柔性生产——复杂问题简单化

文:文 / 贝加莱工业自动化(中国)有限公司2025年第三期

导语:贝加莱正在通过全新的柔性输送技术——ACOPOStrak和ACOPOS 6D系统来解决复杂性、动态变化、不确定性所带来的制造 难题,尤其是在化妆品这类快速消费品领域,包括在其产品成型、检测、包装等完整的生产流程中。

  1 柔性输送是关键

  柔性输送技术,它之所以能够对化妆品这样的产线效率 有较大的提升,主要在于以下几个方面:

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  (1)大幅简化机械复杂性

  柔性输送技术,对于产线首要的贡献就是降低了机械的 复杂性,传统的机械要对产品进行CNC加工,就需要复杂的 机械系统来执行,被加工产品是被这个机械系统通过几个伺 服轴的运动形成的 CNC 轨迹来实现加工的。但如果改为采用 ACOPOS 6D(图1),将加工产品加载到动子上后,它可以 “自主”地按照CNC 轨迹运动,而无需借助这些复杂的机械 系统。

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  (2)可以实现混线生产

  ACOPOStrak通过分流/汇流(图2),可以在生产上形 成不同的物流输送,而ACOPOS 6D则可以通过规划“物流通 道”,来实现产品在平面上的流动。而生产本身是由“共性” 和“特殊”工站构成,这样,不同的产品就可以被“按需”输 送到不同的工序进行加工。这特别适合于化妆品这类多品种 的混线生产。

  (3)降低不必要的生产时间消耗

  按照精益视角,在生产线上,凡是未能让产品增值的加 工,都属于“浪费”。物料在线等待、由于工站节拍差异造 成的“堆积”、跨线所需的“中断”等等,都属于浪费。而柔 性输送技术,就是通过节拍均衡降低等待和堆积,通过分流 /汇流避免中断,以提升整体的设备使用效率,压缩那些不 增值的生产时间消耗。

  (4)数字化潜能巨大

  贝加莱的输送技术可以携带制品相关参数、工作流程参 数、工艺参数、运营管理、工程相关的参数——这些可以让产 线实现“数字透明”,让产线在水平和垂直方向的数据交互 变得高效(实时通信技术支撑)、并能够更好地对产线以及 与生产系统、管理、客户管理系统实现快速的交互。

  通过简化机械复杂性、数字透明、软件灵活性,让复杂 的生产线变得简单,这些也是通过柔性输送技术解决问题的 新思路。

  2 化妆品领域应用场景分析

  贝加莱在化妆品领域已有较多的案例,其中包括美妆、 液体、护理类用品等——其实,所有的生产都可以被重组。

  (1)场景分析1:美妆生产过程的混线

  在传统的产线上实现混线生产是非常困难的——因为, 一旦固定的产线要去实现多种生产,总会花费较大的时间去调校加工站的参数。在该场景中,某美妆生产线上采 用ACOPOS 6D实现了产品的个性化生产。在该应用中, ACOPOS 6D解决问题的思路在于:

  ①利用ACOPOS 6D的功能简化机械

  · 动子的旋转功能

  它可以用于旋盖这样的工站,无需旋盖单元复杂的机械 系统,而是自己旋转来达到旋盖的功能,旋转功能同样也可 以应用于“换面”的变化中;

  · 自动称重能力

  这可以去掉原有的称重系统,可以达到+/-5mg的称重 精度;

  · 配合加工问题

  ACOPOS 6D可以达到很多CNC曲线能力,使得原有的 机械机构更简化。由于ACOPOS 6D除了X,Y,Z轴运动,还包 括沿着这三个轴的旋转,这使得一些需要精确“变位”的机 械机构可以被省略。而这些传统机械机构往往针对特殊场 景设计,而采用ACOPOS 6D,一方面是简化机械,另一方 面,反倒提供了更为灵活的变化能力——这一切由动子自己 “主动”来完成。

  ②动子智能“跳线”形成“按需制造”

  利用“最小公倍数”的设计思想,可以预先规划潜在的 多种产品的可能性。对于混线生产而言,主要是规划好所 需的工站排列次序,并对一些诸如“扫码”、“检测”、“打 码”、“称重”等工序共用,而液体灌注、粉体填充类则可以 根据变化预设工站。

  当形成了这个布局后,系统借助于ACOPOS 6D这样的 动子输送,以一种非常灵活的方式在各站之间形成加工流。 每个产品可以根据需要生产,无需经过的站点则“跳转”到 所需的工站。这样,即使有不同产品,也可以根据生产需求 形成各自的“流”。

  ③快速的产线重组

  即或有完全新的生产规划需求,例如将原有的多个混线 在某个产品“爆单”时重组为一个专为此大量生产的设置, 或者增加新的工站,借助于系统的“软件配置”能力,也可 以快速实现规划和测试,以应对变化的交付需求。

  (2)场景分析2:液体灌注过程

  像香水、乳液、保湿水等液体类瓶装类产品,通常会像 其他饮料一样采用液体灌注方式来生产。在该场景中,也采用了贝加莱的ACOPOStrak作为输送系统。

  ①瓶型切换时所需的螺杆调整

  传统液体灌注时,送瓶通常通过螺杆,螺杆的齿距配合 瓶子的规格,但这就意味着需要在更换产品时,进行机械调 整。机械调整本身会消耗时间,且需要重新调校——在频繁换 型时,就会产生很多等待时间。

  而采用 ACOPOStrak,则可以通过两个动子夹装的方式 来携带瓶子进行加工——这就无需额外的机械调整时间,因为 动子间距是一个可变参数,它仅需设置即可。

  ②节拍均衡

  ACOPOStrak还可以随着容积的变化,包括检测、旋盖、 贴标站间的节拍变化,进行平衡,确保产线上的负载处于均 衡状态——因为动子本身的速度和加速度也是可以被设置的。

  这种负载平衡能力,会使得产线并不需要大的缓冲区, 这也降低了产线的占地面积。

  ③机械重定位

  在传统机械输送方式下,当需要产品经过一个视觉检测 站,那么,这里就有一个“检测中心点”的定位问题——采用 动子单独携带的瓶子,就可以不考虑机械齿轮或机械链块本 身的机械位置限制——它可以任意设置中心点。

  因此,它会带来很多好处,这都有助于生产效率的提升。

  3 高效、敏捷、“聪明”的产线

  总的来说,通过数字化的设计、运营、维护,使得企业 可以达到“高效”、“敏捷”、“聪明”的生产能力。数字化 能力是柔性线的显著优势所在。

  · 更高效的生产

  借助于高速通信、柔性输送、智能调度,使得产线本身 较之传统的机械输送具有更为高效的生产能力。这里的“高 效”不仅针对个性化需求,对于标准的大批量生产同样效率 更高;

  · 可敏捷的产线

  通过数字化设计、运营、维护,使得产线配置更加灵 活,快速响应生产的变化——它带来的是化妆品企业更为“敏 捷”的响应市场的能力;

  · 更“聪明”的产线

  叠加机器视觉深度学习、内嵌的智能调度算法,可以让 产线可以“聪明”的运行。

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