先进机器人：为工业制造带来更大灵活性

西门子Rahav Madvil和Noam Ribon探讨先进机器人在工业制造中的崛起……

定制化和灵活性是当今工业制造最热门的两个词。客户想要专属定制产品，无论是印有名字的个性化须后水、仅含所需功能的车辆、还是搭载最新5G射频天线的新手机。所有定制化指向一个结论——制造业正向高混合生产迈进，以极小批量生产数百万种不同产品。

同时，今天许多产品过于复杂，单靠成熟自动化技术无法应对，迫使制造商用人工手工装配补充传统机器人。人因能极快理解并应对流程变化而被重视。但若这种灵活性包含在自动化流程中呢？

灵活自动化（甚至自主）生产系统是许多制造商渴望的圣杯，旨在克服产品复杂性增长挑战，同时满足更大定制化需求。从一种产品快速切换到另一种的能力，将成为通往批量为一、高度可定制明天产品之路上企业的决定性特征。

小批量本身非问题，但现有生产流程不易适应，除非在日益复杂的基础设施上大量投资。为避免指数级投资问题——可能解决也可能不解决——许多企业寻求更灵活生产方法。制造商如何在最小化生产线间变更前提下高效生产多产品？

先进机器人是答案，许多公司已踏上采用之路。

先进机器人之旅

许多工厂依赖传送带网络运输从原料到成品一切。但这些网络未设计为处理数千种不同产品去往多产品制造过程中不断变化的位置。如果传送系统能变呢？或许改变路径避开工厂拥堵区？或改变目的地将工件送至最优加工站？

这些是先进机器人配合自动导引车（AGV）和自主移动机器人（AMR）及先进软件、解决方案和应用开发平台解决的问题。

通常，使用机器人目标是相对轻松将物料从A点送至B点。但不仅仅是引入AGV或AMR到设施那么简单。投资价值很大部分来自先进机器人技术的优化和协调。经验上，帮助公司将先进机器人采纳进制造流程是四阶段旅程。

第一阶段即入门阶段，以固定自动化机器人或类似技术为特征，大多数运营手工编程。所有流程规划由人完成，可能借助软件，任务再分配给特定机器人在特定位置和时间运行。此法在大批量生产、生产线变更保持最小时效果好。因机器人每个动作在此阶段显式指定，变更需要时机器人必须下线手工重编程。这负面影响生产时间。

第二阶段为熟手阶段，是当今工业制造商最常见阶段。以数字孪生用于完整系统验证和整条生产线控制算法构建为特征。利用制造数字孪生提供深度洞见，通过模拟整个设施指导后续阶段推进。此阶段可通过并发更新运行在同一可编程逻辑控制器上的多台机器人，减少车间停机，实现显著生产力提升。

进入第三先锋阶段，制造商可开始自动化更多生产流程。基于从数字孪生学到的洞见并结合IoT传感器反馈增强，可为全厂机器人实施基于任务的编程。这大幅减少为适应设计或流程变更编程机器人所需时间。简单指令可基于物理环境与数字孪生间闭环校准自动调整机器人。

最终阶段称远见阶段，先进机器人举措高度自主，交付机器人近乎完全自主。这也是AGV和AMR高度有效阶段，以先进移动机器人替代静态传送带和线性流程路径。现在生产变更几乎如输入所需产品数量和变体数那样简单。系统将据此确定生产期望批次的最优路径。

软件现在决定从B储藏室需要多少零件、哪个加工站能最快增产该批次。若首选因维护停机，次优选项是什么。局限不止于厂墙内。效益延伸至供应商和分销商，帮助为工厂产生最高效工作负载。

远见阶段因完整工厂仿真成为实施AGV和AMR最优点。但先进机器人可在早期阶段引入执行比生产调度简单的任务。一些公司采用AGV和AMR作为仓库半自主拣选车，机器人跟随并协助人工工人。

取决于工厂运行方式，有近乎无限方式优化设施。这就是为何投资综合数字孪生对此旅程如此重要。它允许更深洞见工厂运行，帮助自信投资业务未来。先进机器人是西门子Xcelerator软件、解决方案和应用开发平台组成部分，工业制造领域今迎明。

作者：Rahav Madvil，西门子数字化工业软件仿真产品经理；Noam Ribon，西门子数字化工业软件高级业务顾问。