自動化、信息化
——淺談“工業(yè)4.0”為焊接技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)

■ Jan P. Pitzer，袁 滌

“工業(yè)4.0”又被稱作第四次工業(yè)革命，正以迅雷不及掩耳之勢影響著制造業(yè)的各方各面，其影響也漸漸滲透到我們的日常生活中，對一些變化我們甚至已習(xí)以為常?！爸悄芷嚒?、“智能家居”、“智能生活”等概念越來越多地出現(xiàn)在大眾的視野中。制造業(yè)也同樣如此：“智能產(chǎn)品”、“智能樓宇”、“智能物流”，以及“智能工廠”等概念也越來越常見。然而，我們在數(shù)字化的道路上究竟走了多遠(yuǎn)？縱觀制造業(yè)不難發(fā)現(xiàn)，每個(gè)企業(yè)對數(shù)字化的解讀和需求都十分不同。即使是同一家公司，不同部門對數(shù)字化和“工業(yè)4.0”又有不同的設(shè)想。尤其對于中小企業(yè)而言，想要參與進(jìn)“工業(yè)4.0”的高規(guī)格論壇幾乎不可能，而這些企業(yè)自身的軟硬件條件差異化極大，對智能化的要求也極具個(gè)性色彩。對于這些企業(yè)而言，無論是數(shù)字化工廠還是物聯(lián)網(wǎng)都還很遙遠(yuǎn)?！肮I(yè)4.0”對他們而言看似還無關(guān)緊要。

以創(chuàng)新焊接方案積極應(yīng)對未來挑戰(zhàn)

雖然每個(gè)企業(yè)對“工業(yè)4.0”的要求不同，但無一例外都希望借此提高生產(chǎn)的效率、精確可重復(fù)性及產(chǎn)品質(zhì)量。然而越來越多的企業(yè)都面臨著專業(yè)人才一應(yīng)難求的問題。為了解決這個(gè)問題，必須不斷加強(qiáng)虛擬網(wǎng)絡(luò)和實(shí)體物理網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。焊接技術(shù)因此面臨著數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化的挑戰(zhàn)。

來自德國的CLOOS公司是業(yè)界著名的成套解決方案供應(yīng)商，專門根據(jù)客戶需求定制全套機(jī)器人解決方案，其中囊括了機(jī)器人本體、變位機(jī)以及所有的配套設(shè)備。既能為客戶提供緊湊型系統(tǒng)，也能提供大型的智能機(jī)器人產(chǎn)線，帶自動上下料功能?！肮I(yè)4.0”并不等于買現(xiàn)貨，個(gè)性化的解決方案才是其題中應(yīng)有之義。CLOOS能從客戶角度出發(fā)，傾聽其需求，從而打造出最符合客戶需求的方案。

傳感技術(shù)保駕護(hù)航

雖然每個(gè)企業(yè)的自動化程度不同，但自動化的解決方案擁有許多共同點(diǎn)，其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)便是傳感器。設(shè)備通過傳感器能獲取重要的數(shù)據(jù)和信號，從而為生產(chǎn)的后續(xù)步驟提供關(guān)鍵的信息。通過傳感器可實(shí)現(xiàn)流程監(jiān)控，例如：焊接數(shù)據(jù)監(jiān)控。在歐洲，該功能已實(shí)現(xiàn)廣泛地應(yīng)用，成為焊接工廠的標(biāo)配。焊機(jī)在流程中對比實(shí)際值和額定值，一旦存在差別，便立即上報(bào)，從而有效地避免次品的出現(xiàn)。 除此之外，這些數(shù)據(jù)還可用于日后的設(shè)備維護(hù)工作——過去的經(jīng)驗(yàn)成為未來行動的基礎(chǔ)。

應(yīng)用案例1：全自動工件識別

企業(yè)的規(guī)模越大對自動識別工件的需求就越迫切，對數(shù)據(jù)歸類和管理的要求就越高。識別工件的方法有很多：傳統(tǒng)的方法是給工件做標(biāo)記。而適合未來的方法則是給工件的托盤上加入芯片，儲存工件信息。該技術(shù)在德國LTI公司已經(jīng)得到了成功地運(yùn)用。CLOOS為該公司量身打造了全套鏈?zhǔn)綑C(jī)器人系統(tǒng)（見圖1），擁有智能物流穿梭體系。通過夾具上的磁條碼，軌道穿梭車在上料區(qū)域自動識別并判斷工件應(yīng)送往哪個(gè)焊接工位（見圖2）。而焊接機(jī)器人也能識別該磁條碼，自動選擇匹配的焊接程序，從而有效避免錯(cuò)誤出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)有序生產(chǎn)、高效生產(chǎn)。這樣一來，生產(chǎn)順序不再受限于生產(chǎn)的數(shù)量和批次，有效避免了不必要的等待時(shí)間。該設(shè)備還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：磁條碼的加入不僅方便分配工件，同樣還能記錄數(shù)據(jù)，用于后期查詢，用戶輕輕松松地就能查出哪臺機(jī)器人在什么時(shí)候，使用什么程序焊接了哪條焊縫。

圖1 CLOOS給LTI公司打造的鏈?zhǔn)綑C(jī)器人系統(tǒng)擁有智能的穿梭系統(tǒng)

圖2 軌道穿梭車在上料區(qū)識別夾具上的磁條碼，判斷工件應(yīng)送往哪個(gè)焊接工位

圖3 CLOOS為BPW（車軸）打造的系統(tǒng)中，搬運(yùn)機(jī)器人和焊接機(jī)器人完美配合

圖4 BPW公司的設(shè)備中工件被打上電子標(biāo)簽

應(yīng)用案例2：智能物流，自動識別工件

德國BPW公司是世界上最大的車軸生產(chǎn)廠家之一，最近投產(chǎn)了一套大型機(jī)器人焊接系統(tǒng)（見圖3），用于焊接不同類型的支撐裝置部件。在新技術(shù)的幫助下，BPW公司不但提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還將工人從危險(xiǎn)性的勞動中解放了出來，并提高了產(chǎn)量。這其中，磁條碼扮演著重要的橋梁作用，將工件和與其信息連接在一起。而控制系統(tǒng)則起著大腦的作用：首先識別處于空閑狀態(tài)的機(jī)器人，再分派待焊工件，緊接著機(jī)器人從儲存的70多個(gè)程序中選擇匹配的程序。焊接進(jìn)行時(shí)，傳感器監(jiān)控電弧實(shí)時(shí)參數(shù)，一旦與設(shè)定值存在偏差，立即上報(bào)。焊后的每件成品都會進(jìn)行質(zhì)量檢測，合格品由龍門式搬運(yùn)機(jī)器人放入指定的倉儲籠中。工件以“混亂”的方式登場，卻以井然有序的方式送往下到工序。磁條碼的加入實(shí)現(xiàn)了無縫的數(shù)據(jù)記錄，系統(tǒng)按照工件對參數(shù)進(jìn)行自動歸類，方便了日后的信息跟蹤（見圖4）。

除了上述案例以外，克魯斯還有無數(shù)的其他案例都體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的題中之義——量體裁衣。用戶雖然經(jīng)常很難區(qū)分自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和“工業(yè)4.0”的區(qū)別，但需要記住的是：當(dāng)人、機(jī)器、系統(tǒng)、產(chǎn)品和工件能相互對話并實(shí)現(xiàn)信息交流時(shí)，企業(yè)的生產(chǎn)流程會變得更高效、準(zhǔn)確。同時(shí)，企業(yè)能更快、更準(zhǔn)確地掌握客戶和市場需求的變化。