文/Nikki Amico

圖1：ByTrans Cross自動(dòng)化材料加工系統(tǒng)中使用了10kW高速光纖激光器。

在一個(gè)不斷增長(zhǎng)但競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，企業(yè)正在尋求用更少的資源做更多的事。換句話(huà)說(shuō)，就是用更少的勞動(dòng)力、更少的空間和更少的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)提高產(chǎn)量。

Kinney Manufacturing公司是一家合同制造商，能夠承接工程、制造、精密加工、機(jī)械加工和焊接方面的廣泛業(yè)務(wù)。該公司一直在投資高功率光纖激光器和自動(dòng)化解決方案，以進(jìn)一步提高生產(chǎn)率、效率和盈利能力。

該公司使用一個(gè)10kW的光纖激光切割系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備了全自動(dòng)材料處理和自動(dòng)零件分揀系統(tǒng)（見(jiàn)圖1），以及機(jī)器人折彎單元和機(jī)器人焊接系統(tǒng)，用于其自動(dòng)化加工任務(wù)。在評(píng)估新的激光技術(shù)時(shí)，人們通常會(huì)考量以下兩個(gè)關(guān)鍵因素：（1）使用機(jī)器在更短的時(shí)間內(nèi)加工更多的材料；（2）能在與舊設(shè)備占用廠房面積相同的情況下，完成上述任務(wù)。例如，用高功率光纖激光器取代低功率的CO2激光器，制造商就能夠滿(mǎn)足上訴兩項(xiàng)要求，實(shí)現(xiàn)一個(gè)有效的替代計(jì)劃。

下一個(gè)最重要的問(wèn)題是：如何以現(xiàn)在的速度，將用更高功率激光切割的零件，送到下一道工序。在尋求自動(dòng)化方案時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)速度方面的相互匹配。在自動(dòng)化零件分揀系統(tǒng)中，零件堆放的速度要與10kW光纖激光器切割零件的速度相當(dāng)。與6kW的CO2激光器相比，該激光器在每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)，可生產(chǎn)多達(dá)5倍的零件，而且還能切割更厚的零件。帶有雙分揀頭的分揀系統(tǒng)，能夠?qū)⒘慵�卸載到堆棧上，并立即轉(zhuǎn)移到下一個(gè)下游工序，因此在加工過(guò)程中將存儲(chǔ)工作最少化，也不存在人工分揀造成的積壓?jiǎn)栴}。

那么，這一切是如何實(shí)現(xiàn)的呢？Kinney Manufacturing公司總裁Randy Kinney指出，“在我們的激光機(jī)上加工的所有零件中，98%都會(huì)被分類(lèi)。具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)的裝配零件或彎曲零件，可以很容易地一起被分揀，因此能夠簡(jiǎn)單地把它們一起送到下一個(gè)操作工序中。”

有了正確的自動(dòng)化解決方案，操作員就能做到事半功倍。Kinney說(shuō)，“如果你在材料裝卸系統(tǒng)中增加了單個(gè)零件揀選能力，那么你將擁有一個(gè)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)組合�，F(xiàn)在，只需要一名操作員，就能實(shí)現(xiàn)裝載材料、驗(yàn)證程序和切割順序、驗(yàn)證質(zhì)量，并將零件轉(zhuǎn)移到下一個(gè)操作工序。在熟練勞動(dòng)力短缺的情況下，這無(wú)疑是一個(gè)成功的系統(tǒng)。對(duì)操作員來(lái)說(shuō)，這是一種更高級(jí)的操作行為，能讓他們收獲成長(zhǎng)；對(duì)公司來(lái)說(shuō)，它能幫助公司更好地管理勞動(dòng)力成本。”

Kinney指出：“自動(dòng)化使我們能夠?qū)⒐?jié)省下來(lái)的費(fèi)用轉(zhuǎn)給我們的客戶(hù)，同時(shí)也能為更多的自動(dòng)化解決方案進(jìn)行再投資。有了自動(dòng)裝載、切割、分揀、堆放和機(jī)器人折彎技術(shù)，我們就有了非常靈活的系統(tǒng)，可以在下班時(shí)運(yùn)行，而且只需很少的監(jiān)督工作。”

精益思維

人們可能會(huì)問(wèn)，還有什么其他因素會(huì)促使制造商考慮這類(lèi)系統(tǒng)呢？利用精益思維，你需要盡可能少地接觸零件，最好是在涉及增值時(shí)才接觸零件。人工分揀零件時(shí)，沒(méi)有任何增值。在系統(tǒng)將切割的板材堆疊起來(lái)后，通常需要大約四個(gè)手工分揀員來(lái)移動(dòng)零件和材料，而且存在著一定的人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

利用自動(dòng)化零件分揀系統(tǒng)，就能按照下一個(gè)操作工序的要求，對(duì)零件進(jìn)行實(shí)時(shí)分揀和堆放（見(jiàn)圖2）。當(dāng)分類(lèi)切割后的零件堆疊完成后，可以立即實(shí)現(xiàn)按組或按同類(lèi)零件移動(dòng)到下一個(gè)操作環(huán)節(jié)。 

圖2：切割后零件的分類(lèi)和堆放。

通過(guò)編程提高效率

正確的編程和控制軟件，能進(jìn)一步提高設(shè)備的加工效率。板材上的程序化浮雕切割，使得切割后的零件可以自由地從板材上分離出來(lái)，以便進(jìn)行零件分類(lèi)�？焖俸腿菀字贫ǖ那懈钣�(jì)劃，有助于監(jiān)測(cè)制造過(guò)程的能力提升。能夠在零件層面存儲(chǔ)分類(lèi)信息是實(shí)現(xiàn)這些的關(guān)鍵。動(dòng)態(tài)嵌套（Dynamic nesting）是能夠在減少車(chē)間在制品（WIP）的同時(shí)進(jìn)行嵌套的最佳方式。一旦程序被創(chuàng)建，它們能很容易地整合到控制中，并在完成后被監(jiān)控。

由于提高了分類(lèi)和將零件轉(zhuǎn)移到下一道工序的效率，制造商可以發(fā)現(xiàn)將折彎自動(dòng)化與標(biāo)準(zhǔn)折彎相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。由于同類(lèi)零件已經(jīng)分類(lèi)在一起，他們可以充分利用優(yōu)化折彎?rùn)C(jī)的模具設(shè)置。

通用零件可以進(jìn)入機(jī)器人折彎單元，而零件系列可以進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)折彎?rùn)C(jī)，因此，操作員可以同時(shí)操作或監(jiān)控幾臺(tái)機(jī)器。如果一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)折彎?rùn)C(jī)位于兩個(gè)機(jī)器人折彎單元之間，一個(gè)操作員就可以在一個(gè)班次中管理多個(gè)單元。兩種類(lèi)型的折彎操作都有快速的轉(zhuǎn)換時(shí)間，可以在整個(gè)班次中保持流程的連續(xù)性。這允許采用單件流概念，以減少對(duì)在制品的存儲(chǔ)需求。

折彎軟件使這一過(guò)程變得快速而簡(jiǎn)單。零件被離線(xiàn)編程，創(chuàng)建有效的設(shè)置表，并為操作員確定工具。Kinney補(bǔ)充說(shuō)：“這使我們能夠充分利用現(xiàn)有的勞動(dòng)力。在這種精益思維下，可以同時(shí)加工50至100個(gè)工件。一個(gè)平均的工具設(shè)置是3-5分鐘，每班在機(jī)器人折彎單元上有5-6次設(shè)置。

下一個(gè)創(chuàng)新

Kinney一直在尋求下一個(gè)創(chuàng)新出口，以進(jìn)一步提升創(chuàng)造增值過(guò)程的能力。例如，他指出，射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)可以在車(chē)間內(nèi)實(shí)時(shí)跟蹤零件，以在盡量減少零件移動(dòng)的條件下，將零件運(yùn)送到下一道工序。隨后，RFID信息還可以用于為車(chē)間的自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)（AGV）創(chuàng)建熱圖。

車(chē)間內(nèi)的運(yùn)輸是另一項(xiàng)非增值支出，可以使用AGV實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這項(xiàng)技術(shù)可以使零件在整個(gè)車(chē)間內(nèi)輕松而有針對(duì)性地移動(dòng)，從而提高材料的流動(dòng)效率并節(jié)省地面空間。

面向未來(lái)的再投資

企業(yè)可以通過(guò)審查制造過(guò)程中的每一個(gè)步驟，找到減少非增值時(shí)間或過(guò)程的方法。從整體上看，可以從大局上看同一過(guò)程。每個(gè)制造商可以調(diào)整流程，以創(chuàng)造一個(gè)非常精益的過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中盡可能減少非增值步驟。通過(guò)這樣做，你可以從每個(gè)操作中獲得最大的收益，使用更少的地面空間和更少的勞動(dòng)力。所有這些都將創(chuàng)造更快的投資回報(bào)，并提升企業(yè)對(duì)未來(lái)進(jìn)行再投資的能力。