塑料焊接自动化解决方案助力制造商应对不断变化的市场挑战

自动化装配制造趋势

为了响应复杂多变的市场需求，制造商必须不断想办法提高工厂生产效率。在众多解决方案中，引入更先进的自动化生产技术是优化运营效率的有效方式。

长期以来，全球供应链运行顺畅，但是新冠疫情的爆发改变了这一切。供应链中断给企业造成前所未有的压力，迫使制造商更青睐能够快速把握并顺应自动化发展趋势的供应商。

自动化生产能够让制造商根据不断变化的材料供应快速改变其产品组合，扩大生产能力，在使用相同设备的情况下实现更大的生产灵活性。自动化生产不仅提高了生产效率和产品质量，降低生产成本，而且能让制造商在全球范围内获取专业人才，交付合格的产品。

新冠疫情促使远程工作成为不可或缺的工作方式。远程工作人员、生产作业人员甚至下游客户等彼此之间有效互动的需求，推动了新一代自动化解决方案的诞生。

远程操作也带来了对更高可靠性，甚至更高级别安全性的特殊要求，从而确保软件、数据库或专属运行信息的完整性。它还需要保存、保护和交换数据，以满足产品质量保证或监管的合规要求。

艾默生自动化装配团队了解制造商面临的挑战，其必能信焊接专家团队不断改进装配解决方案，以适应更高效、更灵活、更大产能的装配需求。

五个步骤确定合适的自动化装配解决方案

为了发挥工业4.0智能制造的能力，在制作过程中部署先进的自动化产线至关重要，这就要求制造商为其应用确定最合适的组装和连接方案。艾默生必能信具备完善的塑料和金属连接工艺和先进的设备，如超声波焊接设备、激光焊接设备、振动摩擦焊接设备、旋转焊设备，以及红外焊接和无伤热铆设备等。我们本着“工艺中立（即所有的焊接技术）”的方法，帮助制造商确定理想的自动化装配方案。

1. 把握制造业发展趋势

要确定适合您装配要求的自动化方案，首先得了解驱动行业发展的趋势。工业物联网 (IIoT) 以及工业 4.0 和第四次工业革命的未来需求正在催生新一代“智能”设备控制，它们可以“学习”、使用数据和算法与其他设备交互，确保实现最大的生产效率。这一全球性需求正引导着生产设备和控制要求能够实现：

• 通过全球通信网络生成、响应和传输数据

• 提供离线和实时数据分析，以提高产品质量和生产效率

• 将智能设备、制造执行系统 (MES) 与人员管理系统建立连接，以提高质量、产量、质量控制和产品切换

• 通过选择具有软件升级并支持安全远程控制、监控和管理的功能的设备和控件，有效利用全球产能

电子、医疗设备和汽车的制造趋势

电子产品

低碳解决方案和下一代产品（如太阳能、电动汽车和功能更强大的电子设备）的增长趋势催生了对更高能量密度的电池系统的需求，以实现更稳定的运行和更长的使用寿命。生产这些电池的自动化装配技术还需要具备更先进的过程控制来实时监控质量，从而避免有质量缺陷的电池流入市场。当然，这些低碳技术不仅依赖于新一代的电池，还依赖于自动化组装解决方案，即使用先进的金属和塑料焊接技术生产更小、更轻且带有嵌入式传感器和数字控制的电源设备。

医疗器械

随着全球市场对医疗设备的需求呈爆炸式增长，医疗器械生产商选择的自动化解决方案必须能够实现基于100% 产品检验的高质量解决方案，而产品检验可通过实时传感器、视觉检测设备或生产数据分析等实现。由于医疗器械制造的严格监管要求，除了生产高效、具备成本效益的器械外，所使用的组装技术还必须符合美国食品药品监督管理局 (FDA) CFR 21 Part 11 以及欧盟 (EU) 的医疗器械法规 (MDR) 要求。生产的每件医疗器械都完全可追踪（在发生失效或召回的情况下），并得到从生产车间安全传输到监管机构的经过验证的生产质量数据的支持。

汽车产业

全球汽车制造供应链因为疫情影响而中断，生产放缓，但毫无疑问，未来全球汽车市场需求和产量的激增将给制造商带来巨大压力。到那时，汽车制造商将需要迅速扩大其供应商库，当然优先考虑能利用自动化和可扩展的生产资源来快速响应需求的制造商和供应商。

2. 确定应用和生产要求

三个主要标准有助于确定您的装配要求：产品/应用、生产地点和生产效率。

产品/应用：需要考虑零件尺寸和几何形状、材料、密封要求和清洁度/洁净度要求。这些要素都有助于确定所需的连接技术、频率、功率水平和控制类型。

制造地点：需要考虑空间类型或限制、新设备安装或现有改造、噪音控制和工作区清洁度。

生产效率：确定产品的最终生产速度，并选择能够满足这些要求的连接技术。

3. 确定所需的自动化、人体工程学和系统连接要求

生产效率——这是您必须回答的第一个问题，“我的生产效率是多少？” 根据预期的生产速率，您可以将生产配置为半自动化或全自动化生产。 半自动化系统涉及手动装载零件。 全自动焊接系统可以考虑配备旋转盘的多头系统，配备安装在机械臂上的焊接设备，或是使用传动带移动生产的多机架或多焊接设备系统。

设备安装——在选择安装系统时，无论是手动进料还是由机器人或传送带进料，努力实现最佳人体工程学非常重要。 例如，超声波、激光和脉冲焊接设备可以通过多种方式安装。大多数人都熟悉可人工或自动进料的“一体式”台式固定装置。但根据自动化要求，全集成式焊接设备（人机界面、辅助箱、机架和功率发生器）可以无底座地固定在立柱或支撑结构上。或者，机架组件可以远离其他部件固定在立柱上，通过电缆与功率发生器、辅助箱和软件界面连接。

网络互连——现今的装配系统提供三种基本连接等级：USB/以太网连接、OPC-UA 连接或更高级的现场总线连接。为了满足制造执行系统（MES）、质量保证分析、产品验证和可追溯必不可少的生产数据的需求，组装系统必须能够通过工厂数据基础设施进行连接和通讯。

4. 选择最佳技术方案

在决定最佳连接技术解决方案时应考虑的因素包括：

• 机架尺寸

• 洁净度要求

• 数据收集、保存、可追溯性、安全性

• 技术规范（焊接精度，速度和可靠性）

• 
  

根据对以上因素，您有两个基本选项。

如果您要为现有生产系统添加超声波焊接功能，您可能只需要一个电源驱动生产焊接工装。这个情况下，必能信可提供最基本的超声波解决方案 — DCX 超声波发生器 — 无需配备机架，就可以轻松快速地集成到定制化的生产系统中。

但如果您的应用需要全新的、集成的超声波焊接设备和机架，必能信提供两种选择：

2000X 系列 — 必能信标准气动驱动、控制和数据收集系统。

GSX 系列 — 必能信最先进的机电驱动、高级控制和数据管理能力。

在许多行业，如高端电子产品、医疗器械等，焊接设备必须收集和和传送能用于 MES 或质量保证分析的焊接数据。 事实上，医疗器械除了必须实现 100% 的质量保证，同时还必须提供符合FDA CFR 21 Part 11 和欧盟 MDR 监管要求的安全、经过验证的和可追溯的生产数据。 必能信 2000Xc 和 GSX 系列都可以满足这些需求。

下表简要总结了与集成式超声波焊接设备/机架产品自动化相关的一些关键考虑因素：

5. 选择值得信任的方案供应商

最后一步是仔细考虑产品和自动化解决方案的成本和效益，尤其要注意产品供应商的技术和支持能力。 我们建议：

• 选择能够提供您所需的技术选项的供应商，以使您的设备与您的应用要求相匹配。

• 选择您信任的设备，且可以快速且经济高效地调整或更新，以应对不断变化的市场和应用挑战。

• 选择有能力提供快速、可靠和全面服务的供应商，包括技术支持、培训和设备维护。如果需要，重要备品备件还可以当天发货。

• 选择有能力提供全球技术支持的供应商，这样无论您在哪里都可以获得所需的支持。

关于作者

刘静鸣 艾默生必能信亚洲电子行业业务发展经理

资深电子行业专业人士，专注于电子行业应用发展和业务拓展，为包括消费电子、汽车电子等业内客户提供有价值的可靠焊接解决方案。