從工業(yè)機(jī)器人焊接單元到工業(yè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)

1、從工業(yè)機(jī)器人焊接單元到工業(yè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)作者： H.-J. Warnecke, H. Gzik and W. Utner發(fā)表來源：IPA.郵政信箱800469，Nobelstrasse12，D-700斯圖加特80， 德意志聯(lián)邦共和國(guó)在過去的幾年中,我們已經(jīng)在機(jī)器人焊接零件的制造工業(yè)方面目睹了一場(chǎng)轟轟烈烈的高潮，特別是在小型和中型公司。在急劇增加的工業(yè)機(jī)器人柔性自動(dòng)化中，值得注意的是更短的產(chǎn)品周期，縮小批量大小和穩(wěn)步上升的工資成本水平。而到現(xiàn)在為止，單一的工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化焊接制造已普遍應(yīng)用于封閉的工作區(qū)，由操作者進(jìn)行手動(dòng)加載和卸載?，F(xiàn)如今的趨勢(shì)則是發(fā)展能夠被識(shí)別的conwlex系統(tǒng)。通過把集中單

2、獨(dú)的材料和信息流站點(diǎn)聯(lián)系到一起，使得在一個(gè)中心下載和卸載，而且具有一個(gè)集成的存儲(chǔ)設(shè)施成為了可能。一：引言機(jī)器人在應(yīng)用的主要領(lǐng)域使用數(shù)字的調(diào)查結(jié)果說明了圖1和下面圖片的浮現(xiàn)：在德意志聯(lián)邦共和國(guó)的2,458個(gè)單位安裝中最常見的機(jī)器人應(yīng)用是點(diǎn)焊。然而，在高度集中的汽車業(yè)停滯不前的增長(zhǎng)率似乎指向這個(gè)區(qū)域已經(jīng)飽和。相比之下，采用工業(yè)機(jī)器人連續(xù)軌跡的焊接已經(jīng)顯示出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)，自1983年以來，上述所有提到的改進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，特別是進(jìn)一步加強(qiáng)在連續(xù)路徑控制的進(jìn)步，在1,781個(gè)工業(yè)焊接機(jī)器人安裝中，多達(dá)447是去年安裝的。對(duì)比1985年相對(duì)增加了35 ，盡管過去取得的成就指出在沒有傳感器系統(tǒng)的幫助下很難

3、有什么收獲。我們可以預(yù)測(cè)前述的電焊情況可以對(duì)連續(xù)點(diǎn)焊預(yù)期會(huì)有一個(gè)有利的影響。 事實(shí)上，德意志聯(lián)邦共和國(guó)四分之三在焊接作業(yè)屬于電弧焊的范疇推動(dòng)了這種情況的發(fā)生。2 最先進(jìn)的連續(xù)軌跡焊工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人工作站到目前為止執(zhí)行是由一個(gè)非常統(tǒng)一的設(shè)計(jì)區(qū)別。圖2示出工業(yè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。 圖1核心要素是工業(yè)機(jī)器人，它適應(yīng)市場(chǎng)中的各種設(shè)計(jì)類型。有種是建立了自己的連續(xù)路徑焊之一，但是，是垂直鉸接臂機(jī)器人。同時(shí)在高靈敏操作時(shí)，它以較高的速度執(zhí)行動(dòng)作，至少有五個(gè)或者經(jīng)常有六軸聯(lián)動(dòng)，這樣保證有效的進(jìn)行以下上午復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，三維的接縫運(yùn)行，即使指定的指定的焊槍姿態(tài)。截至目前，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)安裝主要是作為獨(dú)立的單

4、位，但是，在最近出現(xiàn)了一個(gè)比較明顯的趨勢(shì)，那就是考慮架空設(shè)備更好地利用工作區(qū)和改進(jìn)接縫處的可訪問性。這樣的調(diào)查由弗勞恩霍夫生產(chǎn)工程研究所和IPA，斯圖加特，1984年執(zhí)行。與此平行，同比增長(zhǎng)是明顯的，在使用移動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人方面（圖4），它基本上用于擴(kuò)大工作范圍。圖3：立式焊接機(jī)器人安裝在德國(guó)的分布 工業(yè)機(jī)器人工作站的第二要素是對(duì)工件定位裝置。最流行的選擇是兩軸裝置，它與數(shù)控配合可以在待加工區(qū)的所有地方進(jìn)行焊接加工。然而，在許多情況下旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有4個(gè)或者8個(gè)位置就足夠（指數(shù)是90或者45）。兩軸設(shè)備的應(yīng)用范圍對(duì)重量的要求比對(duì)工件的尺寸小。因此，特別是在長(zhǎng)工件的情況下，所謂橫向可逆夾具中經(jīng)常采用的

5、工件保持在兩個(gè)面板之間，并通過只有一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 取決于工件的待焊接的范圍內(nèi)，目前這里有兩優(yōu)先的基本布局。第一個(gè)是固定的工業(yè)機(jī)器人由一個(gè)或多個(gè)工作站包圍其工作區(qū)域，它可以達(dá)到其內(nèi)底通過旋轉(zhuǎn)垂直軸。第二個(gè)是帶有跟蹤型結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)器人。在后一種情況下，在最大加工范圍范圍上有較大優(yōu)勢(shì)，特別是在最大可行的工件尺寸和可組合的工作站的數(shù)量上。 通過舉例的方式，圖5示出了幾個(gè)系統(tǒng)的安排，其中的主要區(qū)別特征是站的數(shù)量。單站的解決途徑不受重視是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)上的原因。在這種情況下，有效地利用時(shí)間將大量減少，因?yàn)闀?huì)發(fā)生的所有設(shè)置，裝載和停藥時(shí)間都出現(xiàn)在系統(tǒng)時(shí)間內(nèi)，使它不可能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 可以這么說，有兩個(gè)站作為備選方案1

6、和2的布局表示標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。這里是可能要么加載第二站與各個(gè)部分或在工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)時(shí)間來重新設(shè)置它，即在自動(dòng)焊接周期。這種方法既沒有工業(yè)用機(jī)器人也沒有操作員（在手動(dòng)加載的情況下）具有較長(zhǎng)的等待時(shí)間。但是，這個(gè)一個(gè)前提條件對(duì)焊接，下載，卸載都是有好處的。圖4。安裝在德國(guó)固定式和移動(dòng)式焊接機(jī)器人分布 操作者和工業(yè)機(jī)器人一個(gè)更大的區(qū)別是獲得更多焊接臺(tái)數(shù)量的能力。以此同時(shí)，這也會(huì)使得它可以整合非常不同的布局站，從而提高雙方的短期和長(zhǎng)期的靈活性。 當(dāng)選擇一個(gè)特定的情況下，不僅是技術(shù)最適合的布局，而且也經(jīng)濟(jì)學(xué) - 組織方面必須加以考慮。在此之前的投資，必須有面向?qū)嶋H應(yīng)用和它接受所有附帶條件及其各自的比重帳戶

7、的良好接地規(guī)劃。3 機(jī)器人焊接的發(fā)展趨勢(shì) 對(duì)安裝的焊接機(jī)器人工作站其工件的加工范圍的分析顯示，到目前為止，工業(yè)機(jī)器人的高柔韌性被利用的程度有限。只處理選定的工件的焊接機(jī)歸類為專門焊接機(jī)，它適合加工比較大的批次。用戶選擇焊接機(jī)器人的主要原因不在于他們的靈活性，相比人工焊接，而在于它是否可以在明顯縮短循環(huán)時(shí)間，特別是它可以減少非生產(chǎn)性時(shí)間配額。圖5，焊接機(jī)器人工作站的代替系統(tǒng) 不過，對(duì)于多樣性更大的工件來說這一趨勢(shì)來的比較遲。而在1982年，95的系統(tǒng)都還在處理中小于10個(gè)不同的工件，這一數(shù)字在1984年下降到50以下。在另一方面，用于處理一個(gè)略微更寬范圍的工件的系統(tǒng)的數(shù)量上升的比較多。在1984

8、年首次的應(yīng)用情況下，值得注意是在小和中等大小的批次中已知的焊接數(shù)量超過50的工件的比例。 需要重新設(shè)置這是焊接自動(dòng)化日益重要的一個(gè)問題。取決于的焊接復(fù)雜程度 ，設(shè)置時(shí)間可以快速運(yùn)行到幾個(gè)小時(shí)，特別是在小批量的情下，如果在組織與技術(shù)領(lǐng)域沒有或不恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施，必然的結(jié)果是整個(gè)工廠停工。因此存在的系統(tǒng)的可用性下降如此之低，經(jīng)濟(jì)的制造變得不可能。這絕對(duì)是至關(guān)重要的，因此，要防止這種情況出現(xiàn)。這可以實(shí)現(xiàn)，例如，通過協(xié)調(diào)周期和不同工件的設(shè)置時(shí)間，通過安裝足夠數(shù)量的焊接站和操作人員，這可以很好地看著作為比喻由生產(chǎn)向自動(dòng)化加工的三元電池材料流動(dòng)。后一步是，要求有標(biāo)準(zhǔn)化的輸送輔助工具和自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)，使操作者完

9、全從系統(tǒng)中設(shè)置，加載和撤退行動(dòng)釋放出來。除了減少非生產(chǎn)時(shí)間相應(yīng)配額，中央夾緊的安裝和設(shè)置站空間上與焊接系統(tǒng)分離有助于一個(gè)人文主義的焊工工作環(huán)境。這些自主焊接單元有進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)了。例如，通過將一個(gè)適當(dāng)大小的緩沖器放在信元的前面和的后面，它能夠消除休息時(shí)間以及制造延伸到無人值守的第三個(gè)輪班。另一種為大緩沖區(qū)是有目的設(shè)計(jì)的儲(chǔ)存。在這種情況下焊接單元經(jīng)由調(diào)試線路連接，制造控制中心指定的順序序列直接連接到存儲(chǔ)上。在考慮到有這樣的大容量?jī)?chǔ)存，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作焊接車間是有可能。在鈑金件的預(yù)制生產(chǎn)中，這種儲(chǔ)存到儲(chǔ)存的生產(chǎn)方式已經(jīng)越來越被廣泛的采用。這里的系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，其中，通過數(shù)字控制的剪切機(jī)，沖壓/剪切和彎曲機(jī)

10、的方法，制成的片材金屬部分是自動(dòng)從坯料制造出來的的，并在生產(chǎn)的任何所需的階段中的中間存儲(chǔ)保存。對(duì)于復(fù)雜的焊接部分，特別是生產(chǎn)當(dāng)中，其存儲(chǔ)構(gòu)成一個(gè)相當(dāng)大的問題，這一方面是相當(dāng)有趣的。4 對(duì)柔性焊接的不同定義 從零部件加工生產(chǎn)來定義為最多樣化的靈活的制造工廠。柔性制造單元，柔性制造結(jié)構(gòu)，靈活的傳輸線和柔性制造系統(tǒng)等都成為公認(rèn)的術(shù)語(yǔ)。與工業(yè)機(jī)器人提供了用于在焊接類似發(fā)展的手段作為在制造工廠，即從自主單個(gè)零件到系統(tǒng)的整體。從而從零件加工生產(chǎn)的定義適合于工業(yè)用機(jī)器人的焊接（圖6）。 該“靈活焊接單元”包含一個(gè)或一個(gè)單一的操作數(shù)工業(yè)機(jī)器人，常見的焊接工作站。后者可配備一個(gè)或一個(gè)以上夾具，經(jīng)手動(dòng)或自動(dòng)通過改

11、良的輸送機(jī)帶入工作單元。一個(gè)“柔性焊接傳輸線”包含了幾個(gè)這些焊接的單元，如果有必要，由一個(gè)自動(dòng)化材料流動(dòng)系統(tǒng)的裝置預(yù)先設(shè)定的不變的順序可以進(jìn)一步可以訪問工作站。該“柔性焊接系統(tǒng)”同樣包含幾個(gè)焊接單元，但自動(dòng)化物質(zhì)流系統(tǒng)可以沿著多種途徑傳達(dá)夾具到各個(gè)站，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或不同工件的自動(dòng)處理。通過一個(gè)識(shí)別系統(tǒng)，工件自由地選擇并輸送以任何所需順序，以在那里它們被自動(dòng)夾緊，定位并以必要的焊接程序調(diào)用處理。高水平的自動(dòng)化柔性焊接系統(tǒng)自然要求一個(gè)有效的控制和信息系統(tǒng)。這一點(diǎn)的重要性更加增加了自動(dòng)化生產(chǎn)代替人的實(shí)際生產(chǎn)的過程，從而將人的偶然因數(shù)可能性減少到最低。在現(xiàn)有的焊接單元中這個(gè)緯度必須由生產(chǎn)管理被填充在

12、柔性焊接系統(tǒng)中。要做到這一點(diǎn)上級(jí)信息系統(tǒng)必須完全接管組織控制和監(jiān)測(cè)的制造系統(tǒng)。圖6 ：FWC：“柔性焊接單元”是在一個(gè)工作場(chǎng)所內(nèi)，包含一個(gè)或多個(gè)工業(yè)機(jī)器人 與至少一個(gè)工作站和與至少一個(gè)空間分開的手動(dòng)或自動(dòng)加載和提取站。工作站站的變化是自動(dòng)的，工件可以改變可以手動(dòng)或自動(dòng)。如果有必要，自動(dòng)對(duì)刀或火炬變化的設(shè)備和技術(shù)和幾何形狀監(jiān)視裝置可以被集成。FWT：“柔性焊接輸送線”包含多個(gè)柔性焊接單元，如果有必要， 進(jìn)一步自動(dòng)化工作站（用于切割和非切割加工），這是由一個(gè)根據(jù)線路原理相連的自動(dòng)化的物流系統(tǒng)。一種柔性焊接輸送線能夠處理不同的工件，它通過系統(tǒng)沿著相同的路徑通過的同時(shí)或順序處理的。緩沖器可以被定位在站

13、之間，以補(bǔ)償在周期時(shí)間，設(shè)置時(shí)間或短期故障的差異，以最小化這些參數(shù)對(duì)順序的系統(tǒng)組件的影響。FWS：“柔性焊接系統(tǒng)”包含多個(gè)柔性焊接單元，如果有必要，還手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)工作站（切削或非切削加工），它可以是固定位置或移動(dòng)裝置和由自動(dòng)物料流系統(tǒng)中被鏈接這樣一種方式，同時(shí)對(duì)不同的工件進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)工作加工。工件可以通過在系統(tǒng)中的各種路徑。這使自動(dòng)化的，多級(jí)，多產(chǎn)品制造在一個(gè)單一的柔性制造系統(tǒng)。系統(tǒng)的組件設(shè)置時(shí)間是可以計(jì)算，以允許其他元件的設(shè)置操作過程中不受干擾的工作。此設(shè)置中控制元件有初始化操作的任務(wù)。一方面，這涉及機(jī)器和工業(yè)機(jī)器人，它必須被告知哪些處理的作業(yè)是要連續(xù)進(jìn)行，而在另一方面，它涉及到運(yùn)輸系統(tǒng)

14、，該系統(tǒng)需要的信息在其上工作秩序已被引導(dǎo)到其處理站。適當(dāng)?shù)牟呗员仨毷悄軌蚪鉀Q問題的。例如，如果提出的工作秩序不能由一個(gè)特定的機(jī)器人執(zhí)行時(shí)，它必須存放在提供這種可能性工作站而且包括在隨后的順序規(guī)劃。在這個(gè)領(lǐng)域，生產(chǎn)進(jìn)度的控制數(shù)據(jù)是特別重要的。它通知信息系統(tǒng)指令的處理狀態(tài)（如：未加工的，下一步加工的，以完成的），以及指令在任意時(shí)刻所處的位置。通過自動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集手段，可以將實(shí)際的數(shù)據(jù)與規(guī)定的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，使得在制造過程可以早期識(shí)別故障。與獨(dú)立的單元以及硬件和軟件相互聯(lián)系的獨(dú)立組件相比較，我們?cè)谌嵝院附酉到y(tǒng)安裝之前必須明確最高優(yōu)先級(jí)。5. 柔性焊接概念的規(guī)劃優(yōu)秀機(jī)器人焊接單元的必要前提條件是運(yùn)行

15、的有效性和經(jīng)濟(jì)性，首先是因?yàn)橥顿Y必須以在可接受的成本范圍內(nèi)，其次從手工焊接到工業(yè)機(jī)器人焊接的切換并不必然意味著操作的經(jīng)濟(jì)性。整條生產(chǎn)線的前提條件必須符合以到達(dá)一個(gè)滿意的攤銷期。這些先決條件必須在規(guī)劃階段進(jìn)行調(diào)查，創(chuàng)建。這適用于所有的焊接單元，甚至適應(yīng)復(fù)雜的機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其中必須考慮的物資流，信息流和存儲(chǔ)，此外還有一個(gè)焊接單元的的上級(jí)布局準(zhǔn)則。柔性焊接單元的相對(duì)透明的規(guī)劃程序相比具有以下規(guī)劃的柔性焊接系統(tǒng)的復(fù)雜的過程。機(jī)器人焊接單元的的規(guī)劃布局開始于工件范圍的分析。在這第一個(gè)計(jì)劃步驟中選出在工廠是手工焊接工件的一組工件，他們是能夠共同在柔性焊接單元被處理的工件，即對(duì)自動(dòng)焊接設(shè)備有類似的要求的工

16、件，工件具有的類似要求即：相似的體積和重量，相似的材料厚度和需要類似的夾緊。一個(gè)理想的選擇包含表示不同的設(shè)計(jì)類型的工件，但是它可以在相同的夾具焊接，甚至具有相同的焊接工序（圖7）。最重要的是，當(dāng)切換帶機(jī)器人焊接時(shí)應(yīng)該保證最大的節(jié)約加工時(shí)間.一般來說，復(fù)雜的焊接任務(wù)是由許多短的獨(dú)立焊接單元構(gòu)成。在這種方式中的焊接機(jī)器人和工件定位器的技術(shù)效率得到最佳利用。圖7 ： 一旦一組工件加工的第一步已經(jīng)決定了，規(guī)劃的第二步驟中，可以進(jìn)行與技術(shù)和容量需求方面的判斷。新的生產(chǎn)計(jì)劃的未來用戶必須獲得所有必需的組件的類型和數(shù)量，盡可能詳細(xì)地符合工件的加工要求，以至于最終能夠制訂出焊接電池的替代解決方案。 技術(shù)處理要

17、求保證焊縫的類型和位置，工件的可達(dá)性，個(gè)體的預(yù)制件精度等.總之，從焊接任務(wù)的復(fù)雜性來看，根據(jù)加工的困難程度來制定焊接機(jī)器人的特點(diǎn)。比如：工作區(qū)，數(shù)軸，編程方便，存儲(chǔ)容量控制的存儲(chǔ)器，傳感器的功能等；對(duì)焊接設(shè)備（電源，焊槍，焊接棒），該定位裝置（類型，數(shù)量的軸，控制，等等。），對(duì)夾緊夾具（水平的自動(dòng)化，靈活性），以及對(duì)另外其他部件等等各種不同的要求。 焊接所需要的時(shí)間取決于焊接任務(wù)的范圍，以及焊接點(diǎn)的數(shù)目和所用的焊接方法。從未來用戶的觀點(diǎn)來看，新的制造或焊接時(shí)間的測(cè)定是必不可少的，不僅考慮新的焊接裝置布局的容量，而且，特別最要的是用于估計(jì)操作的經(jīng)濟(jì)性。然而，雖然測(cè)定時(shí)間是比較容易的，例如，對(duì)于車

18、削或銑削，我們可以從切割值及有關(guān)的機(jī)器的性能數(shù)據(jù)來計(jì)算生產(chǎn)時(shí)間。但對(duì)于做同樣工作的工業(yè)機(jī)器人，其焊接次數(shù)較多，時(shí)間的測(cè)定也更加困難。由于焊接時(shí)間取決于一系列相關(guān)的工件，特定的系統(tǒng)和焊接技術(shù)等因素，因此不可能簡(jiǎn)單地從使用相關(guān)因素的手工焊接時(shí)間推斷的工業(yè)機(jī)器人焊接的時(shí)間。 在技術(shù)、所需時(shí)間，設(shè)計(jì)、需要元件，部件的替代品都確定下來之后，布局和工作順序繪制在第三步驟開始進(jìn)行。為了平衡自己與來其他工業(yè)機(jī)器人工作站的能力，在規(guī)劃階段應(yīng)該將一個(gè)現(xiàn)實(shí)的可用性設(shè)置為基礎(chǔ)權(quán)利級(jí)別。根據(jù)圖8，下列時(shí)間是有必要扣除的：可計(jì)算維護(hù)時(shí)間，非可計(jì)算的維護(hù)時(shí)間，目標(biāo)時(shí)間，停機(jī)時(shí)間時(shí)。這樣做是為了能夠在有效的利用時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)

19、。 可計(jì)算的維修時(shí)間包括所有可預(yù)見的進(jìn)行維修，檢查的時(shí)間配額等，這是由制造商規(guī)定。大約2的目標(biāo)時(shí)間可以設(shè)置為一個(gè)引導(dǎo)值。非可計(jì)算的時(shí)間包過故障單元引起的任何部件發(fā)生故障的時(shí)間?；旧线@個(gè)時(shí)間配額是由制造商決定的。 （ 圖8：機(jī)器人焊接系統(tǒng)的桑基能量分流圖）安裝計(jì)劃表明約3%的目標(biāo)時(shí)間為可接受的指導(dǎo)價(jià)值。用戶的直接影響下的其他故障，其中那些組織，相關(guān)工作人員，處理和預(yù)制，構(gòu)成規(guī)劃容量最大的不確定因素。用合適的方法可以獲得較低的時(shí)間配額（約5%）；然而，由于不利的條件下，特別是在開始階段，毫無征兆的出現(xiàn)問題并不罕見。一個(gè)現(xiàn)實(shí)的停工實(shí)用計(jì)算計(jì)劃期定額大約是15%的目標(biāo)時(shí)間。整體的利用系數(shù)設(shè)為0.8。

20、 第四個(gè)也是最后的規(guī)劃步驟包括評(píng)估公司特定目標(biāo)替代品的前景。那些符合客戶要求并且在原理上可行的概念并不一定就能夠使用真正的安裝。出來成本的差異外這里還存在著不可忽視的性能上的差異，這使得對(duì)不同的解決方案進(jìn)行評(píng)估變得困難。 當(dāng)然，可以評(píng)估的替代品沒有剛性方案，因?yàn)椴煌膬?yōu)先級(jí)和目標(biāo)不僅適用于每個(gè)工件范圍，而且適用于每個(gè)用戶的公司。正是這個(gè)原因，錯(cuò)誤的決定也可能會(huì)發(fā)生，如果已經(jīng)設(shè)置了在其他工廠系統(tǒng)作為定向的唯一點(diǎn)。如果需要的話，這可以是一個(gè)輔助決策，但從來沒有作為決定的完整的依據(jù)。在文獻(xiàn)中描述的程序分析是一種幫助我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)客觀的價(jià)格/性能比的方法。 相比以上描述的程序，一個(gè)機(jī)器人焊接單元的設(shè)計(jì)，

21、對(duì)柔性焊接系統(tǒng)的計(jì)劃處于一個(gè)明顯更高的水平。原因不僅在于一個(gè)焊接系統(tǒng)能夠能夠適應(yīng)一系列不同的焊接機(jī)器人對(duì)應(yīng)的廣闊的工件焊接范圍，也在于需要對(duì)采取的材料和信息流的系統(tǒng)和中央夾緊和儲(chǔ)存區(qū)進(jìn)行更多的考慮。 根據(jù)上述定義，柔性工業(yè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)由幾個(gè)相同或不同的柔性焊接單元通過信息流聯(lián)系起來。對(duì)于加工工件的范圍，這意味著有不同的焊接要求的工件在有不同焊接能力的工作站點(diǎn)進(jìn)行，或使工件依次調(diào)用焊接工作站點(diǎn)和各自的焊接任務(wù)總是在對(duì)應(yīng)最佳的加工流程。通過使用者焊接站點(diǎn)可以具有不同的功能，例如，不同尺寸的機(jī)器人，通過焊接設(shè)備的運(yùn)動(dòng)與不同的功率可以使得工件定位具有不同的自由度，等等（圖9）。圖9。工業(yè)機(jī)器人焊接的

22、概念分類標(biāo)準(zhǔn)范例。 圖10描述了一個(gè)用于加工氣缸頭的柔性制造系統(tǒng)，類似的一些系統(tǒng)已經(jīng)安裝了。本系統(tǒng)采用的各種單軸和多軸機(jī)床概念，這取決于是否可以不同的方法將工件的加工要求全部加工出來。該焊接制造系統(tǒng)的構(gòu)思是由圖11中的圖畫呈現(xiàn)出來的，即它是通過使用不同的工作站來提高系統(tǒng)的技術(shù)能力，而不是相同工作站站來提高時(shí)間的能力。 為了獲得一個(gè)具有這么多工作站的復(fù)雜的焊接系統(tǒng)的最優(yōu)布局我們必須在廣泛的產(chǎn)品范圍內(nèi)對(duì)工件進(jìn)行詳細(xì)的分析。我們要求從這個(gè)分析中得到必要的需求，這樣才能確定所有必要的系統(tǒng)組件。該物流系統(tǒng)的工作原理是焊接工件夾緊在輸送托盤，由一個(gè)夾緊輸送裝置運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)工作站，例如，輥式輸送機(jī)，電感引導(dǎo)工

23、業(yè)車輛，軌道機(jī)動(dòng)車輛或類似的解決方案。 物質(zhì)流系統(tǒng)的例子突出了規(guī)劃工作。為了能夠作出對(duì)投資的規(guī)模和對(duì)可能需要資金的優(yōu)質(zhì)報(bào)表，所以運(yùn)輸托盤，夾具，車輛等的數(shù)量必須精確地預(yù)先確定。系統(tǒng)利用率也直接依賴于材料的流動(dòng)系統(tǒng)中與存儲(chǔ)和緩沖設(shè)備一起使用時(shí)的效率。此外，該系統(tǒng)的總利用率與經(jīng)濟(jì)性是受各工作站之間平衡能力影響的。 鑒于這樣一個(gè)復(fù)雜的制造系統(tǒng)，對(duì)各類物質(zhì)流概念進(jìn)行評(píng)估的唯一可行幫助就是對(duì)其進(jìn)行模擬。在早期規(guī)劃階段采用有效的模擬，它有可能是有理有據(jù)的，為設(shè)計(jì)變量尋找定量決策，在制定一個(gè)粗略的概念，并在詳細(xì)的規(guī)劃和生產(chǎn)測(cè)序的優(yōu)化 制造特征參數(shù)如生產(chǎn)速率，焊接站的負(fù)載能力，處理時(shí)間和運(yùn)輸強(qiáng)度被用來評(píng)估可以

24、揭示布局中的薄弱環(huán)節(jié)和瓶頸。舉例來說，圖12顯示了當(dāng)一個(gè)現(xiàn)成的應(yīng)急策略在運(yùn)行時(shí)，圖10中的制造系統(tǒng)的工作站5進(jìn)行一個(gè)持續(xù)30分鐘模擬故障對(duì)其他工作站利用率的影響。由于在運(yùn)輸貨盤的堆積效應(yīng)， “抑制”緊急戰(zhàn)略使所有工作站點(diǎn)在30個(gè)時(shí)間單位后進(jìn)入停滯狀態(tài)，而在第二個(gè)策略， “自由通行”的情況下，當(dāng)廢品傳送到廢品站后至少部分工件可以直接被傳送走進(jìn)行處理。 計(jì)劃工作的上級(jí)的信息系統(tǒng)是不能被忽視的,因?yàn)樗鼞?yīng)對(duì)多種多樣的任務(wù)。它們包括,例如,所有可用的工作訂單和分配的管理機(jī)和工作站、件號(hào)等經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的收集,實(shí)時(shí)時(shí)間和生產(chǎn)條件,減少休息和停頓時(shí)間,所有存儲(chǔ)設(shè)備的管理和存儲(chǔ)位置,故障的發(fā)現(xiàn)和糾正的診斷系統(tǒng),和自

25、動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量。 從一開始就建立這個(gè)改進(jìn)系統(tǒng)我們就要特別注意的是總是使用標(biāo)準(zhǔn)組件,比如,例如,處理器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其它外圍單位必須兼容，能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口互相溝通。這保證了模塊化的信息系統(tǒng)，逐步累積的硬件和軟件控制范圍是可能的并行擴(kuò)展的生產(chǎn)區(qū)域。一個(gè)開放式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口的另一優(yōu)點(diǎn)是集成采用最適合的問題的解決方案。透明設(shè)計(jì)的用戶面用于呈現(xiàn)選擇每一種情況下的組件和不同制造商的模塊，呈現(xiàn)制造業(yè)和系統(tǒng)的選擇，各種級(jí)別的，用于控制材料流動(dòng)的干預(yù)選項(xiàng)和診斷支持，允許操作者/設(shè)備相互作用，以適應(yīng)不同能力的操作人員，這同樣是系統(tǒng)的一個(gè)重要的要求。 總體上可以說，為了到達(dá)一個(gè)高效，并且在一個(gè)靈活的焊接系統(tǒng)相同的經(jīng)濟(jì)的解決方案，有必要進(jìn)行系統(tǒng)的具體組成部分的研究，超過正常的計(jì)劃數(shù)量，即詳細(xì)研究。物質(zhì)流