设计自动化系统的精益是当今工程师所面临的最大挑战之一。设计精益，机器人装配系统时，工程师应考虑以下因素：
- 允许废品率。
- 输送机和其他运输要求。
- 按站或操作要求的循环时间。
- 设备可靠性和停机统计。
- 灵活性要求。
- 人机界面要求。
- 产品生命周期。
- 自动化要求。（将自动化的过程有多大，手动完成多少？）
- 生产速度。
- 处理要求。
- 维护要求。
- 修复设备的时间。
- 可用的地板空间。
- 安全标准和人体工程学指南。
- 产品变体的数量。
传统的装配线被设计成人与机器之间的有效协作。虽然机器(包括机器人)可以通过编程实现最佳性能，但人却不能。在设计精益机器人工作单元时，工程师必须考虑“人的变量”，确保生产线上的每个工位都能保持一致的性能。
最重要的是，必须通过投资回报率（ROI）分析证明机器人的使用是合理的。机器人可以显著提高制造环境中的投资回报率，特别是当它们用于支持精益计划时，但同样，规划至关重要。机器人必须融入到一个整体的精益环境中，以获得预期的结果。
精益系统中的机器人
在机器人出现之前，材料搬运和机器护理都是纯手工的工作。操作员将材料从一个夹具或机器运输到下一个夹具或机器，等待设备完成其任务，然后将零件重新定位到另一个工具或工艺夹具。通常需要几个操作员。如今，这些劳动密集型任务通常使用机器人来完成，尤其是在要求高速度和高精度的操作中。
机器人也在包装线上发挥作用。例如，食品制造商越来越多地使用机器人来处理其所有后端流程。机器人从输送机上拣货物并将其放入包装中。另一个机器人将包裹放入箱子中，第三个机器人将箱子准确地放在托盘上。
机器人的固有灵活性使食品制造商能够满足客户需求各种各样的需求。例如，沃尔玛可以具有与Costco或Kroger的不同的包装和码垛需求。通过机器人，可以自动挑选，打包和丢包，以满足每个客户的要求。
机器人如何使这些应用变得精简?首先，运营商无需等待时间。物料搬运机器人可以设置为多任务，在操作之间执行额外的处理步骤。
机器人的停机时间可以忽略不计。与人工操作相比，机器人的生产损失有限，而人工操作往往容易出错，生产速度也不一致。
与人工劳动相比，机器人的操作较低 - 特别是当需要加班时。当产品需求很高时，可以快速实现机器人的投资商。
机器人能够完成高度精确、高度可重复的任务。一旦应用得到优化，机器人产生的废料很少或没有。
机器人不会感到疲劳。其性能不会受到高温、灰尘、湿度和其他具有挑战性的工作环境的影响。
多种应用，一个机器人
当将机器人整合到精益环境中时，工程师应该在给定的楼层空间内尽可能多地整合操作。
标准机器人具有安装在单个臂上的单个工具，比人类劳动力更有效，但由于缺乏灵活性而限制。今天的机器人可以合并工具变换器，因此机器人可以处理多个任务。使用一个能够执行多种功能的机器人，制造商将看到改进的利用率和更快的投资回报率。
在压铸行业中，机器人通常用于物料搬运，去进，以及去毛刺和磨削。
在汽车车身生产线上，机器人通常用于材料处理、焊接和密封胶应用。需要执行多种功能的机器人配备了工具更换器，这样它们就可以在飞行中更换末端执行器。将机器人安装到伺服驱动的线性轴上，可以让一个机器人处理多台机器或在超大的组件上工作。
虽然单臂机器人主宰着当今的制造业，但在不久的将来，多臂机器人将成为常态。
机器人与视觉
视觉技术和机器人是天生的一对。视觉系统通常用于允许机器人根据视觉生成的制导信息改变其运动目标。
曾经被人民专门处理的，所需的视觉区别和决定所需的操作（如机架和拆卸零件，部分检查）。通过视觉指导，可以通过具有更好的一致性，准确性，可重复性和速度的机器人来执行相同的任务。配备视觉的机器人还可以减少整理操作中的缺陷和废料，例如布线，研磨和密封。
在检测领域，机器人在柔性测量系统中被大量使用。配备视觉摄像机的机器人可以从多个位置收集信息，大大减少了检查部件所需的摄像机和固定装置的数量。
协调运动
机器人技术的最新趋势是协调运动。在这种系统中，两个或多个机器人由一个控制器控制。该控制器使机器人之间易于通信，因此它们可以同时在单个大部件上执行协调操作。协调机器人的运动可以显著减少制造过程中浪费的时间。
在汽车工业中，车顶装配现在通常是由一个机器人抓住车顶，而其他机器人则将其焊接到车身上。机器人也被用来在组装站之间转移部件，而不是在专用设备之间，如穿梭车或升降机和搬运系统。
几乎每个装配厂都需要定制工具。如果装配过程允许稍微降低结构精度，则可以使用机器人代替硬工具。带有对接末端效应器或“geo末端效应器”的机器人减少了对定制工具的需求，并提供了更大的灵活性，同时保持了显著的高精度和强度。
机器人和循环时间
大型装配工厂通常有数百个机器人进行材料搬运、机器抚育、焊接、精加工、喷漆和其他操作。这些应用程序中的任何一个运动浪费都可能导致周期时间问题，造成瓶颈和生产损失。糟糕的路径规划也会导致质量问题。
优化机器人工作单元的周期时间对于精益制造至关重要。一些常见的周期时间问题包括：
- 缺乏部分库存。
- 不安全的工作环境，导致工人在与机器人近距离工作时减速。
- 设备设计不佳，导致频繁停机。
- 人机界面差。
- 软件和控制工程不佳，导致I / O效率低下和设备之间的沟通。
- 在系统集成之前对机器人操作进行详细的规划，对控制设备和劳动力成本大有帮助。
工作场所安全和机器人
大多数生产操作都有一定程度的伤害风险。使用机器人实现流程自动化的主要原因之一是提高工作场所的安全性。高风险的工作，如从快速移动的压力机中卸下零件或处理熔化的金属，绝对不适合人。在这些情况下，机器人在降低受伤或死亡风险方面发挥了不可估量的作用。
一个不安全的工作场所导致恐惧驱动的人类低效率，降低的产量，更高的保险和工人的补偿成本以及高员工营业额。相反，安全的工作场所提高士气，提高员工保留，降低成本。
机器人可以通过执行人类不安全的任务来使工作环境更安全，但机器人本身可能是不安全的。例如，如果机器人单元没有正确保护，则由于害怕伤害，运营商可能需要更长时间才能维持站。无论使用机器人，都必须仔细分析环境，并提供适当的协议，以保持工作单元安全。如果员工感觉不安全，工作单元将不会像设计一样精益。
许多应用需要人和机器人的力量，但直到最近，这可能非常危险。现在，专用软件可以让机器人和操作员在不影响安全的情况下更紧密地协作。这项技术将人机交互的灵活性与机器人的精度和处理能力相结合，使应用程序更加精简、准确和安全。
如果使用得当，机器人可以改善精益生产环境。机器人提供的速度和精度是人类劳动无法达到的。机器人还可以降低运营成本，减少废料，增加灵活性。很少有其他制造技术能像机器人那样减少浪费。
随着时间的推移，机器人的能力只会增强，而它们的成本却在继续下降。机器人供应商不断升级他们的产品，使他们增加了负载能力，更高的精度，增加了运动的范围和范围，提高了速度和加速度，与外部设备更快的通信，更好的安全功能，和更低的运营成本。
如果您最近还没有研究过将机器人技术集成到您的制造环境中，那么现在是时候进行另一种研究了。机器人承诺更好的质量，降低成本，减少浪费和快速的投资回报率。
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