預配電纜 1756-IF6CIS 耐腐蝕性能好

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03基于智能制造的工業機器人應用實踐

3.1 企業設備智能化應用的規劃原則

企業發展的根本目的是盈利，而智能制造是讓企業在新發展時代實現盈利的途徑。各個企業的基本情況和發展目標不同，因此智能制造在各個企業的實踐方式也是不相同的，每個企業需要根據自身的發展模式去建設符合自身的智能制造系統。但是，在企業盈利目標一致的前提下，所有企業的智能制造發展根本要求是一致的，即以降低生產成本、提高生產效率和重塑管理方式為智能制造發展的核心價值。

1）降低生產成本。通過引入自動化、數字化和智能化技術和裝備，可以降低人力成本、減少資源浪費，提高資源利用效率。還可以通過實時監控和優化生產過程，降低能源消耗和原材料浪費，進一步降低總體生產成本。

2）提高生產效率。通過先進的技術和設備，如物聯網、人工智能、5G、云端和大數據分析，可以實現生產過程的實時監控和快速響應，這有助于減少生產中的錯誤和停工時間，提高設備利用率，從而增加生產效率。通過實時數據分析，生產計劃和調度也可以更加，確保生產能夠及時響應訂單需求，提高交貨速度。

3）重塑管理方式。智能制造不僅是技術的應用，還需要相應的管理體系來支持。傳統的管理方式可能無法充分發揮智能制造的優勢，因此需要重新思考和調整管理模式。智能制造可以推動企業實現數字化管理，通過數據驅動的決策，提高管理的科學性和靈活性。

3.2 工業機器人智能化實踐背景

隨著汽車工業的迅速發展，特別是新能源汽車開始登陸泰國，位于泰國羅勇府東海岸經濟工業區的某車軸加工企業獲取的訂單在逐漸增多，但是這些訂單來自于不同的車企，訂單的產品規格、數量、交付周期等不盡相同，因此新的生產需求需要該企業改變以往的傳統人工主導生產模式，來滿足不斷增長的訂單及生產任務的需求。基于此，該企業計劃試點增加一臺工業機器人及管理系統，用來解決主要的瓶頸問題。

1）建立一套管理系統，改變傳統的“傳紙條”式的信息傳遞方式。該企業傳統生產模式下，是通過人工填寫生產任務單、記錄生產數據等紙質表格的方式完成所有數據的傳遞與反饋，該方式效率低、容易出錯，不能滿足目前的生產任務要求。

2）增加一套工業機器人系統，實現無序狀態零部件的自動上料。該企業零部件原材料是無序的堆疊在料筐里面，而且型號種類繁多。傳統生產模式下，工人通過料筐中的表格來確認產品型號，并人工手動搬運零部件實現上料，勞動強度大，容易出現錯誤，特別是在大產量的生產任務時，往往需要 24 小時連續作業，該工位嚴重制約整條產線的生產效率。

3）該企業生產車間老舊，配套的硬件設施比較陳舊，生產人員隊伍能力素質不足。因此配套基礎設施的建設投入和維護人才隊伍的建設投入也需要充分考慮在整個規劃方案中。

3.3 實踐與分析

（1）整體方案規劃 根據客戶生產的根本需求和智能制造的核心價值，在車間車軸機加線端部設置一臺工業機器人，實現對工人的“完整代替”。因為產品在料筐中的無序狀態，為了實現機器人對工件的自動識別、自動抓取，為機器人配置了數據管理系統和“眼睛系統”——3D智能相機，用來引導機器人主動識別工件狀態，而 3D 相機的智能軟件系統可以主動的規劃機器人的移動路徑，實現短路徑搬運，同時規避機器人與料筐的碰壁風險。工件在料筐中的狀態及智能相機如圖1所示。

圖1 工件在料框中的狀態及智能相機

在控制管理系統方面，根據客戶整個車間設備應用狀態和生產活動的管理需求，重新為客戶搭建了整套智能管理系統，涵蓋了銷售、設計、生產、倉儲和運輸等全部流程環節，以及產線、倉儲、轉運等全部設備控制，實現了全部設備各個環節的聯通。控制管理系統結構圖如圖2所示。

圖2 控制管理系統結構圖

由于控制管理系統涵蓋了收集并處理整個車間產生的全部數據，因此該系統需要更高的傳輸能力和計算能力。客戶老舊工廠的通信電纜不足以支撐大量數據的傳輸能力和傳輸速度，而客戶的投入預算也不足以支持新的大型服務器和光纖電纜的硬件投資，因此傳統的數據傳輸與計算方式無法滿足該管理系統的需求。而經過現場測試，客戶工廠區域已經實現了 5G 網絡的覆蓋，所以該項目中通過與泰國當地通信運營商的合作，采用了 5G通信技術，大型計算服務器采用長期租賃的方式共享華為的云端服務器，通過設置 5G+ 云計算的方式解決了大量數據傳輸和數據計算的問題。而通過該種租賃方式，也避免了初期通信光纜和傳統服務器軟硬件巨大投資可能給企業帶來的困難。

（2）基于智能相機的工業機器人應用系統 為了實現機器人對外在環境變化的感知與適應，達到無序狀態下零部件的主動識別、主動抓取和主動搬運，該工業機器人搭配了 Mech-Mind 3D Laser L 智能相機系統，使機器人擺脫了外界環境的束縛，實現了智能化。工件的 2D圖像和 3D 點云圖像如圖 3 所示。

圖3 工件的 2D 圖像和 3D 點云圖像

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