从精益制造的角度看，产线设计中常用的现场总线技术在自然环境下的应用

无论我们探讨的是哪种生产方式，精益思想对于工厂而言都是基础。它关乎“质量”、“成本”和“交付”，一切都围绕着这三个核心问题展开。经过数十年的发展，精益制造已经成为全球优秀制造商共同执行的运营管理体系，因为必须确保稳定可靠的生产，然后才能谈到数字化转型和智能化升级。

应对个性化生产挑战

智能制造正在成为行业焦点的一个热点话题，其目标是解决“个性化需求”的问题，同时提升成本效率。归结起来，我们主要聚焦几个关键问题：

（1）通过软件定义，让机器与产线适应变化的需求；

（2）通过分析全局数据来优化生产效率。

无论是标准流水线还是大规模定制，企业竞争力来自于质量、成本和交付能力，因此，对于投资者而言，只有稳定的高品质生产才能真正带来增值，从而长期获利。

第二个问题相对容易理解：今天通过工业互联技术，可以将原有的单机生产连接起来实现数据透明传输。但第一个问题则会遇到瓶颈，因为机械的刚性使得获得柔性的难题显著。这需要执行机构能够胜任这样的变化，那么传统产线就成为了瓶颈。

评估产线投资效率的关键指标是OEE，这对于大部分End User来说非常关注。此外，产品上市时间（Time to Market）和投资回报（Return of Investment）的速度也是评估重要指标之一。

回归本质—生产评估

如果我们仍然延续传统的生产模式，那么想要达到高品质，就不那么容易了。图1展示了关于OEE计算的一些关键因素，我们可以看到OEE受到多种因素影响，并结合控制工艺来分析：

（1）质量：包括开机/关机浪费，以及参数调校进入稳态所需过程中的浪费。

（2）性能：影响机器性能因素包括机械磨损、电气不稳定等。

（3）可用性：对于小批量、高变更频繁的情况，不断换型会降低可用性，而快速换型才能降低这一损失。

图1-OEE作为评估产线综合投资效率的关键指标

个性化并非易事

了解了OEE这个关键指标，我们就会发现“个性化”实际上对生产造成很多挑战：

（1）开机损失：由于订单变小，而开机浪费是一个固定值，那么分母变小了，这样就会带来不良品率提升。

（2）设置与调校：因为频繁换型所需调校时间，使得设备可用性下降，每周更换一次模具、调校机械，对于个性化可能每天都需要数小时，这样设备加工时间就减少了。

传统机械产线带来的柔性瓶颈

除了换型带来的品质和可用性的损失，传统机械产线还存在以下问题：

图2-传统机械链条或皮带输送系统

这些问题包括：

(4) 缓冲区设置大量占地面积;

(5) 维护复杂;

为了应对更为个体化需求，一代新式发明出现，如ACOPOStrak，它采用长定子直列电磁推举滑块运行于轨道之上，在轨道采用"非接触"方式，可以理解为"磁悬浮"列车，其上的滑块利用电磁方式调整间距、运行速度及加速度，可根据软件定义调整，以解决柔软制造中旧械难以改变的问题，使整个系统变得灵活，如图3显示ACOPOStrak柔软电驱输送系统.

另外，在ACOPOStrak轨道设计形式多样，如图4，它可以构成非常灵活的排列组合，比如电子产业或者食品饮料混合包装；一个高速排列分给多后道单元进行分流加工，或分配不同的区域进行不同产品组装或包装；专门维修站/夹具更换站用于视觉检测处理不良品或者工装夹具更换时工作站使用.

柔软电驱技术提升OEE

这些革新式系统如SuperTrak/ACOPOStrak，如图5，有一些颠覆式改进，即提高底层能力:

(6) 热插拔: 快速更替工具夹具，并且在当前行程内进行;

(7) 数字孪生: 在虚拟环境中测试验证新的组合, 以确保快速进入稳态状态;

(8) 转轨功能: 让调整更加灵活;

(9) 协同工作: 使得所有部件协同工作, 总共使用最短路徑;

(10) 调整灵活度: 适应各种情况, 快速响应.

此外，还有一项叫做数字孪生的技术，它允许在软件中模拟现实世界中的滑块数量、速度及位置，以确保快速进入稳态状态。在过去，这一过程耗时且风险较高，但由于现在可以在软件环境中完成，因此风险极低且迅速，如图6所示.