新科技智能造論文
年是《中國制造2025》國家戰(zhàn)略實施元年，“智能制造”成為中國制造2025落地的關(guān)鍵。作為制造業(yè)領(lǐng)域的盛事和風(fēng)向標(biāo)，11月3日-7日在國家會展中心(上海)舉行的第十七屆工博會以“創(chuàng)新、智能、綠色”為主題，圍繞《中國制造2025》十大重點領(lǐng)域，聚焦智能轉(zhuǎn)型，突出高端引領(lǐng)，體現(xiàn)“跨界、協(xié)同、融合、創(chuàng)新”趨勢，成為“智能科技”的引領(lǐng)平臺。
本屆工博會設(shè)置數(shù)控機(jī)床與金屬加工展、工業(yè)自動化展、新能源與電力電工展、信息與通信技術(shù)應(yīng)用展、工業(yè)環(huán)保技術(shù)與設(shè)備展、機(jī)器人展、節(jié)能與新能源汽車展、科技創(chuàng)新展和航空航天技術(shù)展等9個專業(yè)展。九大專業(yè)展均瞄準(zhǔn)《中國制造2025》戰(zhàn)略，聚焦制造業(yè)智能化升級。5天的展覽充分地展示了我國智能制造的最新成果、科技實力、創(chuàng)新趨勢，發(fā)展的戰(zhàn)略走向，工信部確定的2015年“智能制造”46個試點示范項目也集體亮相。我國業(yè)已形成了走向高端制造的廣泛的堅實的基礎(chǔ)，為實施《中國制造2025》準(zhǔn)備了條件。
機(jī)器人，智能制造的好幫手
本屆展會人氣最旺的當(dāng)屬機(jī)器人展區(qū)，走進(jìn)展區(qū)，各式各樣的機(jī)械臂令人眼花繚亂。
會跳勁舞，能和太極高手互練推手，新松公司機(jī)器人的展臺前，幾個小小個頭、藍(lán)白相間的機(jī)器人被觀眾們團(tuán)團(tuán)圍住，這就是11月3日工博會上發(fā)布的新產(chǎn)品——柔性多關(guān)節(jié)機(jī)器人。這款柔性多關(guān)節(jié)機(jī)器人是國內(nèi)首臺7自由度協(xié)作機(jī)器人，具備快速配置、牽引示教、視覺引導(dǎo)、碰撞檢測等功能，具備高負(fù)載及低成本的有力優(yōu)勢，滿足用戶對于投資回報周期短及機(jī)器人產(chǎn)品安全性、靈活性及人機(jī)協(xié)作性方面的需求。它特別適用于布局緊湊、精準(zhǔn)度高的柔性化生產(chǎn)線，滿足精密裝配、產(chǎn)品包裝、打磨、檢測、機(jī)床上下料等工業(yè)操作需要。相較于市場上出現(xiàn)的同類七自由度協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，基于自主研發(fā)技術(shù)，新松七自由度協(xié)作機(jī)器人在負(fù)載或成本上都優(yōu)于同類產(chǎn)品。不同于其他公司采用大量傳感器，該款機(jī)器人采用了獨(dú)創(chuàng)的“柔順系統(tǒng)”技術(shù)，讓機(jī)器人具有“看、聽、觸”等感知功能。發(fā)布會上，新松柔性多關(guān)節(jié)機(jī)器人巧妙地與舞臺演員互動表演了炫酷的機(jī)器人舞蹈以及柔美的中國太極等節(jié)目，將新品高靈活度、高精確度和高安全性的產(chǎn)品特征詮釋得淋漓盡致。這種高靈活度、精確度和安全性的產(chǎn)品特征，將開拓全新的工業(yè)生產(chǎn)方式，引領(lǐng)人機(jī)協(xié)作的發(fā)展。
還有工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的老牌企業(yè)，ABB這次重點展出了面向不同行業(yè)的多款機(jī)器人自動化應(yīng)用系統(tǒng)，包括人機(jī)協(xié)作裝配、IRB360高速分揀、IRB6700機(jī)器人智能拆碼垛、新一代大型機(jī)器人IRB6700的點焊應(yīng)用、IRB120智能激光雕刻站、IRB1200雙機(jī)協(xié)同飛車工作站和IRB8700超柔性化白車身解決方案等10套機(jī)器人自動化解決方案。
除了這些，展會現(xiàn)場我們還能看到可以在高空進(jìn)行涂裝作業(yè)的會爬墻的機(jī)器人;可以下水的機(jī)器人;可以拋光精細(xì)材料的機(jī)器人;可以做冰淇淋、沖咖啡的萌萌的機(jī)器人;還有可以翻轉(zhuǎn)車身的巨大機(jī)械手臂，也有進(jìn)行手表機(jī)芯裝配的的愛普生機(jī)器人;可以下棋，可以舞龍……不禁讓人感慨：機(jī)器人似乎已經(jīng)無所不能了。
事實上，近十年確實是機(jī)器人飛速發(fā)展的時期，尤其是工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用，極大地改變了原有的生產(chǎn)制造模式。筆者從第四屆中國工業(yè)機(jī)器人高峰論壇上獲悉，2014年中國工業(yè)機(jī)器人銷售量達(dá)到45000臺，已超過日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場，目前，隨著人力成本不斷上升，產(chǎn)業(yè)升級訴求日趨強(qiáng)烈，未來幾年中國工業(yè)機(jī)器人市場仍將保持20%-25%的年均增長率。據(jù)了解，中國機(jī)器人生產(chǎn)70%來自上海。
但從工業(yè)機(jī)器人使用密度來看，中國市場仍然擁有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑH機(jī)器人聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，2014年我國每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的機(jī)器人數(shù)量僅有36臺，低于世界平均水平(66臺)，更是遠(yuǎn)低于自動化程度較高的韓國(478臺)、日本(314臺)和德國(292臺)。而我國一些規(guī)模采用工業(yè)機(jī)器人的企業(yè)表示，使用工業(yè)機(jī)器人的成本正在逐年下降，正在接近一個關(guān)鍵的“拐點”，也就是將低于日益增長的人力資源成本。實際上，這個門檻在美國、日本和歐洲的汽車行業(yè)已經(jīng)被跨過，使用機(jī)器人進(jìn)行點焊的每小時成本為8美元，人工成本則是25美元。
一兩年前，提起機(jī)器人，人們腦海中最先出現(xiàn)的還是那些巨型機(jī)械手和超級計算機(jī)，前者拓展了人的肌肉能力，體現(xiàn)在高端裝備領(lǐng)域，實現(xiàn)了高負(fù)載、高精度;后者更是延伸了人腦，實現(xiàn)了高速度、高頻次的運(yùn)算。但是機(jī)器人發(fā)展到今天，已經(jīng)到了重新定義的時候，機(jī)器人不僅是高端裝備和人的肌肉能力的延伸，還有可能擁有人類的感知和思維，可以應(yīng)用到更多領(lǐng)域，這成為現(xiàn)代機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向。 新松機(jī)器人總裁曲道奎博士表示：“未來機(jī)器人將成為人類的伙伴”。也就是說，在與IT技術(shù)、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等深度結(jié)合后，機(jī)器人開始從機(jī)器走入“人”的時代，開始具有感知、思維和人的智慧，變得更加靈活、靈巧，具有更強(qiáng)的自主能力和環(huán)境適應(yīng)能力。在智能制造的轉(zhuǎn)型升級中，機(jī)器人“能力”的提升，將使制造精度，制造成本，制造方式產(chǎn)生巨大的變化。
集成，直擊智能制造“最后一公里”
當(dāng)然，使用機(jī)器人并不能代表智能制造的全部，只能說是一種體現(xiàn)。智能制造是一個高度協(xié)作的系統(tǒng)。實現(xiàn)智能制造，必須突破“集成”這道坎。而這又離不開互聯(lián)、數(shù)據(jù)、這樣的基礎(chǔ)，缺乏生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)積累、設(shè)備間數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，都是“集成”的障礙。
智能制造必須把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品、客戶“互聯(lián)”在一起;當(dāng)傳感器無處不在、智能設(shè)備無處不在、智能終端無處不在，也就意味著“數(shù)據(jù)”無處不在;而智能制造，必將是將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施“集成”為一個智能網(wǎng)絡(luò)，使得人與人、人與機(jī)器，機(jī)器與機(jī)器，服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，實現(xiàn)橫向、縱向、端對端的高度集成。這樣的集成，不再是簡單的自動化，而是可以依據(jù)海量的數(shù)據(jù)積累進(jìn)行判斷，從而實現(xiàn)更柔性、更高效、更節(jié)能的生產(chǎn)制造。
在本次展會上，我們看到了大量的傳感設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備、通信設(shè)備，而更引人矚目的是各種集成商，他們展示的整體解決方案，正突破一個個障礙，直擊智能制造的“最后一公里”。
黃河旋風(fēng)全資子公司明匠智能在工博會上首發(fā)了“牛頓1.0”操作系統(tǒng)。據(jù)悉，該系統(tǒng)是基于ARM處理器和嵌入式實時操作系統(tǒng)的智能采集平臺，支持西門子、三菱、臺達(dá)等數(shù)十種PLC的采集，以及Fanuc、三菱、西門子840D等主流數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，可將工業(yè)4.0項目的實施難度降低60%，維護(hù)成本降低90%;采用該系統(tǒng)，用戶只需簡單配置即可按意愿去采集想要的數(shù)據(jù)，通過智能執(zhí)行制造系統(tǒng)(MES)算法處理，反作用于生產(chǎn)線，快速實現(xiàn)工業(yè)智能化生產(chǎn)。通俗說，原本孤立的各類設(shè)備，可以借此開始使用“同一種語言”，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)作。數(shù)據(jù)是智能制造的基礎(chǔ)，但我國很多制造業(yè)企業(yè)或是缺乏各類數(shù)據(jù)的積累，或是將各類數(shù)據(jù)孤立，無法通過數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，更談不上預(yù)測，這有管理上的原因，也有技術(shù)以及設(shè)備的原因。通過信息化手段，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打破管理壁壘，發(fā)揮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的作用，是實現(xiàn)智能制造的必經(jīng)之路。
作為高校國企的`華中數(shù)控，此次聯(lián)合勁勝精密演示了“智能化工廠”——3C鉆攻中心生產(chǎn)線。作為工信部2015智能制造試點示范項目之一，該項目將建成基于國產(chǎn)數(shù)控裝備、國產(chǎn)機(jī)器人、國產(chǎn)系統(tǒng)軟件的智能車間，并向整個3C行業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。公司介紹，參展的生產(chǎn)線采用華數(shù)608系列機(jī)器人，可實現(xiàn)四臺鉆攻中心之間的上下料工作，從而節(jié)約兩到三人的勞動力;基于國產(chǎn)化裝備，該系統(tǒng)具有投入成本相對較低、成本回收較快、系統(tǒng)維護(hù)便捷等優(yōu)勢。據(jù)悉，該智能化生產(chǎn)線已裝配了勁勝精密的一個車間，并運(yùn)行良好，未來將在珠三角及全國進(jìn)行推廣、復(fù)制。資料顯示，華中數(shù)控還與大連機(jī)床合作，為其配套鉆攻中心數(shù)控系統(tǒng)數(shù)百套;并與比亞迪合作進(jìn)行小批量試用。
ABB面向汽車制造行業(yè)的IRB8700超柔性化白車身解決方案，由IRB8700工業(yè)機(jī)器人、柔性可編程定位器、物料搬運(yùn)導(dǎo)軌和機(jī)器人滾邊等通過平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化模塊實現(xiàn)快速集成，能滿足多種車型在同一條生產(chǎn)線上組裝生產(chǎn)，幫助客戶以“柔性制造”滿足不斷加快的產(chǎn)品升級和千變?nèi)f化的市場需求。
西門子展示了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)字化改造所需的四大支柱：數(shù)字化企業(yè)軟件套件、通訊解決方案、安全理念和解決方案以及數(shù)字化服務(wù)。一系列創(chuàng)新產(chǎn)品也亮相展臺，如控制元器件、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和人機(jī)界面新品等。
觀察這些集成商，他們很多原本就是智能設(shè)備的制造商，我國出現(xiàn)從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)型的契機(jī)，設(shè)備制造商也從制造轉(zhuǎn)向提供智能工廠建設(shè)或改造的整體解決方案，這一領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，必將印證和促進(jìn)我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
越智能，越綠色
在智能制造引發(fā)廣泛關(guān)注的同時，本屆工博會的另一主題“綠色”也是中國制造業(yè)未來的重要發(fā)展方向。綠色發(fā)展，作為基本方針被寫進(jìn)了《中國制造2025》，明確提出堅持把可持續(xù)發(fā)展作為建設(shè)制造強(qiáng)國的重要著力點，加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)、工藝、裝備推廣應(yīng)用，全面推行清潔生產(chǎn)。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源回收利用效率，構(gòu)建綠色制造體系，走生態(tài)文明的發(fā)展道路。
各式各樣的新能源汽車聚集一堂，作為“綠色”主題的代表引發(fā)了關(guān)注。然而對于制造業(yè)而言，“綠色制造”和“智能制造”一樣代表了未來的方向。一直以來，由于“綠色制造”帶來成本增加的問題，削弱了企業(yè)對他的關(guān)注。但在今年的展會，我們不難發(fā)現(xiàn)，越是智能的生產(chǎn)線，也愈加“綠色”，幾乎每一個智能制造項目，都將能源利用率提升作為基本衡量指標(biāo)，綠色制造正從增加成本走向提升效益。
本屆工博會上，寶鋼攜其“熱軋智能車間項目”參展，堪稱傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)抓住智能制造機(jī)遇謀轉(zhuǎn)型的典范。據(jù)介紹，熱軋智能車間成功改造后，能源利用率提升5%，全自動軋鋼率提升6%，質(zhì)量成本下降20%，勞動效率提升10%，實現(xiàn)更安全，更高效，更環(huán)保的綠色制造目標(biāo)。
明匠智能展示了全國首條無人操控的柔性H型鋼焊接生產(chǎn)線，為國內(nèi)鋼構(gòu)行業(yè)發(fā)展提供了樣板模型。據(jù)悉，該條生產(chǎn)線能使生產(chǎn)效率提高20%以上，運(yùn)營成本降低20%，產(chǎn)品研制周期縮短30%，產(chǎn)品不良品率降低30%，能源利用率提高10%。憑借接地氣的智能化工廠改造方案，明匠智能已成為美的、寶鋼、海爾、中國建筑等知名企業(yè)建立合作關(guān)系。
在本屆工博會上，有38個行業(yè)的46個智能制造試點示范項目進(jìn)行集中展示。四川長虹通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)消費(fèi)者與工廠的直接對接。消費(fèi)者可以按自身需求預(yù)先訂購產(chǎn)品，工廠根據(jù)后端數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配生產(chǎn)，真正實現(xiàn)批量個性化訂制。根據(jù)顧客需求訂制的產(chǎn)品，將意味著零庫存，全銷售，各種原材料的浪費(fèi)被降到最低。
在智能制造的引領(lǐng)下，節(jié)能環(huán)保技術(shù)將被嵌入其中，可以極大提高制造業(yè)資源利用效率;大幅降低能耗、物耗和水耗水平。數(shù)據(jù)信息的完善，“物聯(lián)”的強(qiáng)化，將有利于實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期綠色管理，有利于構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系。
看過玲瑯滿目的最先進(jìn)的各類工業(yè)產(chǎn)品，離開四葉草形的國家會展中心時，我不禁想象了一個理想的場景，一個上海的工廠接到訂單，依靠互聯(lián)網(wǎng)將工作任務(wù)傳遞給外地的工廠，而在上海的工程師則實時監(jiān)控著每一條生產(chǎn)線。突然數(shù)據(jù)有些異常，系統(tǒng)根據(jù)以往的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，判斷出這條生產(chǎn)線即將出現(xiàn)某種故障就及時調(diào)整了生產(chǎn)計劃，工程師們在上海對故障生產(chǎn)線進(jìn)行了遠(yuǎn)程調(diào)控，之后生產(chǎn)繼續(xù)。然后產(chǎn)品通過物流直接送達(dá)客戶。有賴于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這些產(chǎn)品的零部件都有可識別的編碼，當(dāng)產(chǎn)品生命周期接近尾聲時，依賴編碼，可以有效地分類，回收，再利用，之后，開始一個新的產(chǎn)品生命周期，循環(huán)不已。而工業(yè)生產(chǎn)中排出的廢棄物，都有監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，減少了污染。
其實這不是想象，幾乎每個環(huán)節(jié)都可以在少數(shù)企業(yè)中找到實例。當(dāng)前，轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)迫在眉睫，需要以創(chuàng)新驅(qū)動，懷著堅定的決心，發(fā)揮制度優(yōu)勢，動員各方面力量，進(jìn)一步深化改革，完善政策措施，建立靈活高效的實施機(jī)制，營造良好環(huán)境;必須培育創(chuàng)新文化和中國特色制造文化，推動我國制造業(yè)由大變強(qiáng)。
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