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新科技智能造论文

2018-08-14 李喜 新科技

  年是《中国制造2025》国家战略实施元年,“智能制造”成为中国制造2025落地的关键。作为制造业领域的盛事和风向标,11月3日-7日在国家会展中心(上海)举行的第十七届工博会以“创新、智能、绿色”为主题,围绕《中国制造2025》十大重点领域,聚焦智能转型,突出高端引领,体现“跨界、协同、融合、创新”趋势,成为“智能科技”的引领平台。

  本届工博会设置数控机床与金属加工展、工业自动化展、新能源与电力电工展、信息与通信技术应用展、工业环保技术与设备展、机器人展、节能与新能源汽车展、科技创新展和航空航天技术展等9个专业展。九大专业展均瞄准《中国制造2025》战略,聚焦制造业智能化升级。5天的展览充分地展示了我国智能制造的最新成果、科技实力、创新趋势,发展的战略走向,工信部确定的2015年“智能制造”46个试点示范项目也集体亮相。我国业已形成了走向高端制造的广泛的坚实的基础,为实施《中国制造2025》准备了条件。

  机器人,智能制造的好帮手

  本届展会人气最旺的当属机器人展区,走进展区,各式各样的机械臂令人眼花缭乱。

  会跳劲舞,能和太极高手互练推手,新松公司机器人的展台前,几个小小个头、蓝白相间的机器人被观众们团团围住,这就是11月3日工博会上发布的新产品——柔性多关节机器人。这款柔性多关节机器人是国内首台7自由度协作机器人,具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,具备高负载及低成本的有力优势,满足用户对于投资回报周期短及机器人产品安全性、灵活性及人机协作性方面的需求。它特别适用于布局紧凑、精准度高的柔性化生产线,满足精密装配、产品包装、打磨、检测、机床上下料等工业操作需要。相较于市场上出现的同类七自由度协作机器人产品,基于自主研发技术,新松七自由度协作机器人在负载或成本上都优于同类产品。不同于其他公司采用大量传感器,该款机器人采用了独创的“柔顺系统”技术,让机器人具有“看、听、触”等感知功能。发布会上,新松柔性多关节机器人巧妙地与舞台演员互动表演了炫酷的机器人舞蹈以及柔美的中国太极等节目,将新品高灵活度、高精确度和高安全性的产品特征诠释得淋漓尽致。这种高灵活度、精确度和安全性的产品特征,将开拓全新的工业生产方式,引领人机协作的发展。

  还有工业机器人领域的老牌企业,ABB这次重点展出了面向不同行业的多款机器人自动化应用系统,包括人机协作装配、IRB360高速分拣、IRB6700机器人智能拆码垛、新一代大型机器人IRB6700的点焊应用、IRB120智能激光雕刻站、IRB1200双机协同飞车工作站和IRB8700超柔性化白车身解决方案等10套机器人自动化解决方案。

  除了这些,展会现场我们还能看到可以在高空进行涂装作业的会爬墙的机器人;可以下水的机器人;可以抛光精细材料的机器人;可以做冰淇淋、冲咖啡的萌萌的机器人;还有可以翻转车身的巨大机械手臂,也有进行手表机芯装配的的普生机器人;可以下棋,可以舞龙……不禁让人感慨:机器人似乎已经无所不能了。

  事实上,近十年确实是机器人飞速发展的时期,尤其是工业机器人的运用,极大地改变了原有的生产制造模式。笔者从第四届中国工业机器人高峰论坛上获悉,2014年中国工业机器人销售量达到45000台,已超过日本成为全球最大的工业机器人市场,目前,随着人力成本不断上升,产业升级诉求日趋强烈,未来几年中国工业机器人市场仍将保持20%-25%的年均增长率。据了解,中国机器人生产70%来自上海。

  但从工业机器人使用密度来看,中国市场仍然拥有巨大的发展潜力。国际机器人联合会数据显示,2014年我国每万名产业工人所拥有的机器人数量仅有36台,低于世界平均水平(66台),更是远低于自动化程度较高的韩国(478台)、日本(314台)和德国(292台)。而我国一些规模采用工业机器人的企业表示,使用工业机器人的成本正在逐年下降,正在接近一个关键的“拐点”,也就是将低于日益增长的人力资源成本。实际上,这个门槛在美国、日本和欧洲的汽车行业已经被跨过,使用机器人进行点焊的每小时成本为8美元,人工成本则是25美元。

  一两年前,提起机器人,人们脑海中最先出现的还是那些巨型机械手和超级计算机,前者拓展了人的肌肉能力,体现在高端装备领域,实现了高负载、高精度;后者更是延伸了人脑,实现了高速度、高频次的运算。但是机器人发展到今天,已经到了重新定义的时候,机器人不仅是高端装备和人的肌肉能力的延伸,还有可能拥有人类的感知和思维,可以应用到更多领域,这成为现代机器人产业发展的新方向。 新松机器人总裁曲道奎博士表示:“未来机器人将成为人类的伙伴”。也就是说,在与IT技术、大数据、网络、人工智能等深度结合后,机器人开始从机器走入“人”的时代,开始具有感知、思维和人的智慧,变得更加灵活、灵巧,具有更强的自主能力和环境适应能力。在智能制造的转型升级中,机器人“能力”的提升,将使制造精度,制造成本,制造方式产生巨大的变化。

  集成,直击智能制造“最后一公里”

  当然,使用机器人并不能代表智能制造的全部,只能说是一种体现。智能制造是一个高度协作的系统。实现智能制造,必须突破“集成”这道坎。而这又离不开互联、数据、这样的基础,缺乏生产过程数据积累、设备间数据接口不统一,都是“集成”的障碍。

  智能制造必须把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户“互联”在一起;当传感器无处不在、智能设备无处不在、智能终端无处不在,也就意味着“数据”无处不在;而智能制造,必将是将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施“集成”为一个智能网络,使得人与人、人与机器,机器与机器,服务与服务之间能够互联,实现横向、纵向、端对端的高度集成。这样的集成,不再是简单的自动化,而是可以依据海量的数据积累进行判断,从而实现更柔性、更高效、更节能的生产制造。

  在本次展会上,我们看到了大量的传感设备、远程监控设备、通信设备,而更引人瞩目的是各种集成商,他们展示的整体解决方案,正突破一个个障碍,直击智能制造的“最后一公里”。

  黄河旋风全资子公司明匠智能在工博会上首发了“牛顿1.0”操作系统。据悉,该系统是基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的智能采集平台,支持西门子、三菱、台达等数十种PLC的采集,以及Fanuc、三菱、西门子840D等主流数控系统的数据采集,可将工业4.0项目的实施难度降低60%,维护成本降低90%;采用该系统,用户只需简单配置即可按意愿去采集想要的数据,通过智能执行制造系统(MES)算法处理,反作用于生产线,快速实现工业智能化生产。通俗说,原本孤立的各类设备,可以借此开始使用“同一种语言”,进而实现数据共享,协作。数据是智能制造的基础,但我国很多制造业企业或是缺乏各类数据的积累,或是将各类数据孤立,无法通过数据对生产过程进行监控,更谈不上预测,这有管理上的原因,也有技术以及设备的原因。通过信息化手段,建立统一的数据采集系统,打破管理壁垒,发挥基础数据的作用,是实现智能制造的必经之路。

  作为高校国企的华中数控,此次联合劲胜精密演示了“智能化工厂”——3C钻攻中心生产线。作为工信部2015智能制造试点示范项目之一,该项目将建成基于国产数控装备、国产机器人、国产系统软件的智能车间,并向整个3C行业进行推广应用。公司介绍,参展的生产线采用华数608系列机器人,可实现四台钻攻中心之间的上下料工作,从而节约两到三人的劳动力;基于国产化装备,该系统具有投入成本相对较低、成本回收较快、系统维护便捷等优势。据悉,该智能化生产线已装配了劲胜精密的一个车间,并运行良好,未来将在珠三角及全国进行推广、复制。资料显示,华中数控还与大连机床合作,为其配套钻攻中心数控系统数百套;并与比亚迪合作进行小批量试用。

  ABB面向汽车制造行业的IRB8700超柔性化白车身解决方案,由IRB8700工业机器人、柔性可编程定位器、物料搬运导轨和机器人滚边等通过平台化、标准化模块实现快速集成,能满足多种车型在同一条生产线上组装生产,帮助客户以“柔性制造”满足不断加快的产品升级和千变万化的市场需求。

  西门子展示了实现工业生产过程数字化改造所需的四大支柱:数字化企业软件套件、通讯解决方案、安全理念和解决方案以及数字化服务。一系列创新产品也亮相展台,如控制元器件、伺服驱动系统和人机界面新品等。

  观察这些集成商,他们很多原本就是智能设备的制造商,我国出现从制造大国向制造强国转型的契机,设备制造商也从制造转向提供智能工厂建设或改造的整体解决方案,这一领域的蓬勃发展,必将印证和促进我国制造业的转型升级。

  越智能,越绿色

  在智能制造引发广泛关注的同时,本届工博会的另一主题“绿色”也是中国制造业未来的重要发展方向。绿色发展,作为基本方针被写进了《中国制造2025》,明确提出坚持把可持续发展作为建设制造强国的重要着力点,加强节能环保技术、工艺、装备推广应用,全面推行清洁生产。发展循环经济,提高资源回收利用效率,构建绿色制造体系,走生态文明的发展道路。

  各式各样的新能源汽车聚集一堂,作为“绿色”主题的代表引发了关注。然而对于制造业而言,“绿色制造”和“智能制造”一样代表了未来的方向。一直以来,由于“绿色制造”带来成本增加的问题,削弱了企业对他的关注。但在今年的展会,我们不难发现,越是智能的生产线,也愈加“绿色”,几乎每一个智能制造项目,都将能源利用率提升作为基本衡量指标,绿色制造正从增加成本走向提升效益。

  本届工博会上,宝钢携其“热轧智能车间项目”参展,堪称传统制造业企业抓住智能制造机遇谋转型的典范。据介绍,热轧智能车间成功改造后,能源利用率提升5%,全自动轧钢率提升6%,质量成本下降20%,劳动效率提升10%,实现更安全,更高效,更环保的绿色制造目标。

  明匠智能展示了全国首条无人操控的柔性H型钢焊接生产线,为国内钢构行业发展提供了样板模型。据悉,该条生产线能使生产效率提高20%以上,运营成本降低20%,产品研制周期缩短30%,产品不良品率降低30%,能源利用率提高10%。凭借接地气的智能化工厂改造方案,明匠智能已成为美的、宝钢、海尔、中国建筑等知名企业建立合作关系。

  在本届工博会上,有38个行业的46个智能制造试点示范项目进行集中展示。四川长虹通过互联网实现消费者与工厂的直接对接。消费者可以按自身需求预先订购产品,工厂根据后端数据进行匹配生产,真正实现批量个性化订制。根据顾客需求订制的产品,将意味着零库存,全销售,各种原材料的浪费被降到最低。

  在智能制造的引领下,节能环保技术将被嵌入其中,可以极大提高制造业资源利用效率;大幅降低能耗、物耗和水耗水平。数据信息的完善,“物联”的强化,将有利于实现产品全生命周期绿色管理,有利于构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。

  看过玲琅满目的最先进的各类工业产品,离开四叶草形的国家会展中心时,我不禁想象了一个理想的场景,一个上海的工厂接到订单,依靠互联网将工作任务传递给外地的工厂,而在上海的工程师则实时监控着每一条生产线。突然数据有些异常,系统根据以往的生产数据,判断出这条生产线即将出现某种故障就及时调整了生产计划,工程师们在上海对故障生产线进行了远程调控,之后生产继续。然后产品通过物流直接送达客户。有赖于物联网的发展,这些产品的零部件都有可识别的编码,当产品生命周期接近尾声时,依赖编码,可以有效地分类,回收,再利用,之后,开始一个新的产品生命周期,循环不已。而工业生产中排出的废弃物,都有监测设备进行监控,减少了污染。

  其实这不是想象,几乎每个环节都可以在少数企业中找到实例。当前,转型升级已经迫在眉睫,需要以创新驱动,怀着坚定的决心,发挥制度优势,动员各方面力量,进一步深化改革,完善政策措施,建立灵活高效的实施机制,营造良好环境;必须培育创新文化和中国特色制造文化,推动我国制造业由大变强。

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