機器人數字化車間工業智能制造新模式探討

馮波 張杰 楊貴林 李光朝 劉飛虎

吉利汽車研究院（寧波）有限公司 浙江 寧波 315336

1 對機器人數字化車間的具體分析

在投入機器人的工業生產線中，機器人的分布大多是根據生產需求與機器人本身特點而設置的，通常采用“一對多”的方法，生產線的控制已經數字化。多種技術設備由一個機器人個體控制，實現移動、堆垛、裝配與檢測等工作的完全自動化。這些看起來難度極高的操作，背后有先進的數字化技術進行控制，和傳統經驗與手工操作是完全不同的。拿產品制造的整個過程來說，生產所需的原材料與半成品需要經過嚴格的質量檢驗才能進入一體倉庫，同時這些物料的基本信息會被記錄下來，企業的生產系統將與這些信息流對接；領取物料由企業生產過程執行管理系統（MES系統）控制，生產機器人接收到MES系統指令之后，自動完成物料取貨、搬運工作；在裝配車間，各種零部件的裝配工作也是全程自動化完成的，對零部件的噴涂與烘干也是在自動噴涂區完成的；成品最后會送到檢測區，機器人會進行質量檢測并且入庫封存，產品的信息也就生成了。由這一系列的生產流程我們可看出，數字化車間生產方式的工作效率大大高于傳統工藝，減少了勞動力的投入，各個工作的銜接也十分完美，具備很強的市場競爭力。

2 機器人數字化車間工業智能制造新模式

2.1 數字化控制下的物料運送

在數字化車間中，利用AGV系統的物料運輸系統最為常見。這一系統通過傳感器與激光引導的相互配合，精確運轉的步進電機會被作為驅動裝置，通過應用上述技術與設備，機器人與機床、流水線就能夠被協調統一起來，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物料布置的實時情況，當前主要由PLC技術完成物料系統程序的編寫工作，機器人以及其他的設施都可以隨時與系統通訊，安裝在設備上的警示燈與顯示屏都可以顯示許多信息，保證對物料輸送的全程掌控。對于物料的入庫工作，堆垛機是最常用的倉儲設備，其中電氣控制系統、物料放置系統、升降裝置與輸送裝置構成了堆垛機的核心部分，借助伺服驅動電機的驅動力，堆垛機沿輸送軌道運動，可由傳感器實現精準定位。

2.2 數字化控制下的倉庫管理

數字化控制主要借助定位裝置管理貨物，在角鋼塔上會設立特殊倉位，定位裝置就安置在特殊倉位上，便于實現托盤對貨架的全面精準定位。除此之外，相應的傳感器與檢測元件也要按要求裝設，這是為了實現倉位物料量的監測工作。物料的相關信息必須被完整記錄并且適時更新，后期倉庫管理人員調取信息與對接生產系統也就更加方便。倉庫管理工作還需要與物料運送相互配合，對兩者的銜接性要求較高。

2.3 數字化控制下的車間控制系統

數字化生產車間以機器人作為普遍勞動力，完整的車間控制系統是必不可少的。借助控制系統，可實現車間其它設備、設施與機器人之間的實時通信。控制系統可以持續性地監控設施的運行狀況、車間生產進度以及倉庫物料實時信息；布置在車間及辦公區域的各種顯示裝置可以實時顯示控制系統中的各項信息。控制系統實現生產自動化的過程中，一旦某個生產單元出現故障，其他的單元控制臺也會顯示出異常單元的工況，報警信號由報警系統以聲光的形式傳遞給工作人員。通過對顯示屏故障信息的分析，技術人員就可迅速排除故障，生產恢復穩定。生產模式中不同崗位的管理人員在登錄系統時，系統會自動保留登錄記錄與操作痕跡，有助于管理人員時刻掌握有效的生產信息。

2.4 數字化控制下的安全防護系統

數字化控制的安全防護系統可分三個方面來說，與傳統的芯片、電子防護電路是完全不同的。其一，數字化控制會設置安全鎖，對于執行不同任務的機器人系統，必須有配套的鑰匙才可進入機器人的防護網，之后再進行更改與設定，無鑰匙使用或者鑰匙錯誤時，機器人都會進入自動安全防護狀態，通過多級串聯保護自身系統，活動不再與之前同步。其二，數字化控制會設置自身診斷系統，機器人經過長期的工作后，系統內部會進行自身診斷，如果超負荷工作已經對機器人本身造成威脅，機器人會發出報警信號并且停止工作，再由專業人員進行維修，排除警報，令其恢復正常。其三，數字化控制會設置強制停止系統，對于生產過程中的突發狀況，一時間如果無法處理，為了保證其他生產部分的安全，必須強制停止，力求降低損失。

3 結語

從文章來看，自動化技術在工業制造方面的應用還是十分廣泛的，體現了當今數字化高新技術的優越性。機器人作為新的勞動力，利用智能制造技術建立數字化車間，這種生產模式降低了勞動力成本、優化了產品性能并且提高了企業的市場競爭力。雖然現代化工業制造技術還不成熟，但是我們正處于4.0工業時代，是機器人向更高層次發展的大好時機，要求我們在智能控制、自動化生產、精確產品評估與產品量化方面下功夫，力求降低人工成本、提高安全性能，希望我們能為建設現代化工業強國奉獻自己的力量。