丹麦南部大学（SDU）案例：适应性生产系统中的资源优化

南丹麦大学（SDU）有27000名学生，大约3000名学生参加了其工程研究项目。其主校区位于丹麦机器人研究和创新中心欧登塞，是通用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研究所内的技术创业和创新科在数字化生产领域开展了广泛的研究，并高度专注于开发能够解决社会相关问题的智能自主系统。正在积极研究的一个领域是适应性生产系统。

在本案例研究中，我们将看一看SDU和丹麦RoboCluster赞助的自适应生产系统的最新研究项目，并向您展示SDU如何在学术研究和课堂教学中使用可视化组件。

探索自适应生产中机器人助手的潜力

SDU的助理教授Elias Ribeiro da Silva说:“今天的工业装配系统需要快速适应他们的设施，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，我们开发了一个类似手机的产品的完整组装过程演示，结合了物理和数字系统，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，他们提供了不同的资源和专门知识。奥尔堡大学负责创建物理设置和集成Festo模块和不同的机器人。SDU负责在生产系统中使用机器人助手，使用连续模拟来测试和展示不同的场景。Integrate 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换刀器。Plus-Pack支持在生产系统中设置打包过程。

结合物理和数字系统

演示的第一步是创建一个模块化的生产装置，它可以容纳机器人助手和人类工人加入操作。机器人助手由一个移动手推车上的协作机器人组成，配备一个快速换刀器和3个工具。

制造执行系统（MES）根据被装配产品的变型，自动选择生产系统的配置或场景。人工编码站有能力要求机器人使用不同的工具。然后，基于MES，机器人知道自己的位置和需要执行的过程。

此演示的基线情景是一个全自动的线，没有人或机器人助手，以及机器人细胞中的所有操作。在其他场景中，其中需要额外的过程（即将保险丝或粘贴件放在一起），MES系统将由机器人助理和人工人员并排执行的任务划分。该项目团队评估了五个主要生产方案。

• 场景1:全自动化，1个机器人助手
• 方案2：用2个机器人助手全自动
• 场景3：半自动化，1人1机器人助手
• 场景4：机器人单元和1个人的部分手动
• 场景5：完全手册（没有机器人）

SDU使用视觉组件在奥尔堡大学创建物理产品安装的数字孪生，并连续地模拟不同场景以规划、优化和评估每个配置。他们还使用这个软件来帮助可视化正在发生的事情。

“视觉组件产生高质量的3D可视化，帮助我们开发，解释，展示和可视化每个场景，”伊利亚斯表示。“我们还使用视觉组件以视觉和直观的方式向项目的利益相关者显示每种情况的目的。这使他们更容易理解结果，反馈非常积极。“

Visual Components产生高质量的3D可视化，帮助我们开发，解释，演示和可视化每个方案。我们还使用视觉组件以视觉和直观方式显示项目的利益相关者每种情况的目的。这使他们更容易理解结果，反馈非常积极。

埃莱亚·里贝罗·萨尔瓦，SDU助理教授

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。“本次演示的目的是展示工业中自适应生产系统的潜力，特别是机器人助手与快速换刀器可以无缝地连接生产系统，以提供额外的能力或执行不同的任务，“埃利亚斯说。”我想我们做到了。”

该项目团队发现，利用快速换刀的机器人助手可以帮助提高生产线的生产力和灵活性，特别是高混合，低批量生产。比较场景2（用2个机器人助手全自动）到场景5（完全手册，没有机器人），方案2的生产率显示为18％。

他们还表明，机器人助手是一种可行的替代方案，以快速灵活地略微扩大生产，并且可以在自适应生产系统中使用协作机器人。

伊莱亚斯说:“使用这类生产系统的中小企业通常是在设计过程中使用机器人单元，而不是由不同的机器人共享，这使得它们不是很灵活或可扩展。”“我们证明了设计一个装配系统来适应按需资源是可能的，比如机器人助手，这些资源可以被MES自动调度、召唤和分配任务。”

教育下一代工程师

除了他的研究兴趣，里贝罗·达席尔瓦教授还为SDU的研究生和本科生教授课程。SDU的两门课程——运营管理本科课程和自动化和数字化研究生课程，将视觉组件作为课程的一部分。

Elias说：“视觉组件很容易开始使用，我们发现它对于学术环境来说是一个惊人的工具。”在短短的几个小时内，我们的学生能够在视觉组件中创建不同的场景，并讨论生产系统的不同方面，这比我们过去测试过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的一个惊人的工具。在仅几个小时内，我们的学生能够在视觉组件中创建不同的场景，并讨论生产系统的不同方面，与我们过去测试的其他工厂仿真产品相比要更快。

埃莱亚·里贝罗·萨尔瓦，SDU助理教授