機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造新模式探析

熊宇龍

摘 要：近年來，隨著我國高科技的不斷進(jìn)步，中國制造開始邁向中國創(chuàng)造。眾多的企業(yè)開始在生產(chǎn)線上采用機(jī)器人作為邁向自動(dòng)化的輔助手段。特別是在裝備制造業(yè)中，機(jī)器人技術(shù)結(jié)合智能設(shè)備、現(xiàn)代信息科技完美呈現(xiàn)出機(jī)器人數(shù)字化車間。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；機(jī)器人；數(shù)字化車間；智能制造

機(jī)器人數(shù)字化車間不僅對(duì)工廠的設(shè)計(jì)生產(chǎn)等環(huán)節(jié)起到重要的革新作用，更是有效提升了物流速度和效率，可謂是智能制造業(yè)的典型代表了。本文將論述一種新型企業(yè)生產(chǎn)模式——以機(jī)器人為重要?jiǎng)趧?dòng)力的數(shù)字化高精度生產(chǎn)車間，對(duì)智能生產(chǎn)的模式進(jìn)行一定的探討。

一、引言

目前我國眾多制造企業(yè)面臨生產(chǎn)效率低、成本高、工藝粗糙以及企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力不足等問題。而我國要想改變“制造大國”的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)“制造強(qiáng)國”的目標(biāo)就必須實(shí)現(xiàn)企業(yè)的去杠桿，以信息化帶動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化，用自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)制造業(yè)要求達(dá)到的高精度、高效率和低能耗，從而體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展、高效發(fā)展、綠色發(fā)展。數(shù)字化生產(chǎn)車間是在高性能計(jì)算機(jī)的輔助下，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)并結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)群組自動(dòng)化工作的生產(chǎn)智能化新模式。工作時(shí)，操作者先通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)過程的模擬，找出最佳的生產(chǎn)途徑，然后在多次反復(fù)的試驗(yàn)之后，運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。數(shù)字化生產(chǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算不只一遍，而是經(jīng)過無數(shù)次的模擬、仿真、分析，然后挑選出的一種可以自動(dòng)校準(zhǔn)的生產(chǎn)模式。這種自動(dòng)模式不僅可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，還能在一定程度上修正生產(chǎn)過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題，達(dá)到高精度生產(chǎn)的目的。

二、系統(tǒng)的總控單元

系統(tǒng)總控單元由流水線控制系統(tǒng)連接機(jī)器人設(shè)備和其它通信設(shè)備共同組成。該系統(tǒng)可以對(duì)各個(gè)單元的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)?？偪叵到y(tǒng)可以遠(yuǎn)距離操控，可以結(jié)合觸摸屏的控制臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。如果其中的某一個(gè)單元發(fā)生故障，總控單元操作臺(tái)應(yīng)該會(huì)顯示并發(fā)出該單元的警報(bào)以便于做到應(yīng)急處理。

三、數(shù)字化的物流傳送系統(tǒng)

本次新提出的模式中，數(shù)字化的物流傳送系統(tǒng)縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)的時(shí)間。本系統(tǒng)是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)控制智能機(jī)器人來完成取料和換料過程。我們可以將機(jī)器人的手臂設(shè)計(jì)成兩個(gè)手爪，一個(gè)用來負(fù)責(zé)取料和下料，另外一個(gè)負(fù)責(zé)換料。這樣不僅可以快速的完成取料換料的過程，還可以減少了整個(gè)傳輸系統(tǒng)因人為因素而產(chǎn)生的錯(cuò)誤次數(shù)，并能有效的保證每次取料的量維持不變。生產(chǎn)工藝還能采取多種不同的布局方式，比如說一對(duì)二或者是一對(duì)三，只要有足夠的備料，就可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間不間斷工作達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

四、智能化的立體倉庫

目前，國內(nèi)大部分企業(yè)倉庫仍然是比較陳舊的簡(jiǎn)陋式倉庫，其占地面積大，并且產(chǎn)品存放分類混亂。這不僅造成房屋資源緊張與浪費(fèi)，還會(huì)增加企業(yè)成本，不便于管理。智能化的立體倉庫就可以解決這個(gè)問題，通過將產(chǎn)品分類、編號(hào)。借助目前高科技的信息軟件，將不同的產(chǎn)品信息錄入智能系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)通過芯片傳遞給機(jī)器人。通過這種方式，只用很少的人力資源就輕松找到不同型號(hào)產(chǎn)品的擺放位置，利用機(jī)器人智能手臂進(jìn)行取貨、換貨以及存貨等可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)化。不僅省時(shí)，而且可以將貨物碼分層擺設(shè)，增加了空間利用率，節(jié)省成本的同時(shí)也節(jié)約了房屋資源。此外，立體倉庫應(yīng)該采用萬能角鋼組裝而成，拆裝方便，每個(gè)倉位固定有傳感器，保證托盤在貨架的準(zhǔn)確定位。

五、智能安全防護(hù)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的安全防護(hù)系統(tǒng)一般集成電子防護(hù)電路和芯片，類型主要有入侵報(bào)警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防爆安全檢查系統(tǒng)等。在工業(yè)生產(chǎn)中也應(yīng)用到了安全防護(hù)系統(tǒng)，本模式結(jié)合智能機(jī)器人技術(shù)達(dá)到在數(shù)字化車間的高效應(yīng)用，主要構(gòu)成有三個(gè)方面。首先要有一個(gè)安全鎖的保障措施，也就是說針對(duì)執(zhí)行不同任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)需要有專門的鑰匙才能進(jìn)入機(jī)器人的防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行檢查和檢測(cè)，并及時(shí)對(duì)線路故障進(jìn)行維修。如果取下這種鑰匙之后，智能機(jī)器人就會(huì)采取自動(dòng)安全防御機(jī)制，通過多級(jí)串聯(lián)進(jìn)行保護(hù)，將機(jī)械手的活動(dòng)范圍和人工的上、取料分開。第二個(gè)方面，對(duì)于擁有安全防護(hù)系統(tǒng)的機(jī)器人來說，為了更好的適應(yīng)這種高強(qiáng)度和壓力的工作，系統(tǒng)內(nèi)有關(guān)自動(dòng)定時(shí)檢測(cè)的程序，會(huì)定期進(jìn)行自身系統(tǒng)缺陷的檢測(cè)。如果工作內(nèi)容長時(shí)間為高強(qiáng)度的內(nèi)容，負(fù)荷已經(jīng)對(duì)機(jī)器人本身的合理壽命產(chǎn)生威脅，機(jī)器人安全防御機(jī)制就會(huì)發(fā)出警報(bào)并停止工作。這時(shí)候需要專業(yè)的工作人員對(duì)機(jī)器人進(jìn)行修理和檢測(cè)，然后在排除警報(bào)之后讓其恢復(fù)正常的工作。除此之外，每當(dāng)加工一個(gè)零件之后它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)復(fù)位的檢測(cè)，以便及時(shí)恢復(fù)零點(diǎn)位置進(jìn)行接下來零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備。第三個(gè)方面，智能機(jī)器人包括數(shù)字化操作系統(tǒng)應(yīng)該有一個(gè)可用于人工操作的立即停止的按鈕，這樣就能夠在短時(shí)間內(nèi)有效控制加工過程中的突發(fā)失誤，將損失降到最小。

六、結(jié)束語

總之，當(dāng)前在工業(yè)制造方面加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是必要的趨勢(shì)，也是體現(xiàn)科技進(jìn)步的重要方面。尤其是利用智能機(jī)器人建立數(shù)字化車間更是眾多企業(yè)提高產(chǎn)能、降低成本的最佳途徑。隨著現(xiàn)在科技和加工制造業(yè)的進(jìn)步，工業(yè)4.0時(shí)代已經(jīng)到來，我們應(yīng)該牢牢把握此次智能機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，形成智能化控制系統(tǒng)、自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)線、精準(zhǔn)的產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及高效的產(chǎn)品量化機(jī)制，使人工成本更少、安全性更高，為全面提升我國工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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