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从概念到现实:制造技术成为主流

2021 年 12 月 6 日

鲍勃·贝克曼 (Bob Beckmann) 撰写的文章 农业创新杂志.

当亨利福特在大约 100 年前优化他的装配线时,他所做的改变和进步很快就离开了他工厂的四堵墙,成为我们一直在优化的工业革命的燃料。

现在我们看到了由技术驱动的变化。 10 年前梦想的概念如今已成为我们工厂运营的一部分。很难想象我们生活在一个手机的计算能力比阿波罗太空舱还要强大的世界。我们可以使用乔治·杰特森 (George Jetson) 不相信的东西。技术的发展速度让我们大多数人都在追逐而不是跟上步伐。

在技​​术方面,制造业正在经历成长的痛苦。以同样方式运营 70 年的工厂现在被迫适应定制化和即时性的世界。这是一场真正的工业革命,如果历史已经向我们展示了任何东西,更高水平的技术即将在全球范围内实现从大型工厂到中小型工厂的飞跃。

在这里,我们将探讨其中一些技术是什么以及它们是如何使用的。

数字化运营

尽管一些公司仍在使用分类帐和电子表格,但数字趋势是转向可以帮助管理公司运营的强大的 ERP 系统。从原材料到成品的一切都用这些系统组织起来,它们甚至可以用来找出成品的真实成本。

供应链

一个人现在可以在线订购汽车。他们可以输入模型和他们想要的每个选项。他们按下“购买”按钮,公司系统立即开始工作。告别调度员、采购员、计划员和文书工作的日子。现在,数据会立即发送到工厂以及一级和二级供应商,然后返回给客户。生产日期很快得到确认,零件被订购,客户确切地知道他们的新车什么时候到货。他们甚至可以上网并准确查看车辆在生产过程中的位置。

工程/数字化厂房

绘画的日子很快就过去了。现在 CAD 模型在工程部门创建,这些模型用于制造零件。文件被发送到模具制造商——或加工中心或 3D 打印机——然后流程开始。当成品零件到达时,使用相同的模型进行检查(有时使用数字比较激光器完成),组装商在他们的工作站使用屏幕来查看相同的模型,以确保最终零件正确组装。

网络安全

有了所有这些数据,每家公司都需要敏锐地意识到其公司面临的威胁。这不是有人窃取您的生产数据,而是有人窃取了您计算机上最有价值的东西——您的钱。

每家公司都有一份当前(和一些过去)员工的名单。他们有该员工的姓名、地址、电话号码、社会安全号码,很可能还有他们用于直接存款的银行帐号。哦,对坏人来说真是宝藏!

您上一次对系统进行真正的网络安全测试是什么时候?您可能会说您没问题,因为您的计算机装有最新的防病毒软件,但是工厂车间的那台运行 Windows 95 的计算机呢,因为它所连接的机器从未升级过?

3D 打印/增材制造

增材制造 (AM) 技术已经存在了几十年,但仅适用于财力雄厚且长期使用的公司。现在,此类设备的版本可在专卖店或网上购买。它已成为主流,被用于小学。即使在五年前,在制造中使用它也是罕见的,但今天它是制造操作中增长最快的技术升级。原因如下:

降低成本: 由于使用增材制造的零件生产不需要设置和工具成本,因此生产成本仅在零件制造时产生。即使是小批量生产和一次性产品也不会增加成本。此外,为实现最佳功能而设计的系统部件通常可以作为单个部件实现,从而简化组装和质量保证。

轻量化设计: 使用激光烧结工艺的智能制造部件结合了高强度和 40% 至 60% 的重量减轻。材料节省转化为设计和工程方面的更大灵活性。因此,汽车或飞机消耗的燃料显着减少,排放的二氧化碳也更少。

无工具: 3D 打印技术可最大程度地提高生产计划的灵活性。此外,与传统制造操作相比,无需工具的生产过程所需的能源和原材料更少。可以根据需要生产修改零件、升级零件和备件,无需存储。密切关注这个行业。现在正在印刷金属、环氧树脂、塑料、陶瓷甚至食品等新材料。因此,如果您的公司过去采用了这项技术,您可能想看看自您开始阅读本文以来发生了哪些变化!

虚拟现实/增强现实

虚拟现实 (VR),有时也称为增强现实 (AR),正在迅速进入制造环境。这种快速增长应该会促使更多供应商进入该领域,从而降低成本并使技术更容易获得。

VR被定义为“一个三维的、计算机生成的环境,可以被一个人探索和交互。这个人成为这个虚拟世界的一部分,或者沉浸在这个环境中,并且在那里能够操纵物体或执行一系列动作。”

那么VR如何使制造业受益?通过提高工人的安全性、创造更好的产品并为制造商节省资金。原因如下:

改善工人安全。 虽然多年来制造业已经显着改善了其安全计划,但任何伤害或死亡都太多了。 VR 允许工厂经理模拟生产过程和装配线配置,识别潜在的危险情况。虚拟现实还可以让员工沉浸在未来的工作站中,然后捕捉员​​工的动作以评估任务的可行性和熟练程度。汽车巨头福特使用 VR 将员工的受伤率降低了 70%。

创造更好的产品。 VR 使近乎完美的组装成为可能。使用配备摄像头、深度传感器和运动传感器的护目镜将图像放置到真实的工作环境中,工人和工程师可以“看到”正确的部件和有关如何以正确方式组装组件的说明。

节省金钱。 为了获得符合规格的产品,必须创建、测试和重新测试原型。这变得昂贵。使用 VR,制造商无需构建全尺寸模型。使用微软的 VR 技术,工程师可以看到产品设计中涉及的每一件设备,并将它们放在虚拟世界中,然后再真正构建它。这将使每人的培训时间减少 75%,从而节省数百万美元。

协作机器人

随着物联网呈指数级增长,协作机器人在制造周期中变得司空见惯。协作机器人,简称cobot,是与人类在共享物理空间中工作的机器人,允许人类和机器人一起工作。自 2010 年以来,协作机器人越来越受欢迎,并且通常比传统的制造机器人更受欢迎,这些机器人设计用于在与人互动很少或没有互动的隔离区域工作。

当他们的人类同事或任何人接触它们时,它们会停止移动。出于多种原因,预计协作机器人市场将在未来十年内显着增长。所有行业对自动化的需求都在不断增加,尤其是制造业,其中的任务通常是重复的,因此存在受伤的风险。与此同时,协作机器人技术每年都在进步。它们的使用范围更广,价格也更便宜,目前估计每个的平均价格为 24,000 美元。这些下降的价格和增加的功能可能会鼓励过去可能忽视该技术的中小型企业采用协作机器人。

与员工协同工作的机器人可以实现高效、灵活和可靠的生产过程。协作机器人可用于产品组装、产品取放过程、注塑成型、零件放置和质量检查。

它们可以通过提高生产周期的效率和降低受伤风险来特别有助于搬运重物。一些协作机器人设计用于重复性的繁重工作。

机器人和人类如何协同工作的一个突出例子是一项繁重的任务,其中人类将要举起的物体排成一行,然后协作机器人举起。

人类通过定位要提升的物品来降低物品损坏的风险。机器人通过提升来节省人类的疲劳和受伤风险。这种组合降低了成本,通过精度提高了结果,并保持了快节奏的进度。

综上所述

所有这些技术在几年前还只是一个梦想。今天,它们已成为现实,并改变了全球制造的方式。由于预计劳动力将持续短缺,这些进步使公司能够优化生产、提高质量和节省资金,同时吸引喜欢用技术解决问题的劳动力。它们只会帮助您的企业变得更强大。


发表于 2021 年 12 月 6 日

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