柔性输送如何提升产线效率？
制造业正在面临着数字化转型的变革大潮中，但是，在很多时候，人们把聚焦点放在了“AI”和“数字化”的话题上。而实际上，在离散制造的产线上，也面临着巨大的变革，智能的分析与决策，同样需要“智能”的执行机构才能构成完整的“数字化制造”系统。
离散制造业包含了各个领域的产品前道的成型，以及后道的组装过程—它的挑战在于产品复杂性在规格、工艺、流程维度形成的复杂组合空间，这对生产的组织效率提出了难题。因此，变化的制造需要对这一问题的解决方案，这也正是柔性输送要去解决的。
图 1—ACOPOStrak 构建的制造平台
自推出首款柔性输送 SuperTrak 后，贝加莱又相继推出ACOPOStrak（如图 1）和 ACOPOS 6D 多代产品。已被广泛应用在各领域如食品饮料、制药、医疗器械组装、日用化工、消费电子、汽车电子等。在此过程中，贝加莱积累了非常丰富的应用场景经验：针对哪些场景，以及解决哪些效率问题，并如何高效的工程集成，使得项目能够成功达产。
浪费究竟在哪里？
对于组装生产企业而言，精益生产（Lean Production）思想及方法被普遍采用。而对于精益生产而言，其核心思想在于“消除一切浪费”。从这个视角来看，传统产线中的零配件输送、等待、堆积、中断、换装、设置等都被认为是生产中的浪费，成为了 OEE 不高的主要因素。
图 2 是最为常见的机械环形输送线，各个工站围绕在其周边形成一个工序流，而这个普遍被采用的输送线中，其实，由于其机械的“固定”带来非常多的问题：
图 2—传统的机械输送链道的环形工站过程
1 负载均衡问题：
由于各个工站的节拍不同，那么，就会产生快速工站产生的产品堆积到低速工站前，这使得要么为其提供较大的缓冲区，或者通过预先的工站数配置，使得能够形成连续负载在各个工序间的均衡—可以称为“配平”。
但是，如果产品规格发生变化，导致节拍也发生变化，原有的均衡将被打乱，即，因为节拍的变化，而无法达到系统最大的产出能力—而如果产品经常性的变化，那么，系统就无法按照最高性能来运转，这会降低 OEE 中的性能（Performance）部分。
2 定位问题：
产品规格变化后，会产生加工中心点位置的变化，由于是连续的链块输送。导致每个工序工站对齐中心加工，其它工站—或者移动工站位置，又是复杂的调整。同时，如何让加工对象能够“等间距队列”排队加工，并能够提前在上一批加工完离开工站时，后序刚好启动加速并精确的进入下一工站，在时间上保持严丝合缝—进而，让效率进一步发挥？
3 中断：
由于产品需要跨线，因此，需要由人工进行搬运到其他产线的过程，这个会产生加工过程的“中断”，无论是采用机器人、AGV 还是人工的搬运，都会让生产产生一个时间上的断点。
4 换型时的机械更换：
个性化时代的产线经常会面临这个问题，例如在液体类的化妆品、饮料、制药等输送中，需要根据瓶子规格更换螺杆—这种就会消耗较多的时间，包括需要清洗等，使得产线的 OEE 下降。
5 剔废：
在出现废品、卡料等情况时，需要将减速、停机来进行料的剔除。而且，还有一个问题是，如果这些产品需要“成组”，如 6/12 个一起进入包装容器，那这个组里缺少了一个产品，也会给生产带来不必要的麻烦，例如人工或机器人等的干预。
以上“传输”、“等待”、“中断”、“换型”、“剔废”等动作，都会造成整个产线的工艺设备无法被有效的使用，因此，整个产线的 OEE 就会下降。
因此，必须有一种变革，来改变产线，让它能够适应这种变化。
柔性输送技术，就是为了解决这些问题—不仅包括上述问题，包括数字连接、机械磨损带来的维护，都是在磁悬浮输送技术实践过程中，给我们带来的惊喜—它的确改变了原来的生产线组织，使得生产能够变得更为高效，以应对复杂的生产变化。我们以贝加莱的 ACOPOStrak 和 ACOPOS 6D 为例，来阐述它如何改变着制造过程。
节拍均衡效率高
对于精益而言，大规模生产形成“连续流”（Continuous Flow），而对于个性化较强的如混线生产则需要形成“单件流”（One Piece Flow），这样才能使得产线达到最高的效率水平。
01 动子间距的灵活调整实现负载均衡：
在 ACOPOStrak/SuperTrak 上，各个工站时间发生变化，由于每个动子的速度、加速度、间距都可以被调整。它可以使得产线能够根据节拍变化形成新的均衡状态，而这些均衡是由系统自动生成，无需复杂编程。
这使得即使在产品更换后，节拍、位置发生变化时，生产仍然可以形成新的“连续流”状态。
图 3—由动子灵活位置调整带来负载均衡
02 产品队列的间距重新调整
比如，排队进入，需要进行等间距队列进入不同工站，这个时候，动子滑块可以根据这个间距可调，让他们自动形成一个队列。而这个队列的间距也是可以任意调整的—这个是机械的输送难以实现的。
例如：当一个需要经过检测的视觉中心，而随着产品规格变化，放大或缩小—机械节距无法进行精确定位，而此时，ACOPOStrak 的动子则根据这个位置需求重新自由调整。
容错：配置服务区-剔废与零扰动换型
对于产线而言，可以配置出服务区，由于 ACOPOStrak 的轨道并不限于闭环，而是可以由 90°、135°--这样开环轨道，可以在产线侧形成一个类似于 F1 的赛车服务区，如图 4 所示，它包括几个作用：
1 针对不良品，离开生产到服务区，而避免将不良品纳入到下一工序；
2 零扰动换型：对于下一个批次的生产，其动子夹具在服务区可以设置等待。传统机械输送需要在前一批次里完成，再进行机械的工装夹具与调校。而对于 ACOPOStrak 而言，下一批次的动子在服务区等待，等前道完成，即可快速切换到下一个批次的生产。
图 4—ACOPOStrak 配置服务区，用于不良品或预装下一批次夹装
通常，通过早期虚拟验证，可以预先对整个生产的节拍、工艺参数进行预先的配置，及程序的预先编写。即可快速上线。
跨线流动与混线生产
当出现跨线流动需求时，在 ACOPOStrak 则由贝加莱独特的“变轨技术”，使得动子可以在各个轨道间流动。它降低了对辅助机械的需求，无论是皮带、机械手抓取换道、还是人工、AGV 等。
跨线流动的应用场景包括：
首先，负载分配，例如 A 工站 0.5S,而 B 工站 1.5S，那么，就可以在 A 工站后分三个产品流到 3 个 B 工站，以形成两个工序间的负载 1:1,当然反之，则可以汇流。
图 5—变轨形成负载不同
图5即是一种轨道布局，它可以用于负载的均衡，同时它的灵活性还在于—如果同样一个饮料，我们希望它贴不同的标签，其实，也可以用这个布局。
其次，变轨技术是让混线生产成为可能，即，产品根据需要流向自己所需的工站，而无需逐一加工，可以避开不需要的工站，并跨越“挡路者”。在 ACOPOS 6D 中，这个可以通过“超车道”来实现产品的“自主流动”—无需按步就班的走在一个固定的路线上。
图 6—混线生产的布局
如图 6，在很多生产中，有些工序是相同的动作，但不同的参数，但后道会出现不同的动作，如吹瓶进来是相同的，却需要灌不同的饮料，或灌装相同却贴不同的标签…这就会需要将相同及不同的工站解耦，形成一个混线生产。
机械简化好处多
除了对负载均衡，容错、跨线流动，整个柔性输送对于机械简化带来的好处也是非常显著的。举个最简单的例子：如 ACOPOS 6D 用于加工，当我们对一个产品进行例如焊接动作要焊接一个圆的时候，它需要 X,Y,Z 三个轴都动作，这个机械机构会需要安装三个电机驱动的机械机构。而如果改为 ACOPOS 6D，则像图7右侧一样。因为，这个动子，它自己可以带着被加工对象—轻松的走这样一个圆来加工。
图 7—ACOPOS 6D简化机械系统
不仅如此，在遇到需要变位的时候，ACOPOS 6D 还可以沿着 X,Y,Z 轴做旋转，这样机械变位机构也会被省略。
它带来的好处就太多了：
机械简化：
快速就构成一个产线，当需要调整的时候，软件来定义这个曲线。
维护工作少：
少了这么多机械，维护也变得简单；
精度有保障：
这些非接触的磁悬浮输送技术，它们没有机械磨损造成的误差累积，精度一致性高。
产线更易复用：
想复用，就是编程去重新规划路径、加工工艺参数即可。
ACOPOStrak/ACOPOS 6D 这样的柔性输送与平面磁浮输送技术，它非常大的改变了传统机械产线所带来的调整、维护等复杂性。并且，为产线设计提供了更多的可能性—不仅是输送，在配合加工、产线可视化、仿真等方面提供了非常大的灵活性。在目前数十个应用项目中，包括了医疗器械、日化、包装、制药、电子、电池等各个领域。
回到本文最前面，它实现了精益中的“消除一切浪费”，它在各个环节带来的好处，使得它具有“效率倍增器”的能力。
