理解數(shù)字化轉(zhuǎn)型
數(shù)字化，它對于離散制造企業(yè)的意義在于“用軟件的靈活性來適應(yīng)環(huán)境的復(fù)雜變化”，數(shù)字化轉(zhuǎn)型，就是以數(shù)字化的技術(shù)、服務(wù)來響應(yīng)“用戶中心”的需求變化。數(shù)字化轉(zhuǎn)型，它應(yīng)該包括了三個(gè)層級的需求。
1 數(shù)字化意味著現(xiàn)場的過程數(shù)字化，即，可被數(shù)字化采樣傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，設(shè)備的信號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)等信息。
2 對這些信息的數(shù)字化應(yīng)用—即，用于生產(chǎn)調(diào)度、品質(zhì)分析、參數(shù)優(yōu)化、路徑規(guī)劃等。
3 通過數(shù)字化來響應(yīng)快速的市場變化，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)制造能力，以應(yīng)對快速變化的市場需求。這意味著數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是基于數(shù)字系統(tǒng)來應(yīng)對變化，企業(yè)具有了“數(shù)字化”的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)依靠“數(shù)字化”的業(yè)務(wù)、方法來服務(wù)于用戶的千變?nèi)f化的需求。
圖 1—整個(gè)自適應(yīng)制造平臺(tái)
如圖 1 所示，貝加萊的 ACOPOStrak 柔性輸送軌道技術(shù)、ACOPOS 6D 平面輸送系統(tǒng)，以及視覺、機(jī)器人、控制器、通信系統(tǒng)所構(gòu)筑的整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠?yàn)殡x散制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)。本文用于解析其實(shí)現(xiàn)思想與過程。
數(shù)字化設(shè)計(jì)
在這個(gè)系統(tǒng)里，數(shù)字化的對象就更容易被“集成仿真”，仿真的意義：在于配合整個(gè)系統(tǒng)，它可以將機(jī)器人、軌道、加工工站、產(chǎn)品、數(shù)據(jù)進(jìn)行全集成的仿真，包括生產(chǎn)的邏輯順序、空間干擾、時(shí)間匹配、運(yùn)動(dòng)性能（加減速性能）等，全部進(jìn)行分析，它可以為系統(tǒng)尋找基于時(shí)間、占地面積、產(chǎn)能輸出需求下的系統(tǒng)布局優(yōu)化。以及在多種產(chǎn)品組合下的各個(gè)生產(chǎn)最佳狀態(tài)的評估—它帶來的好處在于：
圖 2—數(shù)字系統(tǒng)的建模仿真
1 以所見即所得方式來評估產(chǎn)線：這對于采購產(chǎn)線的用戶來說，非常具有吸引力-它降低了產(chǎn)線投資風(fēng)險(xiǎn)；
2 產(chǎn)品換型前的生產(chǎn)模擬：在虛擬環(huán)境中對邏輯、參數(shù)進(jìn)行測試后，即可在現(xiàn)場快速預(yù)備，等前面生產(chǎn)完，快速上線測試生產(chǎn)，快速投產(chǎn)。
復(fù)雜任務(wù)，簡單編排
盡管 ACOPOStrak/ACOPOS 6D 這樣的技術(shù)帶來最大的好處在于：它如此靈活，集成反倒更簡單。因?yàn)椋趥鹘y(tǒng)上，我們理解一個(gè)機(jī)器的復(fù)雜性，需要為其設(shè)計(jì)復(fù)雜的程序以應(yīng)對變化，或者建立比較龐大的模型—但又會(huì)讓系統(tǒng)靈活性會(huì)受損。
如圖3所示，對于 ACOPOStrak，在 Automation Studio 中的任務(wù)編排軟件功能 mappTrak，它主要是一個(gè)配置過程，比如配置出被加工對象經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)等行程整個(gè)產(chǎn)線的布局，并通過可視化的軟件來呈現(xiàn)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)過程。然后對動(dòng)子上的被加工參數(shù)（用戶參數(shù)）進(jìn)行配置，設(shè)置系統(tǒng)的碰撞監(jiān)測、死鎖、排他性、電子?xùn)艡冢缓筮@些就可以形成整個(gè)生產(chǎn)任務(wù)。
圖 3—mappTrak 的任務(wù)規(guī)劃
碰撞檢測會(huì)由系統(tǒng)來自動(dòng)完成，避免動(dòng)子間產(chǎn)生物理性碰撞。而排他性就相當(dāng)于為動(dòng)子提供了“閉塞區(qū)間”，這有點(diǎn)類似于高鐵動(dòng)車的“閉塞區(qū)間”，意味著該動(dòng)子獲得了這個(gè)路徑的“路權(quán)”，在其工作期間，其它動(dòng)子不會(huì)進(jìn)入這個(gè)區(qū)間。而電子?xùn)艡趧t是考慮到工站的工作區(qū)覆蓋，為每個(gè)進(jìn)入工作區(qū)間的動(dòng)子提供一個(gè)“柵欄”，通常負(fù)載均衡是連續(xù)的，但出于安全考慮，這個(gè)電子?xùn)艡谠谀承﹫鼍斑€是需要配置的。
這個(gè)系統(tǒng)考慮了各種在生產(chǎn)中所面臨的場景，通過編排來實(shí)現(xiàn)他們的靈活、安全、高效的運(yùn)行。
而圖 4 所示為 ACOPOS 6D 的任務(wù)編排，它可以快速的構(gòu)建出應(yīng)用任務(wù)。
圖 4—ACOPOS 6D 通過拖拽布局方式來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的構(gòu)建
在圖 4 的 ACOPOS 6D 任務(wù)編排中，其實(shí)可以由可視化的界面對這些動(dòng)子進(jìn)行排布，以及他們的路徑進(jìn)行拖拽連接，并由系統(tǒng)對這個(gè)布局進(jìn)行優(yōu)化，包括節(jié)拍、路徑等。它整個(gè)運(yùn)行過程中的能源消耗、維護(hù)等也可以被記錄，采集，用于生產(chǎn)系統(tǒng)自身持續(xù)的優(yōu)化。
所有的復(fù)雜工程問題，其解決的核心思路都在于“化繁為簡”，復(fù)雜的路徑任務(wù)要通過智能調(diào)度算法來實(shí)現(xiàn)—否則就得 “If…then…else” 的方式來編程，這帶來的問題是工作量大，更換了生產(chǎn)又需要再編程。
整個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)，提供了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連接能力，它與電子儀表盤結(jié)合、數(shù)據(jù)報(bào)表（CSV,PDF）的生成，形成數(shù)字化制造的可視化系統(tǒng)。并可通過 OPC UA 的交互，為 MES/ERP 提供數(shù)據(jù)的上下行連接，構(gòu)建完整的制造、運(yùn)營全數(shù)字實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。
生產(chǎn)過程數(shù)字化
另外，我們在看一下精益中的數(shù)字化呈現(xiàn)，看板能力如何被數(shù)字化的發(fā)揮，柔性輸送技術(shù)如何在基礎(chǔ)設(shè)施層面實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化”的改變：
01 機(jī)械->電磁的轉(zhuǎn)換：
這個(gè)轉(zhuǎn)換就使得原有的機(jī)械輸送（如皮帶、鏈塊、分度盤等）的和被加工對象（產(chǎn)品/配件）可以被數(shù)字化。因?yàn)椋壍郎系膭?dòng)子的位置、速度、加速度，經(jīng)過的工站，都可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制器。而被加工對象又和這個(gè)動(dòng)子結(jié)合在一起，動(dòng)子本身是可以攜帶參數(shù)的。
第一步，它讓整個(gè)對象數(shù)字化了，包括通過可攜帶的參數(shù)來讓被加工對象也數(shù)字化了。
02 信息標(biāo)簽與數(shù)字制造
由于每個(gè)動(dòng)子有一個(gè) ID，并且，這個(gè)數(shù)字化的對象上可以加載其他信息標(biāo)簽，可以將如下信息加載到這個(gè)動(dòng)子上：
● 加工序號(hào)；
● 被加工產(chǎn)品的規(guī)格及工藝參數(shù)（如壓力,溫度,時(shí)間等信息）；
● 加工順序（如途徑的各個(gè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)）；
● 運(yùn)動(dòng)信息：例如期間需要和機(jī)器人的 TCP、機(jī)器的工具中心的配合；
● 精度信息，例如：視覺檢測的精度、中心點(diǎn)信息用于判斷；
這與傳統(tǒng)機(jī)械輸送相比，則是非常不同，可以讓生產(chǎn)處于透明狀態(tài)，以及中間生成品質(zhì)信息、與品質(zhì)相關(guān)信息的加載，構(gòu)成一個(gè)“透明”、“可追溯”的生產(chǎn)系統(tǒng)。
它帶來的好處在于：
1 它提供了生產(chǎn)的計(jì)算，例如數(shù)量統(tǒng)計(jì)、不良品統(tǒng)計(jì)。
2 用于節(jié)拍優(yōu)化的參數(shù)。
3 效率分析：由于提供了時(shí)間粒度更小的狀態(tài)數(shù)據(jù)，它可以讓生產(chǎn)用更小的時(shí)間粒度來排產(chǎn)，進(jìn)而提升整體的生產(chǎn)排程的響應(yīng)速度。
貝加萊柔性輸送技術(shù)構(gòu)建的“自適應(yīng)制造”系統(tǒng)，就是通過工程上的復(fù)雜問題解析，實(shí)現(xiàn)靈活的應(yīng)對變化的能力，進(jìn)而為企業(yè)整體的業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來支撐。