工业机器人撑起数字工厂

工业机器人撑起数字工厂

工业机器人作为拥有精确计算、关节运动、视觉识别等诸多功能为一体并应用于工业领域的制造设备，天然地是数字工厂中的应用主力设备。

2014年，是中国机器人普及发展的元年。智能制造领域中机器人的应用并不是简单的机器换人，它会给生产形态、制造方式带来巨大的变化。以前传统的制造方式也必须要适应新的机器人应用发展趋势，逐步过渡到智能制造、智慧工厂、数字工厂的全新制造平台。同时，随着技术的不断发展，工业机器人在功能、性能、成本等各方面，完全可以承担起支撑这种制造模式变革的使命。

应用现状与发展趋势

机器人在数字工厂中的应用是与企业的整个MES层乃至更广泛含义的信息化紧紧联系在一起的。目前，国内一般制造企业还无法达到这一程度。它们中的机器人应用大多是孤立的，其应用领域主要还在焊接、打磨、喷涂、搬运等工序，尚未达到以数字化为支撑的程度，仅孤立于单一设备上的应用，并没有与企业整个信息化应用联系在一起，尚未达到数字工厂的要求。

在国内能称得上“数字工厂”或“数字车间”等新型制造平台系统的，主要集中在汽车制造领域。而汽车行业中，外企与合资企业的数字化程度比较高。通过MES(制造执行系统)，把及上游环节的ERP生产管理系统及下游环节的设备一些系统串联起，这是数字工厂主要实现形式。现在汽车企业的数字工厂，已经基本实现接订单生产。现在汽车厂接到的订单都是小批量、多品种的。含有不同的型号、规格、颜色的汽车订单，同时通过ERP下到系统里去，经系统自动分析处理后，分配到供应部门、设备部门和生产管理部门。然后，系统把相应的零部件、元器件、工具都根据生产安排按时送配到每个工位上。

汽车从车身的焊接一直到最终的整车组装整个过程中，不同型号、不同规格、不同颜色的车在同一条生产线可以同时生产。目前，汽车制造企业可以这种生产模式进行生产。这种模式已经符合数字工厂的基本要求。它能把设备上的每个生产数据记录下来，归入到ERP中去，形成一个完整的生产及设备的报告，其中每台车的每一个零部件信息都被记录到系统中去，从而实现全程可追溯。之后，每辆车的每个零部件出现问题后，可以通过这些零部件上的信息编码，利用系统可以即刻找到问题源：零部件是谁供应的，在哪个地方出现问题，由谁安装的，所有信息一清二楚。

在汽车企业的数字工厂中离不开机器人的应用，它主要完成两项工作：车身焊接和喷涂。部分的零件组装和检测也会用到机器人，但是使用规模、数量和程度不如前两者。国内的汽车企业在组装环装方面基本靠人来完成，并没有做到大规模的由机器人组装的程度。

数字工厂里，机器人在是一个标准部件或设备，机器人维修，不是特殊部件或设备。数字工厂特别强调设备的标准化及技术的标准化。在数字工厂里，机器人首先被定义为一个标准的设备或部件，它的组成部件控制系统、伺服电机也都是标准产品。不同的是，它们的软件是不同的。机器人的某些类型的控制器也可以通过EtherCAT等统一的现场总线方式跟上层控制管理系统进行联接。

机器人之间及机器人与数字工厂控制管理系统通过以太网联接的，而任务也是通过以太网下达给机器人，然后机器人按照任务规定的程序完成相应的工序。

协同整合制造

机器人本身能发挥什么作用，比如它各种各样的动作能否满足生产过程需求，这需要集成商解决这个问题。机器人不像一般普通设备，买回来就能使用。而是在投入使用前，要与生产流程、生产工艺、前后端设备、过程的动作环节紧密地融合在一起，才能起到预期作用。

机器人作为一种智能化的自动化设备，与其他自动化设备需进行协同和整合，首先需要解决标准化问题。数字工厂中的设备并非一家企业提供。机器人也往往不是一个品牌，如果加上周边设备和仪器的情况就更复杂了。要想让它们一起正常且顺畅的工作，就要对它们提出标准化的要求。如是否采用统一的以太网标准接口。如果标准统一，每台设备之间就可能很方便地与数字工厂的控制系统联系在一起。如果部分设备采用不同总线或及其他技术协议，就会在后期应用中增加成本，只得通过其他技术手段，把这些不同总线转换成同一个总线标准。所以，在建立数字工厂初期，提前考虑包括机器人在内的设备标准统一问题，就可以大大节省后期改造成本，不用额外投入财力和精力来解决不同标准的通讯方式等问题。

对机器人进行控制管理时，把它当作一般设备即可。数字工厂中有两大类设备，一种是智能设备，KUKA机器人维修，一种是普通设备。机器人是智能设备中的一种。无论对何种设备，数字工厂都有一套完整的管理系统。所有设备都通过一个协调总线联系在一起，并与管理系统相联。每台设备的运行状况可以即时动态的监控与检测。这与传统工厂的定时检测与维修相比，是个巨大的进步。举例来说，在传统工厂中，只有在设备出现问题时，才有可能被发现而送修，或者只得在没出现问题时硬性地规定半年小维、一年大修等检修期限。而在数字工厂里则不是这种机械式的维修与维护。它是动态的保养，包括机器人在内的每台设备的指标、状况作为数据可以实时传递到系统中去。由系统对这些数据进行检测分析。一旦哪个数据出现问题，系统可以即时干涉或报警，反馈到维修部门提前做出维修计划。这就使设备的定时检修进化到动态检修。包括机器人在内的智能设备，加入到这种动态的检修系统中去，会大大增加效率和便利性。如，机器人内部的润滑油必须维持在一定水平，这就必须检测，但是柔性生产带来的工作强度不平均，所以定时检测很难到正确结果，甚至还会出现风险。现在有了实时检测，油脂的温度、粘度、存留度都会及时被发现，由系统决定是否需要更换和补充。

数字工厂的灵魂是人

传统工厂中日常管理及生产管理，包括设备管理、财务管理、供应管理，整个流程通过人来进行，在数字工厂中变成以软件为支撑的数字化管理。但是，这种管理水平的高低依赖的仍是企业在人工管理时的流程的合理性和优化程度。

所以，那种依赖技术手段来优化未能解决好的管理问题的想法是错误的，是行不通的。一个企业，计划的流程是什么、生产的流程是什么、财务的流程是什么、技术设备的流程是什么，不是通过一个标准软件就能解决好的。

数字工厂中，子锐机器人维修，最终起着决定因素的，或者说它的核心，仍然是人，而不是设备或软件。所以，数字工厂管理水平的高低，起到决定作用的，是企业管理者对企业管理流程的定义和设计。从中可以看出，是先有管理思想和管理流程的优化完善，后有整个工厂的数字化管理的高水平。从这个意义上说，它是原来传统企业管理的一种实现途径。以前的管理通过人、流程、纸张或其他相关手段以分立式呈现，在数字化之后，则通过信息化及相应软件以立体整合式呈现。这就把人从简单的重复性劳动中解脱出来。