利用3D运动学仿真推进先进制造工程

利用3D运动学(现实世界)仿真进行制造工程

Futura Automation使命始终是：“通过实施IIOT和机器人解决方案，就工业4.0优势为北美制造商提供咨询和支持。” Futura Automation咨询团队背景经验多元。团队拥有化学、电气、制造、机械、控制工程以及物理、数学、计算机科学等领域学位工程师，部分具高级学位。多人具备机器人编程应用经验，以及IT、ERP、MES、电子电机驱动、运动和可编程控制经验。我们装备完善，可协助客户先进制造设计需求。

客户目标：

Futura Automation客户寻求制造运营质量和生产力改进以满足企业目标。当前及近未来劳动力短缺下，自动化和机器人日益被视为降低成本、提高生产力答案。但机器人不能直接替代所有人工。通常必须为机器人简化任务，因其缺乏人类操作员智能、判断、创新和灵巧性。Futura Automation将结合客户KPI(关键绩效指标)驱动满足那些KPI的解决方案。

解决方案：

最理想是Futura Automation早期介入制造工艺设计，帮助客户重新构想流程使其更高效有效。改进制造实践关键在于现实世界仿真，以便在虚拟世界测试各种方案功效。Futura Automation与合作伙伴OCTOPUZ仿真软件可为所有类型制造设备提供此类运动学(现实世界)仿真，深度至机床和机器人编程层面。我们能识别维持系统内各制造工艺间关系的解决方案。方案必须准确仿真系统内产能和瓶颈，以“运动学”准确方式考虑设备产品质量和物理现实约束。方案还必须展示对各制造子系统变更如何影响整体制造运营。

实施

制造优化需完整分析整个现有制造流程，并通过改变制造工艺、工作流、厂房布局、机械及实施IIOT、自动化和机器人重新构想流程改进。以下是稳健解决方案所需关键方面：

制造优化解决方案应交付什么？

• 物流：组件如何从生产商进入制造设施，成品如何流出？
• 仓储：组件如何在设施存储以最小化搬运和运输时间？
• 物料搬运：物料如何从仓储输送至生产区，地面或空中输送、叉车或自主车辆？
• 组件装配：如何以最少人工装配检测组件，满足生产力和质量设计制造要求？
• 组件精加工：组装产品如何喷漆、抛光或精加工(若非装配前完成)？
• 末端包装：成品如何装箱、装盘、托盘、打带或缠绕膜包装发货？
• 人力资源：执行方案所需人员配置水平、资质、培训和设备技术？
• 库存：基于历史实时数据优化库存分析，减少库存不失去产品变更或定制支持
• 订单管理：优化制造解决方案排程和排序，最小化设置换型时间
• 仿真如何可视化并向所有利益相关者沟通？
• 流程工作流变更如何评估并实施？
• 哪些信息技术(IT)系统将制造流程和各子流程连接至前台(ERP)系统？

优化制造流程KPI

整体制造运营中存在多个潜在竞争目标，必须确保每个单独KPI或目标贡献整体制造效率。以下是运动学仿真解决方案可交付的潜在制造改进机会：

• 库存利用率分析
• OEE或资源分配
• 人力分配或生产力分析
• 物料流动与限制
• 设备正常运行时间和维护计划
• 工厂产能分析和扩产规划
• 质量控制目标；即“6 Sigma”
• 工厂绩效可视化；即仪表盘
• 制造升级和设备采购ROI仿真
• 人力资源劳动绩效跟踪培训
• 排程和生产平衡

致力于运营改进时，衡量一替代方案与另一或一组替代方案间权衡很重要。可用电子表格等静态分析工具完成。但此类“单态”工具无法考虑大多数制造运营中典型的相互关联制造流程、人员、材料、设备和系统动态。

解决方案 — 运动学仿真

运动学仿真不仅允许分析各种生产场景和设备类型以在采购安装前测试最优性能。广泛场景可在几天或几周内开发测试，而非静态工程、设备评估采购、部署培训数月或数年。这允许用户与虚拟环境交互，“即时”测试布局、流程、人员、设备、自动化实施、计划、库存选项、排序模式等几乎任何可能对运营产生积极影响的变更，无需在实时环境测试变更的风险和成本。运动学仿真允许用户实时查看变化，节省时间金钱。主动预测未来事件允许用户自由尝试不同场景，促进主动和经济有利决策。

OCTOPUZ是适合任何路径敏感应用的智能离线机器人编程和#运动学仿真软件。超越运动学仿真，OCTOPUZ通过结合机器人离线编程与制造流程仿真采取革命性机器人编程方法。OCTOPUZ为任何机器人或制造仿真挑战提供主流、通用、强大、有效解决方案。

仿真模型构建：

通常从任意数量CAD开发工具导入2D或3D CAD布局到模型以可视化劳动力和工作流。然后将工艺、连接/输送机、行程路径和其他定义数据输入模型。模型图形化构建，无需编写代码。这是传统和运动学仿真环境重要区别。定义计划、序列、工艺等历史上手动完成。随技术进步和全球劳动力成本竞争加剧，与ERP订单录入(需求)系统实时交互输入产品组合、路由等相关数据到生产模型微调流程变得愈发重要。仿真允许“蒙特卡洛”预测测试多种生产解决方案，包括设备增减迁移。主动预测允许用户基于实际收集输入数据和预测数据查看预测场景。用户能在模型运行时交互，节省时间即时反馈。用户可利用此信息更好理解可能结果、变更优劣势，最终选择最合逻辑、高效、可行、经济有利的行动方案。集成优化分析、2D和3D可视化使运动学仿真解决方案成为客户制造优化需求理想选择。

效益：

运动学仿真通过集成报告和场景分析即时提供攻克点效率增益反馈，以及变化如何贯穿整个系统传播。Simcad允许用户基于需求变化制定运营增减策略、应对计划内外供应中断、产品组合变化如何影响整体运营。此外，运动学仿真在虚拟环境允许多重系统变更，用户无需试错巨大成本或冗长耗时Excel表格等过程。运动学仿真允许用户检查设定最优计划、获取实时更新增强生产力控制、演练“假设”场景优化资源、设备、计划和生产。运动学仿真允许用户维持制造全程关系，更好理解不同变化如何影响整个系统。用户还可分析自动化与人工基于效率可能差异。建立最佳生产路径以提高生产力、减少非增值时间。通过Futura Automation和OCTOPUZ运动学仿真环境，所有这些及更多可在Futura Automation指导下完成。

结论

运动学仿真是理解当前制造约束、识别机械和工艺变化影响、可视化和沟通从当前到未来制造环境迁移影响的可行准确工具。

运动学仿真环境优势与效益

• Futura Automation提供高素质经验丰富工程专业团队协助开发制造流程仿真细节
• Futura Automation提供资源阵列协助财务和运营决策
• Futura Automation可通过Tulip Interfaces实施IOT和集成MES系统补充自动化制造环境
• OCTOPUZ包含含200万+机器人、机械、工具模型组件CAD库，可快速导入并启用运动学进行流程仿真
• OCTOPUZ提供
  • 与外部数据源实时连接确保计算准确
  • 制造设备和系统流程交互式“即时”变更
  • 主流品牌机器人原生语言编程并可下载至实体机器人
  • 实时互联网更新用于虚拟工程评审会议
  • 生产预测动态精益分析

制造建模运动学仿真是未来。Futura Automation是您训练有素、高能力工程合作伙伴，指引您通往此未来，协助制造环境各方面含流程成本核算和财务回报方面。