打造完美包装：借助 Visual Components 应对家具包装的多变性
高产量与产品多样性带来的挑战
在产量巨大的现代家具生产中，生产线末端包装系统的效率至关重要。该领域的专业制造商 Wächter Packautomatik 为此提供了一个绝佳的范例。他们先进的包装系统不仅擅长应对大批量生产任务（能够实现每分钟包装约 20 个橱柜的产能），还展现出了非凡的灵活性。
鉴于家具款式的多样性，包装流程必须突破单一规格的限制，全面兼容从最小到最大的所有橱柜尺寸。同时，包装线不仅要负责将橱柜装箱，还必须完成纸箱的折叠与封口，以及对包装成品的码垛工作。
此外，包装线还需要尽可能少地占用空间。无论是在日常运行还是在切换产品规格时，系统都必须保持最高水平的自动化。最后，这些系统在规划时必须确保具备故障安全机制，并配备冗余的工艺备选方案。
使用 15 台工业机器人的柔性包装解决方案
一家主营家用自装配家具的国际家具制造商找到 Wächter Packautomatik，希望寻求一种能够应对大批量家具生产的包装解决方案。Wächter Packautomatik 的销售、机械电气设计以及自动化团队联合提出了一套基于工业机器人的包装方案，因为根据以往的经验，他们深知只有机器人才能提供生产所需的柔性与高可用性。
该团队开发了一套包含 15 台机器人、分布于 7 个独立工作站的系统方案。包装线的起始端配备了两台纸箱成型机，用于将平整的纸箱坯料折叠成底托；而在生产线末端，则配备了两台封箱机，用于对装满产品的纸箱进行封口。最后，包装好的成品会被码垛至托盘上。
项目初期，团队率先搭建了一个配备两台机器人的包装工作站作为物理原型，以便在真实环境中对工艺流程和各项功能进行测试。在该原型成功通过所有测试并完全达到客户预期后，团队便基于这些累积的经验，正式启动了整条生产线的规划工作。
数字化测试比物理测试更快捷
该项目面临的一个尤为棘手的挑战在于产品款式非常繁多。如果使用真实的机器人工作站逐一测试所有产品变体，过程将极其繁琐且耗时。因此，团队迫切需要一种用于工厂规划与仿真的解决方案，以便能够构建并分析包装工厂的数字孪生模型。数字孪生环境的运行方式与真实工厂无异；它可以为系统的开发、优化以及现场调试节省大量的时间与成本。
在 Wächter Packautomatik 自动化部门任职的机器人工程师 Wladimir Krieger（主要负责机器设备及机器人的软件调试与优化工作）最终选择了 Visual Components 软件。
橱柜是如何装入纸箱的
待包装的橱柜部件（包含侧板、柜门和层板等）被堆码在托盘上，随后通过一套复杂且全自动的输送系统，从两侧被送入机器人工作站。托盘点位分列在包装线的左、右两侧。两台机器人抓取所需数量的部件，将它们放置在位于纸箱上方的定位台上。紧接着，另一台机器人会将这些部件抓起，准确放入已折叠成型的纸箱中。
凭借这种布局，系统能够同时对并排放置的两个纸箱进行装填作业，从而实现每分钟包装 20 箱的产能（无论是小搁板还是大橱柜均可处理）。更巧妙的是，包装模块的一侧可以提前为下一批次的产品规格做准备（换线操作），且完全不会中断另一侧正在进行的包装作业。因此，规格的切换以及缠膜、贴标和清理剩余部件等工作，都可以在没有时间压力的情况下从容完成。
Visual Components 助力实现极高水平的自动化
Wächter Packautomatik 的 Wladimir Krieger 阐述了他认为该项目如此出色的原因：
“我们的包装生产线在柔性与自动化程度上达到了市场上前所未有的高度。Visual Components 软件极大简化了可行性分析，并加快了建模流程。得益于这种建模能力，我们可以直接在数字模型上反复测试各类参数设置。更令人意外的收获是，在实际物理生产线建好之前，我们就能提前对操作人员进行培训，这进一步加快了后续调试的进度。”
———— Wladimir Krieger，Wächter Packautomatik 机器人工程师
面对繁多的产品款式，以及要求极短节拍时间带来的高产能挑战，Wächter Packautomatik 必须为这套包装系统开发一种全新的理念。在项目初期，Visual Components 被用来向客户直观地展示、沟通和解释这一新理念；随后，在首批原型机进行物理验证的同时，Visual Components 帮助团队以极低的时间和精力成本，可靠地完成了对物料流、机器人运动轨迹及节拍时间的精确规划。
令人信服的成果——惠及 Wächter Packautomatik 及其客户
对于 Wächter Packautomatik 及其客户来说，使用 Visual Components 构建的数字孪生模型带来了巨大的优势，因为各个工艺流程及其相互关系可以非常轻松地被理清，并以易于理解的方式展示出来。只需点击几下鼠标，待包装的产品以及相应的机器人工作站就能切换到另一种款式规格。这在测试、优化和演示各个包装流程时节省了大量时间，同时数字孪生也节约了宝贵的物理资源。
Wächter Packautomatik 的 Wladimir Krieger 强调了数字孪生技术的优势：
“与以往的项目不同，我们不再需要在物理系统上对工艺流程进行测试。相反，即使是最复杂的流程，也能以数字形式快速、可靠地呈现出来。我们还使用 Visual Components 对不同规格产品的机器设置进行了仿真。”
———— Wladimir Krieger，Wächter Packautomatik 机器人工程师
Krieger 先生还负责客户现场的培训工作：“另一个优势是可以利用数字模型对操作人员进行培训。机器操作员能在早期阶段就熟悉系统的各项设置，并在物理设备就绪后直接上手操作。这一切都要归功于 Visual Components 中的模型。”
Wächter Packautomatik 将继续把 Visual Components 作为工艺规划、验证和可视化领域的重要工具。随着市场需求的不断增长，未来的包装工厂将变得更加复杂。Visual Components 将大大降低在工程设计中映射这种复杂性并将其直观展示给客户的难度。
关于 Wächter Packautomatik
Wächter Packautomatik 位于德国 North Rhine-Westphalia 的 Bad Wünnenberg-Haaren ，主要为食品、地板和家具行业制造包装机械，并提供众多特殊定制解决方案。
Krieger 先生就职于 Wächter Packautomatik 的自动化部门，负责机器和机器人的软件调试与优化，以及客户培训工作。他还为机器人系统的报价、可行性研究和项目规划提供内部技术支持。
关于 Visual Components
Visual Components 由一支仿真专家团队创立，拥有超过 20 年的行业经验，是 3D 制造仿真行业的先行者之一。该公司是众多领先品牌值得信赖的技术合作伙伴，为设备制造商、系统集成商和制造商提供简单、快速且经济高效的解决方案，用于设计和仿真生产流程；同时还提供离线机器人编程（OLP）技术，帮助用户快速、准确、无误地完成工业机器人编程。
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