機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造新模式探討

馮波 張杰 楊貴林 李光朝 劉飛虎

摘 要 在我國(guó)高新技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，工業(yè)生產(chǎn)正在由中國(guó)制造邁向中國(guó)創(chuàng)造。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)使用機(jī)器人代替部分勞動(dòng)力，將機(jī)器人投入到生產(chǎn)線也是為了將工業(yè)推向自動(dòng)化，機(jī)器人生產(chǎn)已經(jīng)應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。文章將會(huì)針對(duì)機(jī)器人數(shù)字化車間這一問(wèn)題，談一談機(jī)器人作為新型勞動(dòng)力參與的工業(yè)智能制造新模式。

關(guān)鍵詞 機(jī)器人;數(shù)字化車間;工業(yè)智能制造新模式

1 對(duì)機(jī)器人數(shù)字化車間的具體分析

在投入機(jī)器人的工業(yè)生產(chǎn)線中，機(jī)器人的分布大多是根據(jù)生產(chǎn)需求與機(jī)器人本身特點(diǎn)而設(shè)置的，通常采用“一對(duì)多”的方法，生產(chǎn)線的控制已經(jīng)數(shù)字化。多種技術(shù)設(shè)備由一個(gè)機(jī)器人個(gè)體控制，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、堆垛、裝配與檢測(cè)等工作的完全自動(dòng)化。這些看起來(lái)難度極高的操作，背后有先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行控制，和傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)與手工操作是完全不同的。拿產(chǎn)品制造的整個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)所需的原材料與半成品需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)才能進(jìn)入一體倉(cāng)庫(kù)，同時(shí)這些物料的基本信息會(huì)被記錄下來(lái)，企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)將與這些信息流對(duì)接;領(lǐng)取物料由企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES系統(tǒng)）控制，生產(chǎn)機(jī)器人接收到MES系統(tǒng)指令之后，自動(dòng)完成物料取貨、搬運(yùn)工作;在裝配車間，各種零部件的裝配工作也是全程自動(dòng)化完成的，對(duì)零部件的噴涂與烘干也是在自動(dòng)噴涂區(qū)完成的;成品最后會(huì)送到檢測(cè)區(qū)，機(jī)器人會(huì)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)并且入庫(kù)封存，產(chǎn)品的信息也就生成了。由這一系列的生產(chǎn)流程我們可看出，數(shù)字化車間生產(chǎn)方式的工作效率大大高于傳統(tǒng)工藝，減少了勞動(dòng)力的投入，各個(gè)工作的銜接也十分完美，具備很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造新模式

2.1 數(shù)字化控制下的物料運(yùn)送

在數(shù)字化車間中，利用AGV系統(tǒng)的物料運(yùn)輸系統(tǒng)最為常見(jiàn)。這一系統(tǒng)通過(guò)傳感器與激光引導(dǎo)的相互配合，精確運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)會(huì)被作為驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)應(yīng)用上述技術(shù)與設(shè)備，機(jī)器人與機(jī)床、流水線就能夠被協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來(lái)，物料輸送工作就可以保證一定的精確性。使用傳感器是為了檢測(cè)物料布置的實(shí)時(shí)情況，當(dāng)前主要由PLC技術(shù)完成物料系統(tǒng)程序的編寫工作，機(jī)器人以及其他的設(shè)施都可以隨時(shí)與系統(tǒng)通訊，安裝在設(shè)備上的警示燈與顯示屏都可以顯示許多信息，保證對(duì)物料輸送的全程掌控。對(duì)于物料的入庫(kù)工作，堆垛機(jī)是最常用的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，其中電氣控制系統(tǒng)、物料放置系統(tǒng)、升降裝置與輸送裝置構(gòu)成了堆垛機(jī)的核心部分，借助伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，堆垛機(jī)沿輸送軌道運(yùn)動(dòng)，可由傳感器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

2.2 數(shù)字化控制下的倉(cāng)庫(kù)管理

數(shù)字化控制主要借助定位裝置管理貨物，在角鋼塔上會(huì)設(shè)立特殊倉(cāng)位，定位裝置就安置在特殊倉(cāng)位上，便于實(shí)現(xiàn)托盤對(duì)貨架的全面精準(zhǔn)定位。除此之外，相應(yīng)的傳感器與檢測(cè)元件也要按要求裝設(shè)，這是為了實(shí)現(xiàn)倉(cāng)位物料量的監(jiān)測(cè)工作。物料的相關(guān)信息必須被完整記錄并且適時(shí)更新，后期倉(cāng)庫(kù)管理人員調(diào)取信息與對(duì)接生產(chǎn)系統(tǒng)也就更加方便。倉(cāng)庫(kù)管理工作還需要與物料運(yùn)送相互配合，對(duì)兩者的銜接性要求較高。

2.3 數(shù)字化控制下的車間控制系統(tǒng)

數(shù)字化生產(chǎn)車間以機(jī)器人作為普遍勞動(dòng)力，完整的車間控制系統(tǒng)是必不可少的。借助控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車間其它設(shè)備、設(shè)施與機(jī)器人之間的實(shí)時(shí)通信。控制系統(tǒng)可以持續(xù)性地監(jiān)控設(shè)施的運(yùn)行狀況、車間生產(chǎn)進(jìn)度以及倉(cāng)庫(kù)物料實(shí)時(shí)信息;布置在車間及辦公區(qū)域的各種顯示裝置可以實(shí)時(shí)顯示控制系統(tǒng)中的各項(xiàng)信息?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的過(guò)程中，一旦某個(gè)生產(chǎn)單元出現(xiàn)故障，其他的單元控制臺(tái)也會(huì)顯示出異常單元的工況，報(bào)警信號(hào)由報(bào)警系統(tǒng)以聲光的形式傳遞給工作人員。通過(guò)對(duì)顯示屏故障信息的分析，技術(shù)人員就可迅速排除故障，生產(chǎn)恢復(fù)穩(wěn)定。生產(chǎn)模式中不同崗位的管理人員在登錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保留登錄記錄與操作痕跡，有助于管理人員時(shí)刻掌握有效的生產(chǎn)信息。

2.4 數(shù)字化控制下的安全防護(hù)系統(tǒng)

數(shù)字化控制的安全防護(hù)系統(tǒng)可分三個(gè)方面來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)的芯片、電子防護(hù)電路是完全不同的。其一，數(shù)字化控制會(huì)設(shè)置安全鎖，對(duì)于執(zhí)行不同任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)，必須有配套的鑰匙才可進(jìn)入機(jī)器人的防護(hù)網(wǎng)，之后再進(jìn)行更改與設(shè)定，無(wú)鑰匙使用或者鑰匙錯(cuò)誤時(shí)，機(jī)器人都會(huì)進(jìn)入自動(dòng)安全防護(hù)狀態(tài)，通過(guò)多級(jí)串聯(lián)保護(hù)自身系統(tǒng)，活動(dòng)不再與之前同步。其二，數(shù)字化控制會(huì)設(shè)置自身診斷系統(tǒng)，機(jī)器人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作后，系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)進(jìn)行自身診斷，如果超負(fù)荷工作已經(jīng)對(duì)機(jī)器人本身造成威脅，機(jī)器人會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并且停止工作，再由專業(yè)人員進(jìn)行維修，排除警報(bào)，令其恢復(fù)正常。其三，數(shù)字化控制會(huì)設(shè)置強(qiáng)制停止系統(tǒng)，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的突發(fā)狀況，一時(shí)間如果無(wú)法處理，為了保證其他生產(chǎn)部分的安全，必須強(qiáng)制停止，力求降低損失。

3 結(jié)語(yǔ)

從文章來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)制造方面的應(yīng)用還是十分廣泛的，體現(xiàn)了當(dāng)今數(shù)字化高新技術(shù)的優(yōu)越性。機(jī)器人作為新的勞動(dòng)力，利用智能制造技術(shù)建立數(shù)字化車間，這種生產(chǎn)模式降低了勞動(dòng)力成本、優(yōu)化了產(chǎn)品性能并且提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。雖然現(xiàn)代化工業(yè)制造技術(shù)還不成熟，但是我們正處于4.0工業(yè)時(shí)代，是機(jī)器人向更高層次發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，要求我們?cè)谥悄芸刂啤⒆詣?dòng)化生產(chǎn)、精確產(chǎn)品評(píng)估與產(chǎn)品量化方面下功夫，力求降低人工成本、提高安全性能，希望我們能為建設(shè)現(xiàn)代化工業(yè)強(qiáng)國(guó)奉獻(xiàn)自己的力量。

參考文獻(xiàn)

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