自動化是機(jī)加工工廠提高產(chǎn)量的一種常用的方式，但一般來說，自動化不適用于小批量生產(chǎn)。然而來自美國的一家小型機(jī)加工廠Kilgore卻做到了這一點(diǎn)。Kilgore工廠有65名員工，實(shí)行三班輪班制度，生產(chǎn)各種零件，包括汽車零部件、軍用零件以及醫(yī)療零件。
過去，Kilgore主要依靠一套專用的自動化制造單元進(jìn)行加工，該單元可以無人運(yùn)行八個小時，借助這一制造單元，工廠生產(chǎn)一種特殊的法蘭配件，每周產(chǎn)量達(dá)到3500件。這種法蘭配件是一種特別穩(wěn)定的量產(chǎn)配件，因此，Kilgore希望提高這種零件的產(chǎn)量，同時，因?yàn)楣S還要生產(chǎn)一些小批量的零件，所以也需要提高這些零件的產(chǎn)量及生產(chǎn)效率。

圖1 Kilgore加工工廠的專用自動化單元一周可生產(chǎn)3500個法蘭配件
　　為此，工廠所有者John Hicks希望可以引入一種適合加工車間環(huán)境的自動化系統(tǒng)，并且適用于小批量的靈活加工。最終，Kilgore決定繼續(xù)采用已有專用的自動化單元中使用過的FANUC機(jī)器人并采用當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)集成商Halter公司提供的解決方案。
　　新的柔性化系統(tǒng)通過將FANUC M-20iA機(jī)器人和轉(zhuǎn)臺配合起來，用于單一工件裝載單元內(nèi)的暫存工件，裝載裝置可以安置在數(shù)控機(jī)床或銑床一側(cè)或者重新安置在數(shù)控機(jī)床或銑床上。借助裝置上的操作員界面可以針對新工作對機(jī)器人進(jìn)行直觀的編程。整個系統(tǒng)可以方便地安裝、編程以及在機(jī)床之間移動，用戶可以通過快捷的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)各類零件的生產(chǎn)自動化。

圖2 新系統(tǒng)是一套靈活的自動化系統(tǒng)，能夠從任何數(shù)控機(jī)床裝卸零件。該系統(tǒng)可輕松轉(zhuǎn)換，幫助用戶實(shí)現(xiàn)各類小作業(yè)量工種的自動化生產(chǎn)
自動化系統(tǒng)
　　新的自動化系統(tǒng)同Kilgore工廠的專用自動化單元的一個不同點(diǎn)是操作員可以針對各種零件輕松地對系統(tǒng)進(jìn)行編程和改編。它的軟件界面提供了一套12步圖標(biāo)引導(dǎo)編程流程。操作人員可以站在機(jī)床旁邊在20分鐘左右的時間內(nèi)針對任何新零件完成編程。在這一流程中，操作員將跟隨提示輸入相關(guān)信息，包括坯件和制成件的形狀、直徑和高度，以及是否需要用卡爪從內(nèi)側(cè)或外側(cè)拾起工件。然后，操作人員對機(jī)器人如何將坯件裝載到機(jī)床內(nèi)以及如何卸載制成件進(jìn)行編程，選擇可以進(jìn)行定制化定序的預(yù)設(shè)任務(wù)。隨后，操作人員可以設(shè)定該零件如何進(jìn)入機(jī)床夾盤。
　　一旦系統(tǒng)完成編程，操作人員將可調(diào)整格網(wǎng)板裝載到帶有坯料零件的暫存托盤上，機(jī)器人將一次拾取一個零件。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)出信號表明加工循環(huán)結(jié)束時，F(xiàn)ANUC機(jī)器人將從機(jī)床上移除制成件，將新坯件放入卡盤，然后將制成件放在格網(wǎng)板上。當(dāng)兩托盤暫存區(qū)域一側(cè)的所有零件完成加工后，機(jī)器人將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，操作人員可以移除制成件并用更多坯件進(jìn)行替換。同時，系統(tǒng)開始從另一側(cè)的格網(wǎng)板裝載坯件。
如何使用該系統(tǒng)
　　同專用自動化單元不同，Hicks并未特別考慮過使用新系統(tǒng)生產(chǎn)某種特定零件，他只是希望提高工廠的整體產(chǎn)能并最大化其嫻熟員工的時間效率。因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以用于生產(chǎn)不同尺寸和形狀的零件，Kilgore工廠可以借助該系統(tǒng)在保證成本效益的前提下實(shí)現(xiàn)更小批量生產(chǎn)的自動化，比如100～200件零件的訂單，這樣操作人員就有更多的時間和精力操作其他機(jī)床。

圖3 這一自動化系統(tǒng)讓機(jī)床操作員客戶同時操作三臺或四臺機(jī)床，而不是一臺或兩臺
　　工廠還發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)讓操作員能夠更方便地在機(jī)床繼續(xù)運(yùn)行時離開機(jī)床，因?yàn)橄到y(tǒng)的可預(yù)測性讓操作員能夠準(zhǔn)確地知道何時返回機(jī)床重新進(jìn)行裝載?！安僮鲉T不需要呆在現(xiàn)場?！盚icks 先生說道。Kilgore工廠可以24小時不間斷進(jìn)行零件生產(chǎn)，這在以前是不可能的，否則會產(chǎn)生加班成本和質(zhì)量隱憂。最近，工廠在一個三天的周末假期期間生產(chǎn)零件，在此期間，Hicks和自動化負(fù)責(zé)人Tim Acres準(zhǔn)確地知道機(jī)器人的暫存托盤何時需要重新裝載。他們輪流前往工廠，每次會呆上35～45分鐘，在此期間，他們會將制成件從系統(tǒng)中移除，進(jìn)行檢查然后將坯件重新裝載到托盤上。
　　Hicks的目的并非通過自動化替代現(xiàn)有員工，而是更好地利用員工的寶貴時間?，F(xiàn)在，借助該系統(tǒng)，一位操作人員可以同時操作三臺或四臺機(jī)床，而非一臺或兩臺，在沒有增加員工數(shù)量的情況下提高了工廠的產(chǎn)量。“這關(guān)系到更高效地使用人力?！盚icks說道，“同時，他稱員工開始時并不相信這一自動化系統(tǒng)，當(dāng)他們看到該系統(tǒng)使用非常方便時他們開始接受它?！?br>
圖4 這一靈活的自動化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各類零件自動化生產(chǎn)
不僅僅是產(chǎn)量增加
　　Kilgore工廠發(fā)現(xiàn)，除了實(shí)現(xiàn)工廠提高產(chǎn)量的目標(biāo)之外，還獲得了其他收益，包括： 提高工廠的價格競爭力。該系統(tǒng)的可預(yù)測性讓Kilgore工廠能夠?yàn)榭蛻籼峁└偷膱髢r。在采用該系統(tǒng)之前，考慮到員工的休班時間，工廠在報價方面設(shè)置了緩沖時間。這一自動化系統(tǒng)提高了工作安排的預(yù)見性，因而再也不需要這樣的緩沖時間。
　　提高質(zhì)量。Hicks還認(rèn)為該系統(tǒng)提高了工廠制造的零件的質(zhì)量。即使操作人員現(xiàn)在操作的機(jī)床數(shù)量比以前更多了，他們?nèi)匀挥懈嗟臅r間進(jìn)行質(zhì)量檢查。
　　獲得更多的訂單。Hicks同時認(rèn)為，因?yàn)楫a(chǎn)能增加，Kilgore工廠還因?yàn)楝F(xiàn)有客戶訂單增加而得到發(fā)展。
　　節(jié)約占地空間。借助傳感器，如果有人員過于靠近，系統(tǒng)將自動降低機(jī)器人的速度直至最終停止。

圖5 所有者John Hicks的工廠引入了三套新自動化系統(tǒng)。他稱在工藝改進(jìn)和產(chǎn)量增加方面的收益非常顯著，他計(jì)劃繼續(xù)采購第四套系統(tǒng)