撰文 | 潘敏瑤

此前，中國工程院周濟(jì)院士對(duì)“新一代智能制造?進(jìn)行了定義：智能制造涵蓋了產(chǎn)品、制造、服務(wù)全生命周期中所涉及的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用，其總體架構(gòu)可以從價(jià)值維、技術(shù)維和組織維三個(gè)維度描述。

在華數(shù)機(jī)器人總經(jīng)理?xiàng)詈I博士看來，智能工廠是支撐新一代智能制造的重點(diǎn)。智能工廠根據(jù)行業(yè)的不同可分為離散型智能工廠和流程型智能工廠，追求的目標(biāo)都是生產(chǎn)過程的優(yōu)化，大幅度提升生產(chǎn)系統(tǒng)的性能、功能、質(zhì)量和效益，重點(diǎn)發(fā)展方向都是智能產(chǎn)線、智能車間。

在2021（第四屆）高工機(jī)器人集成商大會(huì)上，楊海濱以《從自動(dòng)化到智能化車間的新需求和新機(jī)會(huì)》為主題發(fā)表了演講，對(duì)智能車間的概述、系統(tǒng)架構(gòu)、特征、核心等內(nèi)容進(jìn)行了詳盡闡述。

智能車間包括智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能管理、智能服務(wù)，工廠按縱向集成的技術(shù)需求，分為四個(gè)層次：最底層是由高檔數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人以及自動(dòng)化物流設(shè)備構(gòu)成的智能設(shè)備層，在設(shè)備層之上各類傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置構(gòu)成了用于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集的傳感層，數(shù)據(jù)傳感層之上，MES、CAPP、APS等智能軟件構(gòu)成了智能執(zhí)行層，最后由大數(shù)據(jù)中心、展示終端等構(gòu)成了智能決策層。“通過信息的功能清晰的層次劃分及各層次之間有機(jī)的整合，形成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理、兼容性強(qiáng)、具有先進(jìn)性的國產(chǎn)集成方案。?楊海濱表示。

楊海濱將智能車間的特征概括為“三國六化一核心??！叭龂?是指國產(chǎn)工業(yè)軟件、國產(chǎn)智能裝備、國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)；“六化?是加工過程自動(dòng)化、制造資源物聯(lián)化、制造系統(tǒng)數(shù)字化、質(zhì)量控制實(shí)時(shí)化、決策支持精準(zhǔn)化、綠色制造綠色化，“一核心?即大數(shù)據(jù)云平臺(tái)核心。

“六化?之一：加工過程自動(dòng)化

傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為傳統(tǒng)倉庫，采取人工入庫的方式，隨后由液壓車送料，整體過程為人工操作生產(chǎn)，人工配比切割液，傳統(tǒng)清洗烘干，人工打磨、檢測(cè)、碼垛等。

智能車間則建立了由立體倉庫、AGV小車、標(biāo)準(zhǔn)料箱、料盤、倍速鏈傳送帶以及工業(yè)機(jī)器人組成的車間自動(dòng)化物流系統(tǒng)，并部署了自動(dòng)清洗機(jī)、檢測(cè)機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備。物料從入庫到出庫之間的全部生產(chǎn)環(huán)節(jié)均可自動(dòng)完成，無需人工參與；當(dāng)某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)可從系統(tǒng)中自動(dòng)切出，其任務(wù)由其余同類設(shè)備接管，避免全線停產(chǎn)。

智能車間生產(chǎn)模式的產(chǎn)線具有高度的柔性，通過APS、MES、WMS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和快速調(diào)度調(diào)整，可以進(jìn)行單線生產(chǎn)、混線生產(chǎn)、串線生產(chǎn)等多種生產(chǎn)模式，適應(yīng)不同種類工件的生產(chǎn)需求，發(fā)揮最大生產(chǎn)效率。

“六化?之二：制造資源物聯(lián)化

實(shí)現(xiàn)制造資源物聯(lián)化的項(xiàng)目將會(huì)應(yīng)用RFID技術(shù)，通過與設(shè)備控制系統(tǒng)集成，以及外接傳感器等方式，實(shí)現(xiàn)了機(jī)機(jī)互聯(lián)、機(jī)物互聯(lián)和人機(jī)互聯(lián)，并由SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集設(shè)備的狀態(tài)、生產(chǎn)報(bào)工信息、質(zhì)量信息等，從而將生產(chǎn)過程中涉及到的全部制造資源信息進(jìn)行了高度的集成。

據(jù)了解，華數(shù)機(jī)器人每一臺(tái)設(shè)備會(huì)帶有唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)，打通所有系統(tǒng)的信息通道，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的全程可追溯。

“六化?之三：制造系統(tǒng)數(shù)字化

建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的虛擬智能工廠，可以實(shí)現(xiàn)虛擬工廠與物理工廠相互映射、深度融合的“數(shù)字雙胞胎?，通過信息系統(tǒng)對(duì)物理工廠進(jìn)行可視化監(jiān)控，實(shí)時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量信息、生產(chǎn)實(shí)況和生產(chǎn)實(shí)績，同時(shí)進(jìn)行分析與決策，對(duì)物理工廠進(jìn)行智能控制。

基于三維虛擬工廠，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)仿真機(jī)制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維虛擬可視化監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)虛擬工廠與物理工廠的融合，即通過在三維虛擬工廠漫游，查看生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量狀態(tài)、生產(chǎn)歷史、生產(chǎn)績效等生產(chǎn)實(shí)況和生產(chǎn)實(shí)績。

當(dāng)前，華數(shù)機(jī)器人已開發(fā)了智能工廠柔性智能制造系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)的云平臺(tái)、ERP、MES、WMS、PLM、三維建模、可視化仿真、CNC等國產(chǎn)工業(yè)軟件集成，提升生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化、智能化、協(xié)同化水平。

“六化?之四：質(zhì)量控制實(shí)時(shí)化

楊海濱展示了華數(shù)機(jī)器人在某項(xiàng)目上工件檢測(cè)的流程：工件在機(jī)床中加工完畢后由機(jī)器人送入在線檢測(cè)機(jī)檢測(cè)，檢測(cè)完畢后機(jī)器人根據(jù)檢測(cè)結(jié)果將不合格品放入NG料箱，合格品放入工件托盤，保證不合格品即時(shí)分揀；檢測(cè)結(jié)果通過車間以太網(wǎng)上傳至大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，將當(dāng)前檢測(cè)數(shù)據(jù)與歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷尺寸偏差趨勢(shì)并將結(jié)果反饋給產(chǎn)線總控系統(tǒng)，總控系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算刀具補(bǔ)償參數(shù)，再將補(bǔ)償參數(shù)下發(fā)給機(jī)床自動(dòng)調(diào)整刀補(bǔ)值，對(duì)因刀具磨損引起的誤差進(jìn)行智能補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的閉環(huán)控制，進(jìn)而提高產(chǎn)品良率。

楊海濱表示：“這一原理就如同人們?nèi)プ鲶w檢，通過體檢能反映一個(gè)人的健康狀況。對(duì)設(shè)備而言，通過觀察檢測(cè)?心電圖?，就可以根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)來檢測(cè)出加工工件的誤差。?

“六化?之五：決策支持精準(zhǔn)化

基于工廠計(jì)劃、執(zhí)行、物料、質(zhì)量、資源等環(huán)節(jié)的多維度數(shù)據(jù)可以支持企業(yè)決策精準(zhǔn)化。

從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達(dá)到完工信息的反饋，實(shí)現(xiàn)了全閉環(huán)控制，通過建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)洞察工廠的計(jì)劃、生產(chǎn)、物料、質(zhì)量、資源和設(shè)備狀態(tài)信息，方便了解和掌控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，根據(jù)質(zhì)量檢測(cè)波動(dòng)、設(shè)備運(yùn)行狀況來實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)配，輔助各級(jí)管理人員做出正確決策，大大減少了決策的盲目性。

“六化?之六：制造環(huán)境綠色化

碳達(dá)峰、碳中和宏偉目標(biāo)的提出，如何化挑戰(zhàn)為機(jī)遇，已成為眾多企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

楊海濱指出，作為智能車間，首要考慮的綠色能源替代傳統(tǒng)能源、用綠色技術(shù)替代傳統(tǒng)技術(shù)，舉例來看，“機(jī)器代人?雖然節(jié)省了人工，但大量機(jī)器人的應(yīng)用也產(chǎn)生了“耗能?的問題，如何通過合理規(guī)劃機(jī)器人的路徑來減少機(jī)器人的耗能也是個(gè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

楊海濱展示了一個(gè)華數(shù)機(jī)器人在勝利精密工廠應(yīng)用的案例，該項(xiàng)目使用了太陽能供電、CNC油霧分離系統(tǒng)、切削液循環(huán)利用系統(tǒng)以及產(chǎn)線集中排屑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用、降低了生產(chǎn)成本，減少了污染排放，踐行綠色制造理念。

“一核心?之智能工廠大數(shù)據(jù)云平臺(tái)

楊海濱強(qiáng)調(diào)，智能工廠與以往車間網(wǎng)絡(luò)化的重大區(qū)別在于改變了數(shù)據(jù)拓?fù)浼軜?gòu)，從網(wǎng)狀連接過渡到星型連接，“也就是以大數(shù)據(jù)中心為數(shù)據(jù)集成核心，實(shí)現(xiàn)了具備松耦合性、接口規(guī)范、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)集成方案。?智能車間的工業(yè)軟件不再是不可或缺的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，而是“生長?在大數(shù)據(jù)中心之上的一個(gè)應(yīng)用，因此系統(tǒng)集成難度大大降低。

華數(shù)機(jī)器人的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)將實(shí)際機(jī)器人的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸?shù)姆绞絺鞯皆贫?，終端設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和抉擇，形成數(shù)字化的管理過程，挺高了生產(chǎn)過程的智能化，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行全生命周期的管理，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)智能化生產(chǎn)車間。

截至目前，華數(shù)機(jī)器人已入選國家工信部符合《工業(yè)機(jī)器人行業(yè)規(guī)范條件》和《智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商規(guī)范條件》企業(yè)名錄，以及國家工信部專精特新“小巨人?企業(yè)名單，產(chǎn)品應(yīng)用于3C電子、廚衛(wèi)、五金、汽摩和鞋服等眾多行業(yè)，在CNC加工、沖壓、搬運(yùn)、打磨、涂膠、焊接、裝配等工藝環(huán)節(jié)形成規(guī)模應(yīng)用。

目前，華數(shù)機(jī)器人已具備年產(chǎn)10000臺(tái)套機(jī)器人的生產(chǎn)能力，其中自主創(chuàng)新研發(fā)BR系列雙旋機(jī)器人已獲中國發(fā)明專利5項(xiàng)，美國發(fā)明專利2項(xiàng)，為工業(yè)協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了可供參考的發(fā)展路徑。

楊海濱表示：“從技術(shù)突破到應(yīng)用突破，華數(shù)機(jī)器人面向市場(chǎng)快速定制化開發(fā)，實(shí)現(xiàn)以機(jī)器人技術(shù)為核心的大規(guī)模推廣和應(yīng)用，搶占技術(shù)制高點(diǎn)，加快智能化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。?