在自然的律动中，精益制造展开其智慧：探索工业现场总线种类与产线设计的完美结合

在大自然的节奏下，我们不禁思考，无论生产规模如何变化，精益思想对于现代工厂而言始终是坚实的基石。它围绕“质量”、“成本”和“交付”的三大核心话题展开，从而形成了全球各地优秀制造商共同遵循的运营管理体系。随着时间的推移，精益制造已成为数字化转型与智能化升级前提所必需的一环。在这个基础上，我们必须让技术回归到其本质——服务于生产。

面对个性化生产挑战

智能制造正在逐渐成为行业焦点，就目标而言，它旨在解决个性化需求与成本效率提升之间持续出现的问题。简而言之，这些问题主要集中于以下几个方面：

（1）通过软件定义智能，让机器适应需求变化；

（2）利用全局数据分析来优化生产效率。

无论是标准流水线还是大规模定制，对企业来说竞争力来源于质量、成本和交付能力，因此，对于投资者来说，只有稳定的高品质生产才能真正实现增值，从而长期获得利润。

评估OEE关键指标

对于绝大部分End User来说，评估产线投资效率最重要的是OEE（可用性、性能和效率）。此外，产品上市时间（Time to Market）和投资回报周期（Return of Investment）同样作为评价指标不可或缺。

回归本质—生命周期评估

如果我们仍然坚持传统模式，那么追求高品质就会变得困难多了。图1展示了OEE计算中的关键因素，并结合控制工艺分析如下几个方面：

（1）质量：影响包括开机/关机浪费，以及参数调校进入稳态需要耗时。

（2）性能：影响包括机械磨损导致无法高速运行，以及暂停可能因为电气不稳定或干扰。

（3）可用性：对于小批量、多品种，小批量换型会降低可用性，而快速换型才能减少这一损失。

图1-OEE评估产线综合投资效率

个性化并非易事

了解了OEE后，我们就能发现个性化实际上对生产带来了许多挑战：

（1）开机损失：频繁换型导致开机浪费无法解决，因为订单变小分母变小。

（2）设置与调校：频繁更改模具及机械调校时间使设备可用性下降，加剧由于单件加工增加的人为错误风险。

传统机械产线带来的柔韧度瓶颈

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-传统机械输送系统，由链条或皮带传输

这些问题包括：

机械磨损，如齿轮等造成精度不足。

不灵活调整，如感应电机特性的限制以及分度盘惯性的阻碍高速操作。

无法实现个性化调整，如分度盘间距移动速度都不能轻易改变以适应新产品要求。

缓冲区设置大量占据空间，但又不能完全匹配不同速率部分间隔，以避免积压延迟发生。

维护复杂，不仅需要经验丰富人员保证运行，也意味着维修工作较多且昂贵。

柔韧电驱技术解锁潜能

为了应对更为复杂的个人需求，一代新的产线设计技术诞生，即柔韧电驱输送系统，如ACOPOStrak。这项技术采用长定子直线电机，使滑块可以在轨道上无接触运行，其上的滑块采用电磁方式，可以根据软件定义调整动子的间距、速度加速度，这解决了柔韧制造中传统机械刚性的限制，使整个系统更加灵活适应变化。

图3-ACOPOStrak柔韧电驱输送系统

另外，在轨道设计形式多样，可以构成非常灵活的产线组织，如图4，可用于电子业混合包装食品饮料业等场景：

图4—灵活组织结构

这项技术极大提升了每小时内单位数量，同时也提高了整体资源使用效率，因为它们允许不同的任务共享相同资源，而不会互相干扰。此外，它还提供了一种将各种材料从一个源头直接输入到另一个源头进行处理的大胆选择方案，这进一步促进物流过程中的连续流程作业并减少库存水平，从而提高整体供应链响应能力并降低库存风险。这就是为什么这种类型的自动化学派别认为它们能够帮助公司保持竞争优势，即使是在市场环境不断变化的情况下也是如此。