。这种方法被描述为固定（或硬）自动化，可以定义为围绕单个产品和特定任务定制自动化应用程序。

这是自动化中非常普遍的做法。作为一名工程师，我们看到一个应用程序或挑战，并设计定制工具和夹具来完成工作，而不考虑未来的限制。对于每个新零件或产品，您需要更多的定制工具、更多的占地面积和更多的转换时间。这也需要大量的集成和编程调整！随着越来越多的制造商开始面临小批量和/或高混合零件的挑战，需要更灵巧和灵活的解决方案。

这家制造商不想继续沿着这条每 6-12 个月彻底检修零件装配线的道路前进，而是希望实施一种自动化，可以轻松地重新分配任务以处理未来订单的其他任务。虽然固定自动化在短期内对他们来说可能更便宜，但他们可以通过使用这种类型的灵活自动化来节省未来生产线的成本。

什么是柔性自动化？

灵活自动化是指机器人或系统能够快速轻松地重新分配任务以更改低混合和高混合制造的产品设计的能力。如果使用得当，柔性自动化单元可以通过随着您的流程和需求而发展、降低和固定生产成本、提高质量以及消除健康和安全问题来提高效率。

加利福尼亚州弗里蒙特最先进的特斯拉汽车工厂是灵活自动化的一个很好的例子。正如克里斯·安德森 (Chris Anderson) 在他的《创客：新工业革命》一书中所说：

“特斯拉建造了世界上最现代化的工厂。它碰巧制造汽车，但它可以制造任何东西。它不仅仅是自动化的，它是名副其实的机器人军队。数百个通用 KUKA 机器人手臂可以完成从金属弯曲到装配的所有工作。平顶机器人车辆携带汽车底盘，在行驶过程中通过感应垫为自己充电。来自 Fanuc 的机器人喷漆臂可以打开车门在车门周围喷漆，然后在完成后再次关闭它们。”

通过灵活的自动化提高效率 1

如您所见，特斯拉利用大型 6 轴机械臂和机器人自动导引车使装配过程更加灵活。然而，机器人本身通常没有感知能力，仅依靠其机械重复性来完成任务。因此，该系统中还有许多其他组件可以为这些机器人提供传感和智能（不，您不必使用昂贵的机器人来获得灵活的解决方案——真的！）。

当有人想要设计和集成灵活的工作单元或装配线时，他们应该首先确保他们的系统包含灵活自动化系统的这 3 个主要组件；

通过灵活的自动化提高效率 

灵活的自动化示例应用程序

假设您有一台 CNC 机床，您希望在“按需”的基础上加工零件，以消除零件库存。当生产运行开始时，工作单元将被告知要制造的特定零件的数量。一个固定的自动化系统可能包括一个机器管理 6 轴机器人，每个类型的零件都有一个工具更换器，一个将手动加载的固定架或夹具，以及安全组件。该解决方案需要大量的占地面积用于工具更换、安全和货架。

该单元的一种可能的灵活自动化方法将包括以下组件；

Microscan Vision Hawk 智能相机

智能相机用于通过尺寸和/或 1D/2D 符号定位和识别未加工零件，（感知/思考）

Schunk SDH Gripper with integrated Force Sensors

3 Finger Servo Gripper 将用于拾取 ID'd 零件并放入 CNC。力传感器将用于确认零件的拾取（Sense / Act）

Universal Robot UR10 Collaborative 6 Axis Robotic arm

将夹具移动到智能相机提供的位置，将零件放入 CNC 并关闭 CNC 门。（行动/思考）

这 3 个组件中的每一个都协同工作，以满足灵活自动化的感知、思考、行动标准。该解决方案具有灵巧性和多功能性，不仅可以处理机器维护应用程序，还可以处理未来可能的其他分类或拾取和放置应用程序！

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这个提议的解决方案的一些好处是；

通过移除每个零件的工具更换站和机架来减小单元尺寸

通过使用协作机器人 (cobot) 并可能消除安全防护来减少占地面积

通过能够识别和定位零件而不是手动放置在机架中，降低低附加值劳动力的成本

机器人单元可以随着产品的发展而发展，并且可以很容易地重新分配任务以处理未来的生产

通过消除对未来产品的定制工具和夹具的需求，使生产成本保持平稳

最后一项是灵活自动化的关键和真正独特之处。通过能够即时调整和重新分配任务，无论您是制造小批量零件还是大批量零件，都可以保持生产成本固定。这对于许多美国生产商在小批量市场中竞争来说变得至关重要。

固定自动化和手动生产相比，灵活解决方案可以带来的价值。如果您查看固定解决方案的投资回报率，它只对低混合生产有意义（即一遍又一遍地制造相同的零件）。一旦生产进入中/高混合，体力劳动就会占上风。这是过去阻止许多设施自动化的原因。

但借助灵活自动化，您可以控制成本并更快获得投资回报：

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那么我们为上面提到的合同制造商提出了什么样的解决方案呢？

我们的系统必须知道它正在放置电路板的传送带的状态，因此我们需要一些东西来感测来自传送带的编码器信号。Universal Robot 最近推出了一个更新，将传送带跟踪集成到机器人控制器中。因此，我们选择了UR5 (UR5 AE3) 6 轴机械臂来思考和解释传送带位置，并利用内置的Stack & Destack Wizard将电路板装载到正确位置。为了通过挑选电路板对这些信号采取行动，我们使用了经过精心设计的真空夹头可用于任意数量的电路板设计。该夹具将与 UR5 (UR5 AE3) 机器人耦合以实现预期结果。一旦该电路板设计的生产运行完成，该单元就可以轻松地重新分配任务，而不是坐在储藏室里收集灰尘。

因此，无论是像 Tesla 这样的大型系统还是单个机器管理站，当您的自动化解决方案旨在感知、思考和行动时，它将为您提供重新分配任务和处理未来生产的灵活性。