自动化国家：减少制造中的设置和重复性压力工作

正在寻找新的方法来提升您商店的产量？自动化可能是一个力量倍增器。它还可以让您最有经验和雄心勃勃的机械师腾出时间来指导、学习新系统和提升机器编程技能。它还可以帮助降低保险费。

在车间自动化许多功能的用例与大型汽车厂或其他大批量制造设施有很大不同。但是自动化可以 回报积极且富有成效的成果，有助于为各种规模的商店简化可重复且耗时的任务。

机器人和协作机器人的正确应用是什么？哪些技术可以使质量检查更接近流程？店主和制造运营经理应该把重点放在哪里？

我们探讨了当今制造商在自动化方面取得成功的一些方式，以及您在规划变革时需要了解的内容。

制造业自动化让工人有时间并帮助商店保持竞争力

制造业的人才紧缩是真实的。今天的制造能力需求大于劳动力供应，而且预计还会增加。德勤与制造研究所 2018 年的一项研究发现，到 2028 年，技能缺口可能导致估计有 240 万个职位空缺，潜在的经济影响为 2.5 万亿美元。

“情况并没有好转，” Kilgore Manufacturing 的所有者 John Hicks 在一篇文章中谈到他的公司所看到的技能增量时解释道。

加工车间可能会发现很难与更大的机械车间竞争更有经验和更昂贵的人才。但理论上，自动化可以通过减少最死记硬背的手动任务来减少技能短缺的影响，并尽可能提高机器与人的比例。

一个机器人通常可以管理多台机器。在某些情况下，一个操作员可以管理多个机器人——每个机器人一次可以处理多台机器。

自动化集成商 Acieta 的运营副总裁 Steve Alexander 在 SME 文章“自动化作业车间？你打赌！”

视频：了解 Augustine Die &Mold 如何使用自动化来增强其流程并帮助管理技能增量。

车间自动化的主要用例：转换

自动化没有魔杖。管理自动化系统也有不同的新技能——包括不同的软件、传感器和安全性。通常，自动化最有效的用途是专注于零件前后的转换和设置活动。

“最适合车间需求的自动化不仅强调快速和简单的设置，并将工作转换时间减少到 15 分钟或更短，而且还可以适应从一种机器类型到另一种机器的使用，特别是对于转换任务，”Production Machining 主编 Chris Felix 在文章“作业车间自动化：快速、简单和敏捷”中写道。

经验丰富的机械师可能会喜欢花更少的时间在转换和加载毛坯上，而将更多的时间集中在完成大型工作和解决精密制造问题上。

2018 年，Hicks of Kilgore Manufacturing 使用了一个自动化制造单元，该单元每天运行 8 小时无人看管，并帮助每周运送 3,500 个法兰零件，但仅限于一个零件。为了帮助更高级的机械师变得更加自动化并腾出时间，Hicks 添加了负载辅助机器。

负载系统将机械臂连接到转盘，用于在单个工作负载单元内暂存工件，该工作单元可以放置在任何 CNC 车床或铣床旁边并重新定位。

希克斯概述了自动化程度的提高如何产生影响，包括：

• 从 Kilgore 的现有客户群中获得更多工作。
• 在紧凑的车间节省重要空间。
• 看到零件质量有所提高，因为机械师有更多时间花在质量检查上。

从竞争性投标中赢得更多业务的能力与更可预测的机器调度不同。

如何在制造中实现自动化：零件数量很重要

自动化会在零件数量变化很大的环境中工作吗？ SME 的 Ed Sinkora 认为，它可以。

想象一个中等批量的零件制造环境场景，每周发生几次转换。 Methods Machine Tools 自动化经理 John Lucier 在一篇 SME 文章中解释说：“通过适当的规划，可以在有人值班时更换一个单元，从而在下一个班次中实现大量无人值守的生产。”

SME 表示，机器人所需的速度将取决于“所生产零件的加工周期时间”。循环时间越短，机器人需要的速度越快，一台机器人支持多台机器的可能性就越小。”

但是，Lucier 解释说，数量较少的商店也可以成为自动化的良好候选者。

“最重要的考虑是减少转换时间，甚至完全消除设置时间。人们被周期时间和装载/卸载时间所困扰，但如果您的产量如此之低，以至于您有一半的时间都花在了转换上，那么攻击转换时间，即使以周期时间为代价，也可能是有意义的，”Lucier 说.

设置基本上可以通过自动化来消除。可以对机器人进行编程，以更改其自己的臂端工具和机器中的工件夹具，或从旋转木马装载托盘“无论正在生产的零件如何，无需更换机器人工具或编写不同的装载/卸载动作不同部位。”

还有许多其他重要的工具、夹紧和零件稳定性领域需要评估，包括工件夹持、量具、循环时间、臂端工具、无人值守过程和熄灯加工。

自动化和工件夹持

“如果工件需要在卡盘或夹具中定位，或者需要根据第一次操作中创建的特征在二次操作中对齐，则可能需要视觉系统或接触式探针来完成任务，”Felix 写道。 “工件夹持解决方案的设计还必须允许在装载和卸载时在臂端工具和夹具之间留出适当的间隙。”

自动化和计量

“如果非自动化过程需要操作员在加工期间或之后测量工件，则应考虑自动化测量过程，”Felix 解释说。 “有几个过程中或后处理选项可供选择，包括接触式探针、定期工件校准，甚至使用后处理量具或坐标测量机。”

自动化和周期时间

在考虑使流程自动化时，“周期时间将决定用于完成工件的队列表和进料/出料输送机的容量/大小，”Felix 写道。

需要对周期时间进行排序，以协调“机器人/自动化所需的任务，例如装载到量具、协调测量机、清洗站或翻转站”或管理托盘。

使用自动化改善工作场所安全和工人健康

工人健康和车间安全不是制造商投资自动化的主要原因，但他们是受益者。腕管综合症在制造业工作中并不少见。

“当这个过程每天重复数百次时，像将零件装入车床卡盘这样简单的事情很快就会对操作员造成重复性压力伤害。在损失时间和索赔之间，这些伤害每年给公司造成数十亿美元的损失，”Alexander 解释道。

在制造工作的一些领域，自动化已经改善或消除了危险工作，并有助于减少不安全的环境。一是举起和移动重物。另一种是密切接触化学品、颗粒物和极端温度，Seagrams 和 General Mills 的高级制造负责人、前工厂主管和系统工程师 Jim Vinoski 在福布斯的一篇文章中解释道。

“背部受伤是制造业工作中最常见的一种，而这些活动是一个关键因素。自动化解决方案包括机器人取放系统、自动码垛机、真空提升系统等，”Vinoski 写道。

“如今，让工人举起超过 50 磅的重量是不寻常的，而对于重复性举重来说，即使是这样的重量也越来越少了。”

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