预配电缆 1756-IF6CIS 耐腐蚀性能好

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03基于智能制造的工业机器人应用实践

3.1 企业设备智能化应用的规划原则

企业发展的根本目的是盈利，而智能制造是让企业在新发展时代实现盈利的途径。各个企业的基本情况和发展目标不同，因此智能制造在各个企业的实践方式也是不相同的，每个企业需要根据自身的发展模式去建设符合自身的智能制造系统。但是，在企业盈利目标一致的前提下，所有企业的智能制造发展根本要求是一致的，即以降低生产成本、提高生产效率和重塑管理方式为智能制造发展的核心价值。

1）降低生产成本。通过引入自动化、数字化和智能化技术和装备，可以降低人力成本、减少资源浪费，提高资源利用效率。还可以通过实时监控和优化生产过程，降低能源消耗和原材料浪费，进一步降低总体生产成本。

2）提高生产效率。通过先进的技术和设备，如物联网、人工智能、5G、云端和大数据分析，可以实现生产过程的实时监控和快速响应，这有助于减少生产中的错误和停工时间，提高设备利用率，从而增加生产效率。通过实时数据分析，生产计划和调度也可以更加，确保生产能够及时响应订单需求，提高交货速度。

3）重塑管理方式。智能制造不仅是技术的应用，还需要相应的管理体系来支持。传统的管理方式可能无法充分发挥智能制造的优势，因此需要重新思考和调整管理模式。智能制造可以推动企业实现数字化管理，通过数据驱动的决策，提高管理的科学性和灵活性。

3.2 工业机器人智能化实践背景

随着汽车工业的迅速发展，特别是新能源汽车开始登陆泰国，位于泰国罗勇府东海岸经济工业区的某车轴加工企业获取的订单在逐渐增多，但是这些订单来自于不同的车企，订单的产品规格、数量、交付周期等不尽相同，因此新的生产需求需要该企业改变以往的传统人工主导生产模式，来满足不断增长的订单及生产任务的需求。基于此，该企业计划试点增加一台工业机器人及管理系统，用来解决主要的瓶颈问题。

1）建立一套管理系统，改变传统的“传纸条”式的信息传递方式。该企业传统生产模式下，是通过人工填写生产任务单、记录生产数据等纸质表格的方式完成所有数据的传递与反馈，该方式效率低、容易出错，不能满足目前的生产任务要求。

2）增加一套工业机器人系统，实现无序状态零部件的自动上料。该企业零部件原材料是无序的堆叠在料筐里面，而且型号种类繁多。传统生产模式下，工人通过料筐中的表格来确认产品型号，并人工手动搬运零部件实现上料，劳动强度大，容易出现错误，特别是在大产量的生产任务时，往往需要 24 小时连续作业，该工位严重制约整条产线的生产效率。

3）该企业生产车间老旧，配套的硬件设施比较陈旧，生产人员队伍能力素质不足。因此配套基础设施的建设投入和维护人才队伍的建设投入也需要充分考虑在整个规划方案中。

3.3 实践与分析

（1）整体方案规划 根据客户生产的根本需求和智能制造的核心价值，在车间车轴机加线端部设置一台工业机器人，实现对工人的“完整代替”。因为产品在料筐中的无序状态，为了实现机器人对工件的自动识别、自动抓取，为机器人配置了数据管理系统和“眼睛系统”——3D智能相机，用来引导机器人主动识别工件状态，而 3D 相机的智能软件系统可以主动的规划机器人的移动路径，实现短路径搬运，同时规避机器人与料筐的碰壁风险。工件在料筐中的状态及智能相机如图1所示。

图1 工件在料框中的状态及智能相机

在控制管理系统方面，根据客户整个车间设备应用状态和生产活动的管理需求，重新为客户搭建了整套智能管理系统，涵盖了销售、设计、生产、仓储和运输等全部流程环节，以及产线、仓储、转运等全部设备控制，实现了全部设备各个环节的联通。控制管理系统结构图如图2所示。

图2 控制管理系统结构图

由于控制管理系统涵盖了收集并处理整个车间产生的全部数据，因此该系统需要更高的传输能力和计算能力。客户老旧工厂的通信电缆不足以支撑大量数据的传输能力和传输速度，而客户的投入预算也不足以支持新的大型服务器和光纤电缆的硬件投资，因此传统的数据传输与计算方式无法满足该管理系统的需求。而经过现场测试，客户工厂区域已经实现了 5G 网络的覆盖，所以该项目中通过与泰国当地通信运营商的合作，采用了 5G通信技术，大型计算服务器采用长期租赁的方式共享华为的云端服务器，通过设置 5G+ 云计算的方式解决了大量数据传输和数据计算的问题。而通过该种租赁方式，也避免了初期通信光缆和传统服务器软硬件巨大投资可能给企业带来的困难。

（2）基于智能相机的工业机器人应用系统 为了实现机器人对外在环境变化的感知与适应，达到无序状态下零部件的主动识别、主动抓取和主动搬运，该工业机器人搭配了 Mech-Mind 3D Laser L 智能相机系统，使机器人摆脱了外界环境的束缚，实现了智能化。工件的 2D图像和 3D 点云图像如图 3 所示。

图3 工件的 2D 图像和 3D 点云图像

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