文/Nikki Amico

圖1：ByTrans Cross自動化材料加工系統(tǒng)中使用了10kW高速光纖激光器。

在一個不斷增長但競爭激烈的市場中，企業(yè)正在尋求用更少的資源做更多的事。換句話說，就是用更少的勞動力、更少的空間和更少的開銷來提高產(chǎn)量。

Kinney Manufacturing公司是一家合同制造商，能夠承接工程、制造、精密加工、機械加工和焊接方面的廣泛業(yè)務。該公司一直在投資高功率光纖激光器和自動化解決方案，以進一步提高生產(chǎn)率、效率和盈利能力。

該公司使用一個10kW的光纖激光切割系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備了全自動材料處理和自動零件分揀系統(tǒng)（見圖1），以及機器人折彎單元和機器人焊接系統(tǒng)，用于其自動化加工任務。在評估新的激光技術時，人們通常會考量以下兩個關鍵因素：（1）使用機器在更短的時間內加工更多的材料；（2）能在與舊設備占用廠房面積相同的情況下，完成上述任務。例如，用高功率光纖激光器取代低功率的CO2激光器，制造商就能夠滿足上訴兩項要求，實現(xiàn)一個有效的替代計劃。

下一個最重要的問題是：如何以現(xiàn)在的速度，將用更高功率激光切割的零件，送到下一道工序。在尋求自動化方案時，必須實現(xiàn)速度方面的相互匹配。在自動化零件分揀系統(tǒng)中，零件堆放的速度要與10kW光纖激光器切割零件的速度相當。與6kW的CO2激光器相比，該激光器在每個單位時間內，可生產(chǎn)多達5倍的零件，而且還能切割更厚的零件。帶有雙分揀頭的分揀系統(tǒng)，能夠將零件卸載到堆棧上，并立即轉移到下一個下游工序，因此在加工過程中將存儲工作最少化，也不存在人工分揀造成的積壓問題。

那么，這一切是如何實現(xiàn)的呢？Kinney Manufacturing公司總裁Randy Kinney指出，“在我們的激光機上加工的所有零件中，98%都會被分類。具有類似結構的常見的裝配零件或彎曲零件，可以很容易地一起被分揀，因此能夠簡單地把它們一起送到下一個操作工序中。”

有了正確的自動化解決方案，操作員就能做到事半功倍。Kinney說，“如果你在材料裝卸系統(tǒng)中增加了單個零件揀選能力，那么你將擁有一個無可比擬的優(yōu)勢組合。現(xiàn)在，只需要一名操作員，就能實現(xiàn)裝載材料、驗證程序和切割順序、驗證質量，并將零件轉移到下一個操作工序。在熟練勞動力短缺的情況下，這無疑是一個成功的系統(tǒng)。對操作員來說，這是一種更高級的操作行為，能讓他們收獲成長；對公司來說，它能幫助公司更好地管理勞動力成本。”

Kinney指出：“自動化使我們能夠將節(jié)省下來的費用轉給我們的客戶，同時也能為更多的自動化解決方案進行再投資。有了自動裝載、切割、分揀、堆放和機器人折彎技術，我們就有了非常靈活的系統(tǒng)，可以在下班時運行，而且只需很少的監(jiān)督工作。”

精益思維

人們可能會問，還有什么其他因素會促使制造商考慮這類系統(tǒng)呢？利用精益思維，你需要盡可能少地接觸零件，最好是在涉及增值時才接觸零件。人工分揀零件時，沒有任何增值。在系統(tǒng)將切割的板材堆疊起來后，通常需要大約四個手工分揀員來移動零件和材料，而且存在著一定的人員安全風險。

利用自動化零件分揀系統(tǒng)，就能按照下一個操作工序的要求，對零件進行實時分揀和堆放（見圖2）。當分類切割后的零件堆疊完成后，可以立即實現(xiàn)按組或按同類零件移動到下一個操作環(huán)節(jié)。 

圖2：切割后零件的分類和堆放。

通過編程提高效率

正確的編程和控制軟件，能進一步提高設備的加工效率。板材上的程序化浮雕切割，使得切割后的零件可以自由地從板材上分離出來，以便進行零件分類。快速和容易制定的切割計劃，有助于監(jiān)測制造過程的能力提升。能夠在零件層面存儲分類信息是實現(xiàn)這些的關鍵。動態(tài)嵌套（Dynamic nesting）是能夠在減少車間在制品（WIP）的同時進行嵌套的最佳方式。一旦程序被創(chuàng)建，它們能很容易地整合到控制中，并在完成后被監(jiān)控。

由于提高了分類和將零件轉移到下一道工序的效率，制造商可以發(fā)現(xiàn)將折彎自動化與標準折彎相結合的優(yōu)勢。由于同類零件已經(jīng)分類在一起，他們可以充分利用優(yōu)化折彎機的模具設置。

通用零件可以進入機器人折彎單元，而零件系列可以進入標準折彎機，因此，操作員可以同時操作或監(jiān)控幾臺機器。如果一臺標準折彎機位于兩個機器人折彎單元之間，一個操作員就可以在一個班次中管理多個單元。兩種類型的折彎操作都有快速的轉換時間，可以在整個班次中保持流程的連續(xù)性。這允許采用單件流概念，以減少對在制品的存儲需求。

折彎軟件使這一過程變得快速而簡單。零件被離線編程，創(chuàng)建有效的設置表，并為操作員確定工具。Kinney補充說：“這使我們能夠充分利用現(xiàn)有的勞動力。在這種精益思維下，可以同時加工50至100個工件。一個平均的工具設置是3-5分鐘，每班在機器人折彎單元上有5-6次設置。

下一個創(chuàng)新

Kinney一直在尋求下一個創(chuàng)新出口，以進一步提升創(chuàng)造增值過程的能力。例如，他指出，射頻識別（RFID）技術可以在車間內實時跟蹤零件，以在盡量減少零件移動的條件下，將零件運送到下一道工序。隨后，RFID信息還可以用于為車間的自動導引小車（AGV）創(chuàng)建熱圖。

車間內的運輸是另一項非增值支出，可以使用AGV實現(xiàn)自動化。這項技術可以使零件在整個車間內輕松而有針對性地移動，從而提高材料的流動效率并節(jié)省地面空間。

面向未來的再投資

企業(yè)可以通過審查制造過程中的每一個步驟，找到減少非增值時間或過程的方法。從整體上看，可以從大局上看同一過程。每個制造商可以調整流程，以創(chuàng)造一個非常精益的過程，在整個過程中盡可能減少非增值步驟。通過這樣做，你可以從每個操作中獲得最大的收益，使用更少的地面空間和更少的勞動力。所有這些都將創(chuàng)造更快的投資回報，并提升企業(yè)對未來進行再投資的能力。