产品组装中的难题——非标自动化

　　随着人工的成本不断上升，在原来的每个垂直的制造 业里，都兴起了上线自动化产线的巨大需求。在每个制造 业的垂直行业里，都会存在着这样一些公司，要么承接一 个新的产线的设计制造，或者对一个旧的产线进行改造， 这个自动化市场被称为“非标自动化”，它的显著特征 是：“项目”导向型的市场，不同于OEM配套，项目市 场会非常“卷”。

　　• 时间严苛： 终端生产企业往往要快速的上市产品， 这导致了产线必须在极短时间投产，这个时间往往以天计 算。对于已上线产线，还要面临“即时”调整的需要，而 这需要高密度的现场工程师(FAE)的投入;

　　• 工程人员消耗大： 非标自动化项目通常需要机械、 电气、工艺与软件人员的协同，集成不同的工艺设备。而 且，需要经验丰富的多技能工程师，以及高水平项目经理 持续在现场;

　　• 业务承接能力与拓展难， 在资本市场， 非标自动化 并非好标的，因为，它往往属于“成长性”较低的行业， 即使是遇到了行业“风口”，由于大量的工程师资源并非 很快就能组建投入项目，这使得项目很难具有可复制性， 从而让公司承接能力快速提升，赢得高速成长;

　　图 1 非标自动化所遇到的难题

　　图 2 ACOPOS 6D 平面磁浮技术

　　• 风险高：在非标领域，随着技术的变革，产线的设 计可能会有较大的变革，原有积累的知识可能会被推翻， 进而又被拉回同一起跑线。其次，就是项目盈利会随着项 目的进度、返工等造成盈利能力较差。这导致即使在金融 市场，非标自动化也难以被高估值。

　　解决问题的逻辑——化繁为简

　　对于非标自动化这种“复杂”、“变化”、“不确 定”的市场，属于典型的复杂问题。对于复杂问题，它的 解决思路就在于“化繁为简”。这个化繁为简包括如何把 机械系统变得简单，在项目的开发、测试、运营各个阶段 如何效率更高，更为简单的工作。

　　贝加莱的ACOPOStrak、ACOPOS 6D往往被理解为 一个产品或技术。但是，事实上，它对于制造产线有着非 常显著的改变：

　　(1)简化了机械系统，以及通过数字化的连接和智

　　能调度来简化了工程实施。

　　(2)带来了创新设计——ACOPOS 6D的自由度赋予 了工程师更多的可能性，而这个可能性并未提高复杂性。

　　工程(Engineering)的核心在于“化繁为简”，将复 杂问题拆解为逐个简单问题来处理。而ACOPOS 6D则直接 在物理意义上就对生产组织进行了简化。它有很多可能的场景，可以看到它大幅简化了系统。考虑到大部分用户的实例 并不被允许披露(因为它往往被用户当做“杀手锏”来应 用)，因此，我们仅以几个常用的场景进行简述。

　　图 3 复杂机械到简化的设计

　　例1：简化机械结构的设计

　　对于需要走CNC的机械结构，通常需要多个伺服机构 来进行CNC插补的计算。并且，在机械上，如图3所示， 往往需要复杂的机构来保障。

　　在图3中，我们需要对 一 个工件外围进行加工，那 么，这个机械空间里，它将由多个电机进行复杂的机构设 计，采用滚珠丝杠、随行电缆等复杂的机械结构设计，以 实现这个工件外轮廓的加工，如涂胶/点胶、焊接、切割 等CNC动作。但是，如果它采用ACOPOS 6D，这个时 候，事情将变得简单，因为，这个复杂的机构没有了，只 需一个焊接头/涂装头，这个被加工的产品自行配合机构 动作，实现它自己的这个CNC曲线。

　　事实上，ACOPOS 6D动作中的CNC功能，可以在很 多需要复杂机械来实现的场景被运用，如：

　　• 电路板涂胶/点胶;

　　• 激光焊接/波峰焊。

　　例2： 一个灌注的场景

　　对于传统的灌注而言，送瓶通常因为瓶子的尺寸会发 生变化，那么，就需要根据灌注规格来更换螺杆以实现瓶 子的夹装。如图4左侧所示，其中，这里也需要复杂的机 械传动机构设计来进行保障。

　　而对于图4右侧采用ACOPOS 6D而言， 这件事情将变 得简单，首先，每个动子可以携带瓶子(夹具固定)，然后 进行间距的任意调整。同时，ACOPOS 6D还可以实现：

　　① 自动称重：ACOPOS 6D可以达到+/-0.5mg的称 重精度保障;重要的是，它可以实现100%的全检，对于 制药领域，而且，对于空瓶和灌注完成的瓶子均可实现称重，避免仅以均值进行的皮重去除。

　　② 不同的灌注：在灌注的排列上，每个动子带着的瓶 子还可以到不同的灌注单元，实现不同容积或液体的灌注。

　　③队列灌注：可以不受机械约束，例如在药剂的灌注 中，将瓶子进行不同规格的排列通过多个灌注头，而动子 本身可以根据行间距水平运动，以实现逐行灌注。

　　从图4的应用场景，我们可以看到ACOPOS 6D使得 整个灌注过程变得非常灵活，高度功能集成，机械机构简 化，且具有高精度。

　　这种情况普遍存在于以下场景中：

　　• 液体灌装;

　　• 制药微给药;

　　• 锂电注液过程;

　　• 日化产品的灌注;

　　• 颗粒/粉体填充类 … …

　　需要应用到伺服变位机构的场景

　　上述两个举例仅仅是ACO POS 6D最基本的平面型 运动中的机械简化， 而另外， 有许多场景里， 还会用到 ACOPOS 6D的旋转功能。如图5，在一个系统里，如果 需要对产品表面进行一定的倾斜角度，也同样需要独立的 伺服机构来实现，但ACOPOS 6D的X,Y轴旋转功能就可 以发挥作用。

　　ACOPOS 6D动子托盘仅需进行一定的角度自行旋转 (图6)，就可以实现这个功能，而无需其它复杂的机械 机构来完成。

　　当然，ACOPOS 6D还有一个沿着Z轴(垂直于定子 平面)360°旋转，这个功能可以被用于以下场景：

　　• 液体灌装生产旋盖;

　　• 注射笔的笔与笔帽之间的旋盖;

　　图 4 灌注的应用场景举例

　　• 口红的笔管与盖子之间的旋转;

　　• 多个面的贴标/打码。

　　采用ACOPOS 6D解决问题的步骤

　　对于非标自动化而言，其实，ACOPOS 6D使得机电 模块化成为可能，因为简化了机械部分，以及在机械之间 的调度和输送，会使得整个产线设计，变得更为简单。

　　对于非标自动化的集成商、企业的工程部门，他们肩 负着非常多的产线升级、更新的项目任务。那么，可能很 难找到一个像贝加莱这样能够提供完整平台的自动化系统 能力。

　　如图7所示，它包括了为项目开发所需的所有对象和 任务的组合与集成;

　　(1)开放的软件集成：通过支持开放的接口，将机 械导入到Scence Viewer软件，进行三维的呈现。

　　(2)mapp 6D编排：针对ACOPOS 6D的任务编排 而言，就是实现其工位顺序、加工参数携带、停留时间等 简单配置，系统会自动为不同的动子托盘计算路径。

　　(3)mapp 6D与其他任务的协作，包括视觉任务、机器人任务的同步配合。

　　(4)工厂运营作业下发与信息上传：通过OPC UA

　　可以实现与MES/ERP之间的双向数据交互。

　　因此，贝加莱为非标自动化的开发者提供了 一 个完整的开发平台，将机电一体化对象如ACOPOS 6D/机器 人、I/O逻辑、机器视觉、安全、3D 图形显示等完全结 合，如图7所示。回到图1的问题，我们在图8中进行了改 善， 对 于 非 标 自 动 化 项 目 为 主 营 业 务 的 企 业， 以 及 提 供 垂直交钥匙工程的设备制造商、用户而言，采用贝加莱的 ACOPOStrak/ACOPOS 6D这样的产线设计方案，将会 大幅提高工程实施效率，以及企业的发展速度，避免盈利 与生存风险。

　　图 5 ACOPOS 6D 沿着 X,Y 轴的旋转

　　图 6 简化伺服变位机构的场景

　　表 1 ACOPOS 6D 项目实施流程及工程工具

　　图 7 完整的工程开发与运营平台

　　图 8 提升非标自动化项目的运营水平