产品生命周期越来越短。例如,20%的消费者每4到5年更换一次电视机;另有5%的人每一到三年更换一次电视机。智能手机更糟糕。平均而言,消费者每2.5年更换一次手机。

从这个角度来看,期望多工位自动化装配系统持续10年或更长时间似乎是违反直觉的,但也有这样的例子。1990年,Lanco装配系统公司为一家化妆品公司制造了一台组装粉盒的机器。那台机器今天还在运转。为什么不呢?虽然化妆品的颜色可能会随着时尚趋势而变化,但粉底本身的基本外形因素不会改变。因此,通过适当的维护和很少或没有改变的工具,机器已经能够大量生产产品多年。

Lanco装配系统公司的全球客户经理Tim Neale得意地说:“那个客户用我们的机器赚了一大笔钱。”

Edgewater Automation公司总裁里克•布莱克(Rick Blake)在从事定制自动化业务超过30年的时间里,已经看到了设备寿命等式的两面。20世纪90年代中期,他的公司制造了一台机器,为出口标志和其他设备生产小型备用电池。从那时起,电池的外形因素就没有改变过,这台机器至今仍在运行,尽管做了一些微小的修改。

另一方面,布莱克也为世界上一些最大的原始设备制造商生产组装计算机外设的机器,如外置硬盘驱动器。

“长寿真的取决于你所服务的市场。对于电子产品客户来说,一切都是为了进入市场,”布莱克说。“我们把这些机器组装在一起;它们会持续三到五年;然后我们把它们拆了,重新配置,再生产三年。之后,原始设备制造商将重新部署它们。这个行业的产品生命周期非常短。”

创造一台耐用、可靠的机器绝非偶然。它需要良好的设计,仔细的计划和集成商和客户之间充分的沟通。

“我们总是尝试在我们的机器中使用顶级的组件,”尼尔说。“它们设计得更好,做工精良,寿命更长。你不希望在一年半后更换部件。当然,有很多机器制造商为了省钱,会在部件上做出妥协。高质量的部件可能会更贵,但从长远来看会省钱。”

大多数装配系统都不能运行几十年。根据产品和行业的不同,寿命一般为5到10年。例如,在汽车行业,组装一个稳定部件(如电磁开关)的机器可能运行10年或更长时间。另一方面,一台制造美学部件(如内饰组件)的机器可能只能运行5年,直到该部件为下一款改头换面而重新设计。

在医疗设备行业,机器的寿命通常更长。一台组装简单设备的机器,如注射器,可以运行20年甚至更长时间。

然而,这并不是说,机器将运行那么长时间。即使是设计最好、维护最好的装配机器也无法阻挡时间的前进。

尼尔指出:“就像汽车一样,随着时间的推移,组装机器的效率会越来越低。”“而且,随着技术的进步,我们的客户可能遇到的下一个问题是更换组件的可用性。”

长期计划

虽然大多数制造商都有一个特定产品在市场上可以持续多久的预期,但这种预测很少写进自动化装配线的规格中。

创世纪自动化公司的应用工程师Adam Gustafson建议:“最好公开自动化设备的所有性能预期。对系统使用寿命的预期可能和周期时间一样重要。”

同样地,机器的预期寿命——或者重复使用任何或所有部件的可能性——很少被考虑到制造商的投资回报(ROI)计算中。相反,减少劳动力、增加产能、提高质量和降低零部件成本等变量是等式的一部分。

古斯塔夫森说:“为其他未来产品重新使用设备通常是一个目标,但现实是很难确切知道一种产品何时停止生产,下一种产品何时开始生产——如果开始生产的话。”“因此,在计算ROI时,制造商没有将设备的重用用于未来的产品。”

布莱克表示同意。他说:“我们正在建造一台机器,我知道它将运行10到15年,即使在此期间产品会发生变化。”但是,我认为客户并不希望等那么久才能看到投资回报。对于大多数公司来说,投资回报率周期是3到5年。”

然而,这并不是说制造商在指定自动化装配系统时不考虑长期计划或目标。有了足够的预警,系统集成商可以设计出一种机器,它可以在今天组装产品a,但在未来也可以组装产品B和产品C。

Gustafson指出:“如果客户能够定义未来产品的需求范围,那么自动化系统就可以为未来产品的兼容性进行设计。”“根据未来产品设计和需求的不同,有很多方法可以解决这个问题。

他继续说道:“当在设计时考虑到未来的产品设计,工程师可以制作零件巢,并与具有更换功能的工具联系。”“从某种意义上说,所有特定产品的设计都是模块化的,很容易从一个可以接受其他东西的中性安装表面上移除。

“设计零件巢、工具、机构和站周围有一点额外的空间也很重要。由于未来的产品可能具有不同的形状或几何形状,您需要留出空间来适应这些功能。在某些情况下,如果新产品有非常不同的要求,甚至可能需要留出空间向系统添加一个新站或整个模块。”

布莱克补充道:“最精明的客户至少知道自己未来的需求可能是什么,我们也试图把这一点带进派对。”“例如,我们可能会指出,如果我们在这里或那里留下一点额外的空间,这将使他们能够在未来组装不同的产品。几乎我们所有的客户都想要这样的服务——如果不需要额外付费的话。而且,有时这并不需要额外的费用。有时候,做好计划就足够了。”

另一方面,为重用而设计也可能导致妥协。古斯塔夫森补充说:“当我们为单一目的设计时,我们的机器设计就会更加注重速度、效率、节省空间,甚至简化和降低成本。”“面向重用的设计通常意味着面向未知的设计,这意味着你需要为当前不需要的其他功能预留设计空间。”

我们经营得不错,但是…

俗话说,天下没有不散的筵席。当自动化装配系统结束运行时,制造商有几种选择。有时,机器会被直接报废。在其他情况下,比如一台制造汽车零部件的机器,可能会被卖给另一家公司生产少量的售后零部件。

在极少数情况下,集成商可能会把它买回来。古斯塔夫森承认:“对集成商来说,收回一台机器通常没什么价值。”他说:“为了将来可能再次使用而移除和清点设备的成本是不值得的。当我们回收重用的组件时,它们可能已经接近过时了。更不用说,它们将没有制造商的保修。”

理论上,任何维护良好且未被过度使用的组件都可以重新部署到新的组装系统中。然而,在从现有系统中拆卸部件之前,工程师应该考虑设备的剩余寿命,未来更换部件的可用性,以及缺乏制造商的保修。

机器人经常被重复使用,而执行器的重复使用频率要低得多。“如果一个圆柱体已经有200万个循环,你真的想重复使用它吗?””布雷克问道。“它是否有正确的冲程或孔的尺寸?”

重新装配和重用整个装配系统是一个不同的命题。在某些情况下,它可能会妨碍集成商设计最高效和有效的系统的能力。但是,这是可以做到的。

“我们已经重组了现有的系统,以生产类似的产品或一系列类似的产品,”尼尔说,并补充说,“类似的产品”是有效的短语。

他指出:“你不能在一个最初设计用于生产汽车零部件的系统上组装一个医疗设备。”

此外,尼尔说,决定是重新装备现有的系统,还是从头开始,就像决定是买一辆二手车还是一辆新车一样。当然,一辆旧车的价格可能会更低,但一辆新车将配备所有最新的技术,比如安全气囊和驾驶员辅助系统。

今年2月,Lanco为一家医疗设备制造商发货了一套经过重组的装配系统。该系统以新的伺服驱动电动执行器和最先进的激光焊接系统为特色。

“这是一个完美的应用程序重组,”尼尔说。“顾客省了钱,买了一台配备了最新技术的机器。”

围绕托盘传输输送机构建的异步系统比围绕线性或旋转分度器构建的同步系统更容易重新装配和配置。

布莱克说:“我们当然重新装配了拨号机。”“指数编制者本身永远存在。你需要担心的只是产品的占地面积。”

当然,在考虑是否重新装备现有系统时,成本是一个主要考虑因素。如果90%的现有组件需要更换,那么重用剩下的10%就没有什么意义了。

另一个重要因素是空间。“你需要使用正确的工具来完成这项工作。你不能在一个六站的索引拨号上做12站的工作,”布莱克指出。“如果你要重新装备一个现有的系统,要确保它仍然被支持,并且你可以得到它的备件。但如果你可以重复使用它,为什么不呢,如果它可以节省你的钱?获取新的机器部件现在也是个问题,所以如果你有一台可以重复使用的机器,可能会有一些真正的价值。”

有些因素不太明显。“有时,这是客户偏好的问题,”IMA自动化北美销售经理保罗•贝杜兹(Paul Beduze)表示。“他们和这台机器一起生活了很多年。他们最清楚自己是否想要在新产品中保持这种势头。”

在改造现有系统时要考虑的另一个问题是生产能力和停机时间。如果现有的机器只是需要检修,可以在周末或换班时进行。但是一个完整的重新装配工作将需要一段时间,在此期间机器将不会装配产品。

当重组一个现有系统时,集成商将检查每个组件。分度机和输送机可能需要新的轴承。线性和旋转执行器必须更换。任何接触到这些部件的东西——夹手、固定装置、喂食碗——都需要为新产品定制。plc、传感器和视觉系统等组件可能需要更新到最新的技术,特别是如果制造商正在追求工业4.0的目标。

更新控制系统通常是改造项目中最困难的部分。布莱克指出:“如果你试图运行一个新的控制系统,而没有与旧组件的适当接口,那么它可能会是一个更加困难的系统改造。”“这是可以做到的,但与从一张白纸开始相比,这需要更多的工程技术。”

安全是另一个问题。“今天的安全标准与10或15年前完全不同,”尼尔说。“如果我们重新装备现有的系统,安全电路必须达到OSHA的当前标准。”