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MBFZ Toolcraft GmbH公司利用Visual Components开发出“批量1号”生产线

MBFZ Toolcraft GmbH公司利用Visual Components开发出“批量1号”生产线

案例背景目前市场典型的设备生产需求是小批量品种,一方面希望设备满足更多型号产品的制造,但另一方面又想要低价。而这两个目标又似乎是相互矛盾:客户需求的多样性导致产品差异很大,从而增加了生产的复杂性。这也是目前大规模生产与大规模定制之间的矛盾。大规模定制的趋势不仅在汽车行业中很明显,在家具市场中也是如此。客户有多个种类产品的大规模定制,既要满足个性化需要,又要获得大规模生产的成本优势。对于浴室家具...

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案例背景
目前市场典型的设备生产需求是小批量品种,一方面希望设备满足更多型号产品的制造,但另一方面又想要低价。而这两个目标又似乎是相互矛盾:客户需求的多样性导致产品差异很大,从而增加了生产的复杂性。这也是目前大规模生产与大规模定制之间的矛盾。
大规模定制的趋势不仅在汽车行业中很明显,在家具市场中也是如此。客户有多个种类产品的大规模定制,既要满足个性化需要,又要获得大规模生产的成本优势。对于浴室家具而言尤其如此,浴室家具通常必须安装在狭窄的空间中,并且要提供各种尺寸、材质、颜色等。同时技术参数又增加了另一种复杂性,即洗脸池的数量、形状和大小以及出水管的数量和设计。
针对此类需求制造商如果要依靠原有的生产设施,实现从批量化生产到定制化生产的转变几乎是不可能。但幸运的是,有专门从事此类任务的专家,例如来自德国南部格奥尔根斯格明德的MBFZ Toolcraft GmbH公司。该公司是先进制造和智能制造的技术先驱,例如机器人柔性工作站解决方案交钥匙工程。MBFZ Toolcraft GmbH成立于1989年,获得了多个智能制造卓越奖项。该公司目前拥有大约400名员工。它的客户包括半导体行业、航空航天、医疗技术、光学行业、特种机械以及赛车和汽车行业的市场领导者。

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客户要求:小批量多品种的定制化制造
为了满足越来越多的定制化的市场需求,一家知名的浴室家具制造商要求MBFZ Toolcraft GmbH开发一种用于自动组装浴室家具抽屉的机器人系统。其中抽屉具有各种尺寸,最小的抽屉长170毫米而到最大的抽屉长1450毫米。同时家具制造商还被要求生产各种各样的单品,每种单品的材料和颜色都不相同,几乎每件家具都是定制化产品。在满足客户单品定制需求的条件下,制造商希望借助现代的生产技术,使得客户能够负担得起相关费用,而制造商也可以从中盈利。
在自动化之前,抽屉的组装是用手工工具手工进行的。而新工厂旨在实现两班制自动化生产。新工厂设计成两班制生产,它是为了方便手工流程和使单调的活动自动化。

通过Visual Components规划柔性工厂
根据客户的要求,需要在方案阶段进行可行性研究和可视化。MBFZ Toolcraft GmbH作为Visual Components的合作伙伴,借助Visual Components 3D工厂仿真软件进行定制化抽屉组装生产系统设计、仿真、优化和验证。
在新设计的系统中,将板料放置在传送带上后,通过扫描仪对其进行记录和处理。机器人将各个板料送入自动装配工位,然后将它们通过螺母紧固或压合组装。组装完成后机器人将完全组装好的抽屉放在传送带上实现产品下料,并转运到下一个工位。到下一个工位人工取下抽屉并进行挑选或存放。

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最终MBFZ Toolcraft GmbH公司借助Visual Components平台实现了该抽屉装配定制化之智能工厂的规划,并最终实施、建设和投产。
Visual Components中的工厂组件库加速工厂规划
在工厂规划初期,项目面临诸多的挑战,挑战之一是装配线需要复杂的传感器技术和监控,因为组件必须彼此精确地定位。为了确保系统的完全的灵活性,需要通过同一套机器人夹具系统实现对所有板料的拾取与安装。同时,需要开发全自动组装压力机并将其集成到生产线中。

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规划此类系统通常都是从2D布局开始。基于此布局,将诸如传送带系统、组装压力机、机器人和机器人末端等工厂组件集成到一起,形成一条生产线。在产线搭建过程中,MBFZ Toolcraft GmbH不仅借助了Visual Components提供的标准库,同时添加了一些库中没有的特定机器。针对标准库中没有的组件或设备,可通过现有的CAD模型创建该组件或设备并将其插入库中。而Visual Components支持所有主流CAD系统的模型数据接口,给MBFZ Toolcraft GmbH带来了极大的方便。

Visual Components有助于生产线设计

Visual Components解决方案对本项目的成功完成发挥了关键作用。首先,整个工厂都进行了虚拟仿真验证和可视化,虚拟仿真验证可以确保客户要求的概念和最终方案的可行性。

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在Visual Components中完成虚拟工厂的搭建,同时虚拟工厂的所有设备数据均与真实的设备设计制造数据相同。这样就可以通过对虚拟模型的仿真验证,以确定机器人的可达范围以及所有工作区域的可及性。同时确定组装压机、机器人和传送带安装位置。

使用Visual Components优化生产周期
Visual Components库还包含一些设备的其他重要属性,例如机器人的运动参数,可用于执行精确的时间和运动模拟。因此可以计算虚拟系统的生产节拍,同时也可通过关键参数来优化整个系统节拍。通过这种方式,Toolcraft公司向客户证明该系统带来的经济利益。

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借助Visual Components,不仅可以确定技术可行性并量化经济效益,而且能够通过Visual Components创建的模型对最终用户(家具制造商)进行系统说明和生产培训,让方案沟通与交付变得更加简单和高效。

使用Visual Components实现复杂项目可视化
Bernd Krebs也意识到,即使对于复杂的系统,借助Visual Components解决方案也可以轻松显示并呈现。使得即便是非技术人员也能轻易了解并理解掌握。

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所有参与者的双赢局面
最终,MBFZ Toolcraft GmbH和Visual Components帮助浴室家具制造商在价格合理的情况下实现了小批量多品种定制化需求。在保持相同质量的同时提高了产量,同时将工人从枯燥而单调的任务中解放出来,所有相关人员都是双赢!

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