南丹麦大学(SDU)案例研究:适应性生产系统中的资源优化

南丹麦大学(SDU)有27,000名学生，大约3,000名学生注册在其工程学习项目。它的主校区位于欧登塞，这里是丹麦的机器人研究和创新中心，也是万能机器人和移动工业机器人(MiR)等著名公司的诞生地。

SDU的Mads Clausen研究所的技术创业和创新部门在数字化生产领域开展广泛的研究，并高度关注开发能够解决社会相关问题的智能、自主系统。一个正在积极研究的领域是适应性生产系统。

在本案例研究中，我们将看一看最近由SDU和丹麦RoboCluster赞助的适应性生产系统研究项目，并向您展示SDU是如何将可视化组件用于学术研究和课堂教学的。

探索机器人辅助在自适应生产中的潜力

SDU助理教授Elias Ribeiro da Silva说：“今天的工业装配系统需要快速调整其设施，以满足快速变化的客户需求。”。“为了探索使用机器人助手来帮助满足这些不断变化的需求的潜力，我们开发了一个移动电话类产品的完整组装过程演示，结合物理和数字系统，同时使用连续模拟来评估其可行性。”

该项目涉及丹麦工业界和学术界的多个合作伙伴，它们提供了不同的资源和专业知识。奥尔堡大学负责创建物理设置，并集成Festo模块和不同的机器人。SDU负责使用连续模拟在生产系统中使用机器人助手测试和显示不同的场景。integration DK负责使用离散事件模拟来统计分析开发的不同场景的潜力。4Tech Apps负责为机器人设置快速工具更换器。Plus Pack支持在生产系统中设置包装过程。

结合物理和数字系统

演示的第一步是创建模块化生产设置，可以容纳机器人助手和加入操作的人工工人。机器人助手由移动小车上的协作机器人组成，配备快速换刀器和三个刀具。

制造执行系统(MES)根据正在组装的产品的变体，自动选择生产系统的配置或场景。MES有能力在机器人中要求不同的工具。然后，基于MES，机器人知道自己的位置和需要执行的流程。

该演示的基本场景是一条完全自动化的生产线，没有人工或机器人助手，所有操作都发生在机器人单元中。在其他需要额外处理的情况下(例如，放置保险丝或将碎片粘合在一起)，MES系统将机器人助手和人类工人并排执行的任务进行了划分。项目团队评估了五个主要的生产场景。

• 场景1：完全自动化，配备1个机器人助手
• 场景2:完全自动化，有2个机器人助手
• 场景3:半自动化，有1名人类和1名机器人助手
• 场景4:机器人单元部分手动，一个人
• 场景5:完全手动(没有机器人)

SDU在奥尔堡大学(Aalborg University)使用可视化组件创建了物理生产设置的数字孪生版本，并对不同场景进行连续模拟，以计划、优化和评估每个配置。他们还使用软件来帮助可视化正在发生的事情。

Elias说:“Visual Components提供高质量的3D可视化，帮助我们开发、解释、演示和可视化每个场景。”“我们还使用可视化组件以可视化和直观的方式向项目涉众展示每个场景的目的。这让他们更容易理解结果，反馈也相当积极。”

Visual Components生成高质量的3D可视化，帮助我们开发、解释、演示和可视化每个场景。我们还使用可视化组件以可视化和直观的方式向项目涉众展示每个场景的目的。这让他们更容易理解结果，反馈也非常积极。

Elias Ribeiro da Silva, SDU助理教授

这是一个扩大生产的可行替代方案

该项目的结果于2020年3月在奥尔堡大学发表。Elias说:“这次演示的目的是展示自适应生产系统在工业上的潜力，特别是具有快速更换工具的机器人助手如何无缝地加入生产系统，提供额外的能力或执行不同的任务。”“我认为我们做到了这一点。”

项目团队发现，利用快速更换工具的机器人助手可以帮助提高生产线的生产率和灵活性，特别是高混合、低产量的生产。将场景2(完全自动化，有2个机器人助手)与场景5(完全手动，没有机器人)进行比较，结果显示，场景2的生产率高出18%。

他们还表明，机器人助手是一个可行的替代方案，以快速和灵活的方式轻微扩大生产，协作机器人可以用于自适应生产系统。

Elias说：“使用这些类型生产系统的中小型公司通常设计它们，使过程发生在机器人单元中，而不是由不同的机器人共享，这使得它们不是非常灵活或可伸缩的。”。“我们表明，设计一个装配系统来容纳机器人助手等按需资源是可能的，这些资源可以由MES自动调度、调用和分配。”

培养下一代工程师

除了他的研究兴趣，Ribeiro da Silva教授还为SDU的研究生和本科生教授课程。SDU的两门课程——一门是运营管理的本科课程，一门是自动化和数字化的研究生课程，都将可视化组件作为课程的一部分。

Elias说:“Visual Components很容易开始使用，我们发现它是学术环境中的一个惊人的工具。”“在短短几个小时内，我们的学生就能够在可视化组件中创建不同的场景，并讨论生产系统的不同方面，这比我们过去测试的其他工厂模拟产品要快得多。”

Visual Components很容易开始使用，我们发现它是学术环境中的一个惊人的工具。在短短几个小时内，我们的学生就能够在Visual Components中创建不同的场景，并讨论生产系统的不同方面，这比我们过去测试的其他工厂模拟产品要快得多。

Elias Ribeiro da Silva, SDU助理教授