智能制造案例——面向重型机械车间智能制造系统解决方案

一、项目简介

制造业是国民经济的主体,是科技创新的主战场,具有产业关联度高、带动能力强和技术含量高等特点,也是一个国家和地区工业化水平与经济科技总体实力的标志。重型机械行业是国民经济发展的基础,重型装备及制造实力集中体现了一个国家的综合国力与国际地位,在推动我国经济增长和社会发展过程中占据着特殊的位置(见图1)。

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图1 重型机械行业简图

临工集团是世界知名的装载机、挖掘机、压路机、平地机、挖掘装载机及相关配件的制造商和服务提供商,是沃尔沃集团(VoLo)的核心企业之一,世界工程机械50强,中国三大工程机械出口商之一,属于国家重型机械行业的大型骨干企业。随着产品不断向大型化、智能化、国产化、绿色环保方向发展,企业急需转型来实现提质增效降成本,机器人智能制造也随之成为助力其发展的关键要素。在产业环境上,国家对智能制造装备产业的大力支持,智能制造装备产业年均增速大幅提升,也加快了其转型升级的步伐。

在重型机械领域,运用机器人智能化制造技术能够保证产品质量的稳定性、提髙劳动生产效率,是实现我国重型机械制造业转型升级的强力技术手段。新松作为机器人行业的龙头企业,作为国产机器人技术进步与产业智能装备水平提升的责任担当,近年来在智能设计、智能生产、企业资源计划管理系统(ERP)、制造执行系统(MES)等方面形成强劲的发展势头。针对重型机械行业出现的问题,结合企业具体需求,逐步开展了一些智能制造项目,在中厚板智能焊接、大型复杂结构件喷涂/打磨等方向有跨越式突破,为企业提供系统解决方案,帮助企业大大提升智能装备水平,提高生产效率。企业智能制造的成功应用,不仅打破了国外机器人在重型机械领域的垄断现状,且进一步推动“中国制造”向“中国智造”的转型升级。

就新松目前为制造业提供的智能制造解决方案而言,从生产管理智能化到信息采集传递网络化,从仓储物流智能化到制造工艺机器人化,都集中代表并体现了中国智能制造的核心技术及发展方向。

1.2 重型机械产业背景

国内的重型机械企业数量多,多服务于传统领域(见图2),大多数企业的发展方式仍较为粗放,产品特色不明显,技术投入不足,创新基础相对薄弱,引入新技术相对缓慢,存在先天不足。大型企业大而不强,质量水平低而不稳,多数企业发展远低于预期,行业整体运行质量不高,主要体现在如下几个方面。

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图2 传统领域的重型机械产品

(1)多数产品生产及智能制造技术薄弱,生产模式与其他行业及国际水平相比普遍落后,在技术创新、管理等基础方面与优势企业存在很大差距。重型机械产品往往自重较大,结构复杂,质量要求高,品种型号多,外加产品和服务升级相对缓慢,难以满足用户对智能化、信息化的要求。在成本优势逐步消失的背景下,传统产业增值空间受到限制。

(2)工作强度巨大,过于依赖人工使成本居高不下,创新型人才不足并不时流失,造成产能下滑、质量波动等链式反应。同时,密集存在的焊接、打磨、喷涂等作业工序对人体健康损害较大,相关领域从业人员正逐年减少,造成企业用工缺口逐渐加大。

(3)工程成套技术水平较低,大型工程的竞争能力不强,适应市场的能力受国外巨头的压制,国际高端市场占有率较低。重型智能制造装备过去一直被国外企业垄断,中厚板焊接自动化技术由于技术要求较高,企业多通过引入国外设备来进行生产,典型设备供应商有IGM(奥地利)、 CLOOS(德国),以及日本的神钢机器人(见图3)。

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图3 机器人在重型机械领域中的应用

1.3 案例特点

  • 临工智能制造项目拟解决的关键问题本项目以临工主要产品装载机、挖掘机及相关零部件为对象,完成对目标车间的智能制造升级,目的是提升企业生产效率,保证关键工艺的质量控制,解决企业劳动力短缺及人力成本上升的难题,努力将临工生产车间打造成全球先进的,自动化程度高、信息化水平高、智能化集成水平高的智能制造工
  • 存在和突破的技术难点由于重型机械行业的下料加工等工序比较粗放,采用一般的自动化技术很难保证其制造加工质量,因此开发具备适应现场实际工况的智能制造技术是本项目最大的难题。

针对装载机、挖掘机零件重量大,结构复杂,品种型号多的特点,新松结合多年在机器人及自动化领域工程应用经验和技术积累,攻克了项目技术中的道道难关。通过长期在客户现场深入硏究工艺,开发出的智能焊接专家系统可实现起始点检测,焊缝跟踪,多层多道焊接,自动确定最佳作业路线,匹配最优工艺参数,解决了中厚板焊接量大、焊缝数量多、下料及定位精度低等诸多传统焊接机器人无法完成的问题;开发出的离线编程技术具备实时交互的离线编程接口,实现机器人配置参数的实时更新、轨迹参数的动态修正、工艺参数的自适应调整等功能。在线测量、建模技术实现了自主规划轨迹,力控技术实现了重力补偿、触觉定位、手把手示教等功能。根据用户需求定制设计并制造出有针对性的重载变位机系统,可以自动对中,满足顶梁和掩护梁多品种、小批量产品的安装固定及定位;并结合现场情况定制桁架系统模块,悬挂双机器人,可对称焊接,控制焊接变形,提高生产效率。

二、项目实施情况

2.1 需求分析

1 项目需求分析

最近几年中国重型机械市场需求延续下滑态势,整体发展形势严峻。全球重型机械行业也进入一个调整期。能力匹配、安全高效、技术先进、经济实惠、节能环保的智能化设备逐渐映入重型机械生产企业的眼帘。面对如此形势,苦练内功,创新发展,才能更好地发力未来,以临工集团为代表的一些企业深刻意识到这一点,并以此为契机,开始加快自动化、数字化、智能化进程,以智能制造促进产业升级。

以装载机、挖掘机为代表的大型重载设备属于小批量、多品种的生产模式,这些大型件的焊接、打磨、喷涂工艺工作强度大,对质量要求也非常髙,存在着恶劣环境下劳动力短缺等问题,急需诸如机器人之类的智能化设备来替代人工,以保证关键工艺的质量控制,提高生产效率。工业机器人发展虽然已近半个世纪,但早期多应用于大批量生产的汽车行业,小批量、多品种的重型工件对工业机器人应用是一种极大的挑战。其中难度最大的重型金属结构件焊接,若想彻底改善自动化程度低、效率低、耗能大、耗材高、作业环境恶劣的传统焊接作业,需结合智能传感技术、智能跟踪技术以及工艺专家系统来促进焊接技术及工艺向智能优质高效的方向发展。

重型杋械生产制造的整个链条可谓长而复杂,涉及采购、设计、生产、销售、物流等环节,哪个环节需要人工干预,就意味着哪个环节不可控,进而需要全价值链的数字化、智能化生产来解决。结合重型机械自身发展特点,当遇到客户不同的需求时,必须通过大数据的计算分析,进行智能研发及协同生产,进行产品匹配来满足及实现。

2 关键技术描述

为了更好地解决上述重型机械生产制造中的问题,需要依靠智能生产,同时不断积累重型金属结构件焊接、打磨、喷涂等工艺知识。新松在项目执行中自主开发了多项关键技术

  • 接触传感检测功能
  • 焊缝跟踪功能。
  • 多层多道焊接功能。
  • 焊接参数实时调整功能。
  • 焊接工艺数据库。
  • 焊缝轮廓识别技术与打磨轨迹自动规划技术。
  • 机器人恒力磨抛控制技术。
  • 磨抛工艺专家系统。
  • 虚拟工作站仿真技术。
  • 涂装参数自动调节技术。

3 相关行业需求

由于制造业发展的自身需求加上科技革命的外部推动,智能制造在船舶、高铁、煤炭机械、桥梁、石油化工、国防建设等重型机械行业都存在需求。随着智能制造技术的推广和智能设备在生产中被逐渐认可及利用,未来必将代替传统工业生产,并促使重型机械生产不断数字化、信息化、智能化。

2.2 总体设计情况

2.2.1 智能工厂顶层设计及总体规划

项目针对总体规划设计、工艺流程及布局、产品三维设计与仿真、核心制造装备、数据采集和分析、制造执行系统(MES)、内部通信网络架构等方面开展技术攻关及智能化建设,搭建了MES、ERP、CRM、QMS、PLM等信息化管理平台。

建设先进的数字化智能制造车间,可满足多种产品的智能化生产制造,建立多层管理系统,通过先进的数字化管理系统,对整个生产流程进行统一管理。

企业经营层在ERP系统内结合工艺设计完成车间的生产计划、采购库存、成本核算、产品销售、决策分析等管理工作;制造执行层基于工厂模型、生产模型及事件模型,完成数字化车间的作业计划、作业调度、生产过程追踪、质量监控、设备管理等执行类工作过程控制层对生产中的物流、产品质量、工艺参数等进行收集和分析,形成集成化的数据管理;智能设备层由物流AGⅤ配送系统、智能机器人系统、自动化立体仓库等多种关键智能系统及设备组成。

经营管理层在ERP系统内对智能立体仓库直接进行管控,通过营销系统下达的各类生产任务,使用CRM系统与客户进行沟通及互动,形成生产物流管理与计量检定一体化的生产物流管理系统。

制造执行系统(MES)在企业信息系统中处于ERP和底层自动化系统之间,是工厂ERP系统与底层自动化系统之间连接的枢纽。它以全厂数据采集为基础,集成加工、装配、检测、动力能源、物流等生产环节,提高各部门、各系统间协调指挥能力,使计划、生产、调度、资源分配更加科学、准确,保障生产的连续性、可控性,使生产过程数字化、透明化。实现生产作业计划编制与执行,资源调度优化,产品质量全过程分析与跟踪,生产设备动态运行管理,物料配送管理,操作管理,以及底层生产现场数据的转换、存储、分析、发布等数据集成和应用。

产品设计辅助系统通过机械设计、仿真模拟、电气设计等辅助软件,改善设计人员在产品设计过程中的工作效率,削减设计与制造成本,缩短产品进入市场的时间。通过使用设计软件,将产品制造早期从概念到生产的过程都集成在一个数字化管理和协同的框架中。

2.2.2 智能机器人系统

1 总体目标

临工集团项目以装载机、挖掘机及其部件生产全周期加工工序为着手点,以焊接、打磨、喷涂等制造工艺为硏究目标,开发岀相应的智能机器人系统关键技术,最终完成智能制造解决方案,使系统功能达到国内领先,国际一流。

2 技术路线

项目技术路线如图5所示。

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图5 项目技术路线图

3 多个系统环节成功应用

1)平地机后车架焊接系统

该系统有以下几部分(见图6)。

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图6 平地机后车架焊接系统

(1)变位机系统模块可实现工件全方位焊接,适合产品结构相似,尺寸和重量相近,焊接夹具柔性化设计,以及尾部滑台设计。

(2)机器人桁架系统模块,X轴行程、Y轴行程、Z轴行程,可增加机器人的移动范围及焊缝可达率。

(3)智能焊接软件包具有位置检测功能、焊缝跟踪功能、多层多道焊接功能,以及焊接专家数据库。

2)装载机及挖掘机等部件焊接系统

该系统包含以下工作站:

  • 装载机前车架机器人焊接工作站。
  • 装载机后车架机器人焊接工作站。
  • 挖掘机托油盘机器人焊接工作站
  • 挖掘机下架总成机器人焊接工作站。
  • 挖掘机斗杆机器人焊接工作站。
  • 挖掘机驾驶室机器人焊接工作站。
  • 发动机罩框架及小部件机器人焊接工作站等。

3)智能打磨系统

杆封头焊缝打磨系统(见图7)以六轴大负载工业机器人为基础,配合恒力打磨控制技术,满足提高产能并降低工人劳动强度的实际需求。

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图7 杆封头焊缝打磨系统

4)智能喷涂系统

动臂、斗杆、上架、下架等工件的智能喷涂系统如图8所示。

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图8 智能喷涂系统

该系统主要包括新松防爆型喷涂机器人、八轴防爆型滑台与升降机构、混气喷涂系统等,具有喷枪自动清洗功能,完成四类工件(动臂、斗杆、上架、下架)的喷涂工作。该系统使机器人与悬挂链上的工件保持同步运行,增加跟随功能以实现从静止到与工件相匹配的运动速度,以便进行随动喷涂作业。

2.2.3关键技术

1 接触传感器检测

新松机器人通过起始点检测和三方向传感功能,可以使焊接过程不受由于工件的加工、组对拼焊和装夹定位带来误差的影响,自动寻找焊缝并识别焊接情况,保证顺利地焊接。具有精度高、可达性好、安全可靠等优点。接触传感是通过焊丝接触工件,感知工件位置来实现的,使用起来操作简单方便,不需要其他传感装置,从而增加了焊枪的灵活性。

2 焊缝跟踪

利用新松杋器人智能焊接中的电弧跟踪功能,实现位置岀现偏差焊缝的正常焊接工作。通过焊缝跟踪功能,机器人可以分辨岀焊缝左右和上下两个方向的偏移,自动运算实现纠正。保证对各路径点有不同方向偏差的焊缝都可以进行准确焊接。焊接成型效果、生产效率提升、产品品质提升得到了有效改善。同时电弧跟踪功能可以实现复杂曲线的跟踪,确保电弧跟踪的实用性。

在焊接过程中,通过电弧跟踪功能,实时调整焊枪位置,保证焊丝的干伸长度不变,保证了焊接过程的稳定性及整条焊缝成型的一致性。

3 多层多道焊接

新松杋器人多层多道焊功能可以实现多种类型的焊接轨迹(如圆弧、折线等)的焊接。

具备该功能的机器人完成优质高效的作业,在大型厚板焊接中体现尤为明显在使用多层多道焊功能焊接厚板时,只需要示教根层的焊缝,之后通过设定偏移值来实现覆盖层的焊接,大幅度提髙工作效率。在此基础上,还可以通过覆盖层的逆向焊接功能,实现焊接过程的往复,充分提高焊接工作效率,实现效率最大化。

多层多道焊功能可以和其他如接触传感检测功能及焊缝跟踪功能等结合起来使用,通过接触传感检测功能和焊缝跟踪功能,将第一层焊接时获取的工件信息记录下来。经过系统整理计算,将结果直接作用于第二层及以后的焊接中,保证焊接质量。同时焊接工艺的设定、焊枪姿态的调整可以应用于每一层的焊接中。多重方法保证焊接质量,为客户带来满意的焊接效果。

4 焊接参数实时调整

在焊接过程中,新松机器人可以实时调整焊接工艺参数,如电流和电压,从而改变焊接成型。有经验的操作者可以在焊接过程中改变焊接参数,提高焊接调试效率;也可以在实际生产中,根据实际情况进行参数的微调,为焊接质量的保证又添加一层保险。经过调整后的工艺参数可以保存下来,方便以后使用。

5 焊接工艺数据库

针对重型机械中的中厚板焊接工艺及参数,新松机器人建立了专家数据库及智能学习算法,系统根据焊接工件型号、材料、机器人执行单元信息,可以自动生成焊接工艺文件

(焊接、除渣、机器人末端工具更换等):并配合离线编程系统,导入轨迹生成工艺参数。

在数据库基础上,通过开发智能学习算法及专家系统知识融合机制,把数据库技术和专家系统工具有机结合起来,专家系统利用数据库管理的知识库进行推理,以实现焊接工艺的定制,并把结果保存到工艺文件库中,由数据库统一管理。

6 焊缝轮廓识别技术与打磨轨迹自动规划技术

为了准确识别,新松机器人融合3D相机,通过扫描工件打磨区域,自动识别焊缝轮廓并传输至智能管理分析系统,由该系统收集、存储视觉数据,匹配工件类型,然后由离线编程软件解析视觉数据,自动生成打磨作业,由智能管理系统下发至打磨机器人,执行打磨作业。

7 力控磨抛技术

新松机器人在匹配力控制传感器之后,可以有效提升磨抛作业的精度及准确性。核心部件为恒力执行,通常具有自适应浮动伸缩机构,可通过恒力控制软件设置一定阈值内的磨抛力,保证磨抛工具与工件各个位置实时接触且处于恒力抛光状态,最终使工件磨抛效果和一致性得到提升,有效降低了人工调试难度。恒力执行端可以安装多种磨抛工具,进而兼容更多类型产品。

8 磨抛工艺专家系统

通过与客户磨抛工艺紧密结合开发出的新松机器人智能磨抛专家系统,将整个系统的各个控制模块有杋整合,形成了具有一定智能判断和自主决策能力的专家系统。智能磨抛专家系统主要包含耗材损耗检测与补偿模块、角度损耗补偿模块、磨抛工艺管理模块、来料管理模块、产能管理模块、耗材寿命管理模块、设备交互模块、安全保护与报警管理模块。

9 虚拟工作站仿真技术

新松机器人通过构建虚拟工作站系统来进行仿真及精确示教。虚拟工作站具有仿真布局组件化、轨迹点的三维可视化等特点。机器人、变位机、工具、工件等一次创建后,均可在多个工程项目中重复使用;设备布局可进行精确调整,设置每个仿真组件的位置和姿态。机器人作业在执行仿真的过程中,可以模拟真实的机器人速度、加速度等运动特性,运动范围超界会有报警提示。利用导入的CAM软件生成的运动轨迹,重新自动配置机器人的运动姿态。离线生成的作业可通过网络或者USB接口下载到机器人控制器中。

若想实现整个磨抛系统的闭环控制,虚拟工作站是不可或缺的环节,它通过真实的三维数据变成机器人识别的语言,进行路径自动规划,将理想三维模型和实际扫描出的三维模型进行比较,在焊缝位置以理想模型为参考,自动规划出合理打磨路径,根据实际三维模型进行碰撞检测,通过内置的专家打磨工艺系统,根据工件特征,自动规划工艺路线。

10 涂装参数自动调节技术

新松机器人自动涂装系统可以通过流量计检测流量以及压力传感器检测流体压力来实时检测涂料流量,并反馈给控制器,控制器根据事先设定好的参数通过调节调压器进行流量的实时调节。当现场工况需要改变喷涂扇形大小时,通过机器人给控制系统发送形状参数,控制系统自动调节比例参数,实现喷涂形状的改变。

2.3 实施步骤

2.3.1 关键技术整体方案设计及论证

对于临工智能升级项目,为了确保整体方案的可行性,前期开展了大量的技术交流与调研,针对工厂布局、生产工艺、网络信息架构、信息集成、机械设计、电气设计等方面开展多方论证,最终为客户实现了安全高效的智能制造系统

2.3.2 智能机器人系统实施

1 老旧焊接机器人工作站升级改造阶段

临工集团在20世纪90年代曾采购一批国外焊接机器人工作站进行装载机部件的自动化焊接工作,由于功能上已经不能够满足企业当今快速发展及生产的需求,本阶段的主要工作就是采用新松焊接机器人替代旧工作站,满足客户装载机部件的焊接需要。

2 焊接机器人工作站实施阶段

临工集团在自动化焊接方面应用相对较多,工艺知识丰富,并具有一定的操作基础因此本阶段旨在全面开展自动化焊接机器人工作站的实施工作,包括装载机前车架机器人焊接、装载机后车架机器人焊接、挖掘杋托油盘杋器人焊接、挖掘机下架总成机器人焊接、挖掘机斗杄杋器人焊接、挖掘杋驾驶室杋器人焊接、发动杋罩框架及小部件机器人焊接等工作站实施工作3.打磨、喷涂机器人工作站实施阶段在焊接机器人工作站展开后,临工集团在打磨及喷涂工艺方面开展自动化实施工作包括中挖驾驶室焊缝打磨机器人、备料中心切割件打磨、小挖后罩焊缝打磨机器人、斗杆打磨机器人、挖掘机后车架机器人喷涂、挖掘机斗杄杋器人喷涂、小挖驾驶室涂胶机器人等工作站实施工作。

2.3.3 整体实施阶段

项目以重型机械中的代表装载机、挖掘机及其部件的生产工艺为研究对象,研究出与之匹配的自动化加工技术,重型机械智能焊接工艺、智能打磨工艺、智能喷涂工艺技术取得研究突破,形成了以点带面的格局,在生产制造自动化方面取得飞速发展。

2.3.4 数字化工厂实施阶段

项目硬件设备全部实施之后,将会继续搭建内部通信网络架构,完成产品三维设计与仿真、核心制造装备、数据采集和分析、制造执行系统(MES)整体集成,并对MES、 ERP、CRM、QMS、PLM等系统进行优化升级。

三、实施效果

3.1 实施效果分析

3.1.1 效益分析

临工集团项目的顺利实施给我国的重型机械制造业带来了巨大的变革,并产生巨大的经济效益和社会效益。

本项目的成功实施,使临工集团在生产工艺自动化方面取得飞速发展。对比国外设备,新松机器人在使用及维护成本上至少节省60%,人工成本节省50%以上,并间接提高了员工的能力及综合素质。同时智能制造带来的产品质量提升加上信息化管理系统的引入有效降低了质量控制的管理成本。

从社会效益上讲,整个智能制造系统在适应车间现场实际工况的基础上,保证了产品质量稳定性,使得临工的生产加工效率大幅增加,产品竞争力稳步提升。企业在智能制造理念、技术、管理等方面的探索与实践,拉动了重型机械制造的产业竞争力,推动了其他同行企业的健康发展,敢于创新发展,为临工集团树立了优质的品牌形象及业内示范效应项目的研发成功,除临工集团自身受益之外,也从一定程度上促进了地方经济的发展。

3.1.2 成果分析

本项目经过长期工程实践,深入结合重型机械领域的生产工艺,采用当今最先进的传感设备及算法,攻克了机器人智能焊接、智能打磨及智能喷涂等相关技术,完成对目标车间的智能制造升级,直接达到了提升企业生产效率、保证关键工艺质量控制的目的,解决了企业劳动力短缺及人力成本上升的难题。形成了一套标准的重型机械领域系统解决方案,不但可带动行业内的智能制造转型,后续还可相继推广至船舶、煤炭机械等行业。

3.2 项目复制及推广

3.2.1复制推广情况

临工集团机器人智能制造项目的实施开展,在同行业转型升级中起到了良好的示范作用。项目中研发的智能加工工艺技术和成果,为其他尚在智能制造升级中摸索、验证的行业客户提供了极具代表性的参照。以临工集团公司的装载机、挖掘机及其部件为基础,以机器人焊接、打磨、喷涂技术应用和工艺积累为依托,完全可以将中厚板焊接、结构件打磨机喷涂等技术拓展到其他重型机械应用领域

1 煤炭机械行业

新松为某企业定制实施的液压支架结构件、顶梁和掩护梁焊接系统如图9所示。

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图9 液压支架结构件、顶梁和掩护梁焊接系统

系统釆用焊接机器人系统替代人工,大大増加了机器人的移动范围,以及可焊焊缝的数量,实现煤炭杋械顶梁和掩护梁的焊接。杋器人智能焊接软件包中的位置检测功能、焊缝跟踪功能、多层多道焊功能,对结构件的不规则焊缝起到了补充作用。

新松为某企业定制实施的刮板机结构件中部槽焊接系统如图10所示。

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图10 刮板机结构件中部槽焊接系统

机器人同样具备智能焊接软件包进行不规则焊缝的焊接,并采用双丝焊工艺,进一步提高焊接速度及熔敷率。焊接效率为普通焊接的3~6倍,熔敷率可达24kgh。

2 船舶行业

新松为某船厂定制实施的焊接系统如图11所示。

智能制造案例——面向重型机械车间智能制造系统解决方案_第10张图片
图11 某船厂焊接系统

整套系统自动化程度极髙,采用十六轴自动焊接。机器人智能焊接软件包配置了位置检测、焊缝跟踪、多层多道、离线编程等功能。工件在流水线上可实现自定位,非机械定位,直接传送到机器人焊接工位。工作时先是移动桁架X轴和Y轴,利用安装在焊接机器人底座上的摄像头扫描工件,通过工件特征判断工件摆放位置,桁架调整机器人位置;之后焊接杋器人通过起始点检测功能检测焊缝精确位置,最终机器人开始焊接,并通过焊缝跟踪功能实时校正机器人焊接路径。

3 港口行业

新松为某港口行业定制实施的切割系统如图12所示。

智能制造案例——面向重型机械车间智能制造系统解决方案_第11张图片
图12 某港口切割系统

系统中新松切割机器人利用变位机、滑台的协调运动,增大了系统的工作范围,实现了对工件多方位切割,进而实现了高效自动化生产。配套采用自主研发的离线编程软件可以对复杂工件进行空间曲线编程,重点解决人工无法示教的难题。软设施上使用了自主开发的生产监控软件进行套料,便于合理利用物料,减少人力和物力的浪费

4 建筑机械行业

新松为某建筑机械行业定制实施的墙体立柱焊接系统如图13所示。

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图13 某建筑机械行业墙体立柱焊接系统

系统釆用模块化设计,一是伺服滑台模块化,可提高方案设计效率;二是变位机模块化,夹具柔性化翻转角度±360°,实现全方位的焊接。额外配套智能焊接软件包(位置检测功能、焊缝跟踪功能、多层多道焊功能),相似产品可复制焊接专家数据库。

新松为某建筑机械行业的桥梁支座产品定制实施的自动喷漆系统如图14所示。

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图14 某建筑机械行业桥梁支座自动喷漆系统

系统通过机器人自动喷漆,使漆膜性能及均匀性大幅提髙,漆膜表面平滑饱满,无流挂、橘皮、针孔、缩孔等缺陷,一致性好;漆膜厚度均匀性大幅提髙,漆膜厚度平均厚度差15μum,精确可控;有效提升喷涂效率,上支座喷涂的总体时间为80s。同时系统中采用了先进的工件精确到位控制技术及工件混线生产智能识别技术,提升喷涂设备的准确性。

3.2.2 复制实施策略

一个项目的价值不单体现在交付用户使用,更多的是项目结束后的可复制性。新松重型机械智能改造项目流程执行层层把关,循序渐进,形成一套针对重型机械项目的执行及管理措施。一是勤交流,通过与客户充分沟通和交流,理解最终客户技术需求;二是懂现场,对产品工件结构、制造工艺、生产节拍、工序质量控制、物料输送等进行分析:三是优设计,以交付的项目技术为基础,进行系统配置与选型,选择各功能模块进行优化组合四是深服务,形成性价比高的技术解决方案,与客户评审和交流,修改、完善并确认方案;五是重落实,严格按项目管理流程进行项目实施,实现高质量项目交付:六是勇创新,针对客户特殊需求,进行专项功能扩展开发或全新功能开发,满足客户需求。

四、建议及总结

针对重型机械行业中的不同类型企业,智能制造不可一蹴而就,要进行整体规划与顶层设计,之后分步实施。智能机器人系统要融合工艺知识,结合智能传感,实现自主规划,自主学习。

对于大型企业而言,多数不乏资本及实力,开展智能制造可以通过强大的技术支持与研究,做好前期规划,实现高端产品的发展。建议以应用案例为基础,进行复制技术的提升,以模块化设计、数字化设计为依托,在相似产品中进行技术推广和应用。在技术改造升级的过程中,可率先针对部分工艺落后的产品进行改善,以解决技术瓶颈,改善现场作业环境,提升制造工艺水平为目的,设计并实施智能制造系统解决技术方案。也可通过与企业联合开发的形式,探索新工艺、新技术,主动创新技术,提升企业核心竞争力与技术实力,推动产品量产。

对于中小企业而言,往往存在资金不足、不愿尝试革新的问题。建议采用通用性强性价比高的标准化产品作为切入点,如机器人、焊接电源、焊枪组成的标准焊接机器人产品:外部配套采用非标的模块化产品加以辅助,如采用模块化桁架、工作台、工装夹具等模块化设备来覆盖多品种、小批量的产品加工,降低企业的投资风险,实现产品多元化生产制造。

重型机械行业在国民经济中占有基础性的战略地位,目前已经通过借鉴领先的生产制造模式,在智能化设计、智能化制造、智能化管理、智能化服务等方面推进实施和示范推广了一批标志性项目,并取得系列重大突破。临工项目的实施革新了产业发展模式,推动了智能制造建设,并充分释放了其转型升级的新动能

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