从精益制造的角度看，产线设计中通讯协议的选择：自然界的启示

在生产领域，无论是讨论何种类型的生产，精益思想对于工厂而言都是基础。精益制造关乎“质量”、“成本”、“交付”的三个核心话题，一切都围绕这三个关键点展开。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行管理体系，因为必须确保稳定可靠的生产，然后才能谈到数字化转型、智能化升级。因此，我们必须让技术回归制造本质，在这个基础上探讨产线设计。

应对个性化生产难题

智能制造正在成为产业聚焦的话题，就目标而言，智能制造要解决“个性化需求”和“成本效率”不断提升的问题。主要聚焦几个问题：

（1）通过软件定义智能让机器与产线适应变化需求；

（2）通过分析全局数据优化生产效率。

无论对于标准流水线还是大规模定制企业，其竞争力来自于质量、成本与交付能力，因此，对于产线投资者而言，稳定的高品质生产才能真正获得增值，从而长期获利。

评估产线投资效率关键指标是OEE，这对于大部分End User极为关注。此外，产品上市时间（Time to Market）和投资回报（Return of Investment）也是关键评估指标。

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。图1展示了关于OEE计算的关键因素，我们可以看到OEE影响因素并结合控制工艺来分析如下几个方面：

（1）质量：包括开机/关机浪费，以及参数调校进入稳态有一个过程。

（2）性能：机械磨损带来的无法高速运行，以及暂停可能因为电气不稳定、干扰等。

（3）可用性：对于小批量、多品种换型会降低可用性，而快速换型才能降低这方面损失。

图1-OEE是评估综合投资效率关键指标

个性化并不易事

了解了OEE后，我们就会发现个性化实际上对于生产来说会带来很多挑战：

（1）开机损失：频繁换型导致开机浪费无法解决。

（2）设置与调校：由于频繁更改模具或设备调整所需时间，使得设备可用性的下降。

传统机械产线柔性瓶颈

除了换型带来的品质和可用性的损失，还存在以下问题：

图2-传统机械链条或皮带传输系统

这些问题使得整个OEE较低水平，在个性化需求下更加突出。

柔性电驱技术应运而生

为了应对更为个性化需求，不断进步的是新一代产生设计技术，如ACOPOStrak采用长定子直线电机技术，它们滑块装载被加工对象运行于轨道之上。这使得动子的间距、运行速度加速度可以根据软件定义调整，以解决柔韧性的刚硬限制，使整个产线变得灵活如同磁悬浮列车一样，可以构成非常灵活组织形式，如图4所示，为多种场景特别合适，如混合包装食品饮料工业等。

柔软电驱提升OEE

柔软电驱输送系统如SuperTrak/ACOPOStrak带来了一些颠覆式设计，如热插拔，更快地更换夹具，并且这个更换可以在当前工作时进行；数字孪生，让新的组合在虚拟环境中测试验证；变轨技术，使调整更加灵活；协同工作，让轨道与其他设备同步操作；以及灵活调整，使整体提高了输出有效总体表现(OE)E）。

缩短Time to Market和ROI

除此之外，在缩短面市时间及提高投资回报方面，这些改变也起到了重要作用。在过去，这些任务通常需要大量经验丰富的人员以确保稳定可靠操作，但现在这些任务已变得相对简单，因为它们基于先进科技，比如数字孪生模拟仿真，以预测如何处理特定的配置变化，从而减少错误并加速开发过程。此外，由于这些系统能够实现自动协作，它们还能帮助减少人为错误并提高整体效率，从根本上说，大幅度提升了每一项产品研发活动中的成功可能性，同时也促进了一系列复杂创新项目向前推进。