柔性輸送技術讓整個生產處于靈活的可觀測、可控制狀態，實現精益所需的消除浪費、達到效率倍增，它是制造數字化最后一個堡壘。

市場研究機構睿工業（MIR）在2022年底發布的自動化行業報告顯示，柔性輸送作為一個自動化領域新興的細分市場，在過去的5年里一直保持著超過30%的增速。并預計未來5年該市場仍將有30%以上的復合增長速度。

它為何如此快速的發展，究竟如何為制造業帶來效率提升，以及它究竟適合什么樣的場景？凡此種種，都需要我們回到制造的現場，從精益生產的視角來分析——這是一種用戶視角，而非技術本身的視角，可能我們會更易于理解它的魅力究竟在哪里？

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站在精益視角來理解

精益生產是被廣泛應用于制造業的一種管理體系，包括理念、原則、方法與工具的運營系統。精益的核心理念在于“消除生產過程中的一切浪費”。為實現消除生產中的浪費，即需要通過實現JIT生產，它包括生產線上的連續流、單件流、拉動式、均衡化、柔性、標準化等多個維度。最終要消除浪費，并形成連續流動的生產過程，以及均衡的負載-節拍一致，這就像要讓生產線保持一種優美的韻律-流動的盈利。

那么如果我們圍繞“消除一切浪費”這一核心理念去分析，結合要實現連續流、均衡生產這一JIT模式來看，就本質而言，如果達不到連續、均衡、標準、柔性，就會產生大量的浪費。借此，我們就能看到柔性輸送技術，它究竟如何在消除浪費并讓生產實現JIT有哪些精彩表現。

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傳統輸送帶來的生產中的浪費分析

首先，我們需要了解采用機械屬性系統的浪費，即，消除一切浪費，這一核心理念中的浪費在哪里？而與生產輸送系統相關的浪費又在哪里？

? 等待浪費：由于傳統的機械輸送系統（機械鏈道、皮帶、滾輪、分度臺等），將被加工對象綁定在一起，而生產工位必然的節拍差異，使得快速工位形成加工不足，而低速工位前面形成堆積、等待，生產也就無法形成連續性。

?加工浪費：主要指那些多余的“不增值”的過程，如緩沖區過大帶來的不必要的輸送時間、排隊等待、輸送系統的維護、參數的調校、工裝夾具切換等。

?不良品浪費：除了生產造成的不良品，這種眾所周知的考慮。另一個容易被忽視的是，如何剔除不良品，在傳統的輸送線上經常需要人工來完成剔除，并需要重新人工補料，以及需要減速或局部停機，而這些都是會造成時間的浪費，破壞生產的連續性。

?搬運浪費：如果產品的組裝需要經由不同的通道，而這些通道無法實現連續流動，需要人工予以搬運。即便使用機器人也會需要根據需要進行夾具或參數的調校動作，造成生產的遲滯。

這些浪費可能會帶來的問題在于，理想的連續流、單件流（One Piece Flow）狀態下的生產才能達到效率最高，而這些都會導致生產缺乏連續性、中斷，這些都會浪費時間、人工、機器的有效產能等，都會使得效率受到制約。

接著，我們來看看像貝加萊的ACOPOStrak，它如何來改善乃至消除這些浪費，以及形成連續流、均衡化的生產過程。

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傳統輸送連續流的難點？

即便對于所謂的流水線，其實，傳統的生產仍然在輸送環節存在一些難題，使得產線無法達到連續流/單件流生產狀態：

■通常輸送需要形成閉環，這與傳輸的牽引機構有關，利用皮帶、轉盤的方式必然得是閉環。這使得需要在不同的輸送通道間切換，帶來了不必要的時間和加工浪費。

■需要根據生產配置機械的變位機構，以及上下料機械手、龍門機構，以及線體間的AGV及匹配的機器人。

■需要頻繁的上下料動作，浪費較多的時間。

對于復雜的流水線組織，需要在不同的工位間進行靈活切換，傳統機械輸送需要人工、機器人或其它機構的配合，而ACOPOStrak則給出了非常簡單的動作—變軌，在需要變化的時候，只需要從A軌道，切換到B軌道，而且實現極低擾動-作為輸送的環節，并不影響加工本身的精度。

ACOPOStrak的軌道并非一定是閉環，它可以開環，加載被加工對象的動子，可以從一個軌道經過電磁場的吸放變化到另一個軌道，這無需額外的人工、機器人搬運即可實現。這看似簡單的“變軌”兩個字，卻實際上解決了生產里輸送的大量麻煩，時間和精力的消耗。

其實對于前面說到的“頻繁上下料”，除了變軌可以讓在不同通道間來切換，對于原來需要上下料的，也可以設計為“邊走邊加工”。被加工的產品是加載在這個動子上，而不是在軌道上—這很關鍵，過去的機械輸送，產品是嵌在軌道上了才變得不那么自由。而改為加載在可運動的動子上，就可以實現“邊走邊加工”—無需上下料，加工完沿著軌道自動向前即可。

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負載均衡問題

除了連續流/單件流，為了提高效率，各個工位間還要達到均衡化生產。但是，在傳統的輸送技術中，會由于以下的原因帶來無法實現均衡化生產，使得設備資源、人工等浪費。

■前道快，后道慢，零配件排隊等待，低效率；

■前道慢，后道快，機器等被加工產品來，低可用性。

■為了工序間所設置的大量緩沖區。

假設我們有1/2/3總計三個工位進行3個不同的加工，其時間節拍分別為31.那么，這里我們可以用合適的工位匹配，以及合適的緩沖區設置，來使得整個生產達到均衡化，即，11的生產整體節拍。

▲圖2：ACOPOStrak的負載均衡。

圖2就是以工位的均衡來匹配，因為是邊走邊加工，因此，可以不需要上下料到工作臺上，然后配置出最小公倍數下的工作臺，這比較適合大規模的加工—特別需要提示，很多人認為柔性輸送是為了個性化生產而設計，這也不完全正確，它其實是可以挖掘任何生產中的浪費、中斷來解決問題，通過問題的解決來提升效率，對大規模生產如此，對個性化也是如此。

當然，對于大規模生產就可以根據生產來配置工位的匹配達到生產的均衡化，而對于柔性生產，那么這個工位就需要具有靈活性，而不一定是固定的個數，這個時候，ACOPOStrak它的動子速度、加速度、間距就可以通過改善“緩沖”-工位間距，以及運輸速度來彌補這些不必要的輸送和緩沖浪費。同樣可以達到均衡的生產。

緩沖區是工廠經常占地面積較大的部分，為了安全裕量，傳統的產線必然在工位間配置較大的緩沖區，而這使得輸送路徑較長，且占地面積大，造成輸送的時間浪費和物料的堆積。

對于ACOPOStrak和SuperTrak這樣的輸送系統而言，中間這個緩沖區可以被有效的消除，通過ACOPOStrak的動子速度調節，這個緩沖區間的動作可以被有效的降低，進而提升整個生產的效率。當然，這個緩沖區的設置降低乃至消除也是為了降低軌道本身的成本。

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工程流-易于變更的產線

加工中必然所需要的變更、切換，也是非有效加工-不增值。但是，由于ACOPOStrak采用了電-磁切換，這使得系統可以被數字化描述，通過對軌道物理參數（動子間距、速度、加速度、位置）、機器人、被加工對象（尺寸、重量）、傳感器（視覺、光電開關）均可建模，并在虛擬環境中測試驗證。

通過像IndustrialPhysics等軟件的數字孿生設計，可以為系統進行早期驗證，以及貝加萊的為用戶提供的CTO（節拍優化器）也可以對產線進行優化。

這與傳統機械輸送的差異就很明顯，因為，它的動子和被加載的對象都是可以被納入到仿真中的。而且，在重新任務編排時，貝加萊Automation Studio中也為ACOPOStrak提供了mappTrak的編排模塊，它可以快速對新的生產任務進行編排。

這些都可以在早期的設計規劃階段，運營中的切換階段，可以在系統里以數字的方式預先進行分析、優化。在早期可以論證產線的效率/成本，在運營中，可以對下一個訂單的生產任務進行預先的編排和優化，并下載，降低所需的時間消耗-而工裝夾具也可以有儲存區，通過機器人在線更換。大幅降低切換時間，消除不增值的時間浪費。

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柔性輸送技術-制造數字化最后一個堡壘

像ACOPOStak這樣的輸送技術，它最大的特點就是“數字化”，通過電-磁轉換，使得原來機械的輸送，變成可被軟件操控的對象—這是真正意義的數字化。

回顧早在30年前產業想推動的柔性制造系統（FMS）和計算機集成制造系統（CIMS）。我們會發現，FMS定義了四個組成，計算機管控平臺、數控（CNC）、工業通信、輸送系統，如圖3所示。前面三個其實已經實現了數字化，包括CIMS架構里的CAD/CAE/CAM/CAPP等、ERP/MES等都已經成熟，而數控加工，以及各種數字化設備也已經成熟，而實時以太網及OPC UA也構建了IT和OT的連接。

▲圖3：傳統的FMS定義中的系統組成。

數字化使得我們可以觀測生產過程，發現其存在的浪費、以及優化的方向和空間，并予以有效的控制、管理過程，實現精益所要達到的不斷持續改善，以及效率的不斷提升。

但是，這四個組成中，輸送系統卻一直沒有被數字化，在很長的時間里，前道的工藝成型設備已經很好的數字化控制、連接到生產系統。但是，現場還有人工的搬運，好一點到機械的皮帶輸送，或者再高級一點到分度盤、機械鏈道，但是，他們一直沒有能夠將這個輸送系統給數字化，因為只有實現了數字化，才能讓大腦的指令被高效執行。而柔性輸送技術就相當于攻克了制造數字化的最后一個堡壘。

這也是為什么像ACOPOStrak/ACOPOS 6D這樣的輸送技術擁有巨大潛能的原因，它是制造數字化最后一個堡壘。因為，它讓整個生產處于靈活的可觀測、可控制狀態，實現精益所需的消除浪費、達到效率倍增。

審核編輯：劉清