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工廠智能化之路,人機如何才能成為最佳拍檔?

本站原創 2019-4-29 13:24:04 點擊 0
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[導讀]工廠智能化之路,人機如何才能成為最佳拍檔?

企業既不能盲目地推進自動化、機器換人,又不能停留在大量使用人工的作業方式,需要將自動化設備擅長重復性勞動和高速度的特點與工人的靈活性和判斷力有機地結合起來,從而在保證產品質量的基礎上,最大限度地提高生產效率。

不同生產模式的制造企業,生產自動化程度差異很大。

對于采用大批量重復生產模式的企業,例如電子元器件、標準件、制藥、食品、飲料、鋼鐵、化工等行業的制造企業,無疑需要最大限度地實現自動化、少人化,甚至無人化,一位制藥行業的專家曾告訴我,人的參與是該行業生產過程中最大的污染源。

 對于采用小批量、多品種生產模式的企業,例如各類按訂單生產(MTO)的機械制造、汽車零部件和電氣產品制造企業,則應該強調人機結合,將工人的智慧和經驗與自動化設備和產線相結合。對于小批量、多品種,以及單件小批生產的企業,推進零部件的標準化、系列化、模塊化具有十分重要的意義。模塊化程度越高,就越有可能實現生產和組裝環節的自動化。

對于按訂單設計(ETO)、單件生產的生產模式的企業,例如重型裝備制造企業、造船企業,則需要更多地依賴工人來操控設備,充分利用工人的經驗和工藝文件的指導來完成加工與裝配的過程,在此過程中,需要大量使用助力設備。

對于一些高端產品,例如奢侈品,反而更需要發揮技術工人的高超工藝水平和“工匠精神”。例如,e-works考察團在參觀格拉蘇蒂原創手表的工廠時看到,盡管產品的設計和部分零件的加工已經采用了CAD/CAM技術和數控機床,但高端產品的拋光、裝配等核心工藝環節還是采用純手工打造。在參觀德國奧迪工廠時,我們也發現,奧迪A8的生產實現了較高的自動化,但是在同一個工廠生產的R8跑車,則大部分是手工制造。

一個復雜產品的制造過程,不同的工藝流程的自動化程度差異大。

例如對于大型汽車整車企業,沖壓、焊接、噴涂工藝已逐漸實現高度的自動化,但是總裝工藝則自動化程度不高,更多地依賴人工進行組裝。手機、家電等電子產品的SMT(表面貼裝技術)工藝已經實現全自動化,但產品的組裝、檢測等工藝環節則依然需要大量的人工。因此,企業推進智能工廠建設,不能簡單地將自動化率作為評價標準。應當結合每個行業的特點,在推行精益生產和零部件三化的基礎上,持續改進,逐漸提高自動化程度,實現人機融合和柔性自動化。

2015年,e-works考察團參觀西門子安貝格電子工廠時,參觀了兩條組裝線。一條組裝線只生產兩種產品,實現了全自動組裝。另一條組裝線可以同時組裝數十種不同的產品,采用的是半自動,有一半工位是人工裝配。對于人工裝配的工位,進行了防呆設計,針對特定產品在該工位應裝配的元件,元件盒會亮綠燈。

在推進智能工廠建設過程中,智能裝備和相關技術的合理應用,可以有效地減輕工人的勞動強度,提高效率。

例如,工業機器人在焊接、噴涂、上下料、堆垛、打磨等工序已經得到廣泛應用;AGV、吊掛系統可以替代人工搬運;機器視覺技術可以替代目視檢測,例如在SMT行業自動將電路板拍照,與標準的電路板進行比對,替代人工進行質量檢測;語音識別技術可以幫助工人準確取貨,霍尼韋爾已開發出這類產品。

工業機器人與機器視覺技術的結合,大大提高了工業機器人的應用效果,而協作機器人則進一步擴展了機器人的應用領域,更好地實現人機融合。博世推出的APAS生產輔助系統,就是一種可以輔助人工的移動式機械手,與工人協同作業。在一些對工人健康有傷害的工序,應當大力推進工業機器人的應用。

智能制造專家金鳴指出,有些情況雖然可以應用自動化設備,但還是需要以人工為主:

 在有些生產制造環節,機器人和自動化設備雖然能夠代替人,但是容易出錯,不如人的動作、感覺靈敏度和準確度高。

在一些節拍不是很快的制造環節,由于機器人或自動化設備成本高的原因,企業還是選擇人工來完成這些工序。

智能裝備的應用,在減少普通的生產工人同時,會帶來對操作和維護、維修智能裝備的高技術工人的更大需求。

回顧智能制造裝備的發展歷程,從普通機床到數控機床,發展到能夠實現自動換刀的加工中心,能夠實現多個工序復合的車銑復合加工中心,以及能夠實現加工與檢測結合,并能夠實現誤差補償的加工中心,智能化程度越來越高。

同時,智能裝備已從單機應用發展到多臺智能裝備的組合應用,建立智能制造單元(或柔性制造系統),在此基礎上集成各種智能物流裝備,構建智能制造產線。設備的智能化程度不斷提高,還融合了數據采集、設備聯網、數控編程等功能,使得設備的操作與維護保養、維修日益復雜。這一方面對工人的技術水平要求更高;另一方面也使得設備維修維護服務外包的需求日益凸顯。

目前,數字化工廠仿真軟件已經可以實現人機工程仿真。同時,也已經有各種輔助裝置,來調整產品在制造和裝配過程中的高度和方向,確保工人能夠在生產過程中,保持相對舒適的姿態。

總之,制造企業在進行智能工廠規劃時,不能盲目追求無人工廠、黑燈工廠、機器換人,一定要結合自身的產品特點和生產模式,合理規劃智能裝備和產線的應用,實現人機融合。


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