當(dāng)前，全球工業(yè)已進(jìn)入智能制造時(shí)代，發(fā)展自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，不僅可以有力帶動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，其自身也是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要內(nèi)容。工業(yè)自動(dòng)化不但可以更大程度地解放勞動(dòng)力，還能提高更大限度地提高生產(chǎn)效率。
德國(guó)SEW集團(tuán)作為一家專業(yè)生產(chǎn)電機(jī)、減速機(jī)、變頻電子設(shè)備的跨國(guó)企業(yè)，其自動(dòng)化發(fā)展由來(lái)已久，讓我們一起走近觀摩它的自動(dòng)化之旅。
SEW 最初的自動(dòng)化投資是從簡(jiǎn)單的線性托盤系統(tǒng)開(kāi)始的，有助于提高機(jī)器利用率，使公司了解自動(dòng)化的方法和工藝。然而，這些系統(tǒng)沒(méi)有完全解決操作員人體工程學(xué)的問(wèn)題。幾年后，SEW開(kāi)始投資其首個(gè)完全自動(dòng)化的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，來(lái)自一個(gè)信譽(yù)良好的機(jī)械供應(yīng)商，該供應(yīng)商又利用第三方集成商。
圖1 SEW和Makino在系統(tǒng)規(guī)范和設(shè)計(jì)上展開(kāi)合作，Makino負(fù)責(zé)管理集成程序的所有方面，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)交付完整的自動(dòng)化單元
2007年，SEW雇用Makino負(fù)責(zé)擴(kuò)充其現(xiàn)有的8臺(tái)機(jī)器組成的機(jī)器人加工單元。升級(jí)包括四個(gè)Makino a71臥式機(jī)械加工中心（HMC），第二個(gè)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM），兩個(gè)額外的臺(tái)座式機(jī)器人，第二個(gè)龍門式機(jī)器人和定制軟件，促進(jìn)新設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備之間的通信。
Makino負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括第三方設(shè)備、人機(jī)界面（HMI）、工藝工程、工裝和固定裝置。項(xiàng)目的每一個(gè)步驟由單點(diǎn)聯(lián)系項(xiàng)目管理、項(xiàng)目工程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、和安裝后培訓(xùn)和支持主導(dǎo)。SEW稱，Makino不僅能接管擴(kuò)展項(xiàng)目，還能提高原始單元的效率和生產(chǎn)力。通過(guò)擴(kuò)展項(xiàng)目，SEW可以在現(xiàn)有單元上運(yùn)行生產(chǎn)訂單，僅在最終擴(kuò)展工程上線時(shí)產(chǎn)生極小的影響。如今，系統(tǒng)可每天運(yùn)行24小時(shí)，每周運(yùn)行5天，每周生產(chǎn)4,500個(gè)外殼。
圖2 SEW從線性托盤系統(tǒng)開(kāi)始其自動(dòng)化之旅，如Makino的MMC2所示，使工廠可以每周運(yùn)行五天
SEW還投資了線性托盤系統(tǒng)，將整個(gè)工廠的工作時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)橐恢芪逄臁＿@些投資包括Makino綜合加工中心（MMC2），一個(gè)具備四個(gè)A99E 臥式加工中心的系統(tǒng)和一個(gè)具備六個(gè)a81 臥式加工中心的系統(tǒng)。
隨著生產(chǎn)力在衰退后逐漸恢復(fù)，SEW經(jīng)歷了每年500,000個(gè)變速箱的快速需求增長(zhǎng)，但需要在保證每周工作五天的條件下滿足此需求，同時(shí)不增加雇員的情況下，唯一的方式就是采用新型自動(dòng)化系統(tǒng)。
新型加工單元具備一個(gè)高架龍門式機(jī)器人，可以為六個(gè)a81 臥式加工中心服務(wù)。每個(gè)機(jī)器固定裝置包括一個(gè)用于加工原材料的位置，和一個(gè)用于加工半成品的位置。在卸載/加載期間，龍門式機(jī)器人采用負(fù)載機(jī)器人車上的視覺(jué)系統(tǒng)安排零件，以將零件加載在固定裝置上。
圖3 通過(guò)投資自動(dòng)化，SEW位于萊曼的工廠可以增加十倍產(chǎn)量，同時(shí)持續(xù)滿足13μm的孔公差，將位置公差保持在20～30μm以內(nèi)
為了保持自動(dòng)單元持續(xù)運(yùn)行，采用叉車不斷運(yùn)送未加工零件。這些零件成箱送至兩個(gè)區(qū)域，臺(tái)座式機(jī)器人將使用視覺(jué)系統(tǒng)定位并從箱子中拿出零件。未加工零件會(huì)被呈給一個(gè)單獨(dú)的視覺(jué)系統(tǒng)，在將其放置在專用的未加工材料臺(tái)之前，確認(rèn)其型號(hào)正確，然后由龍門式機(jī)器人取走。
龍門式機(jī)器人將成件從各機(jī)器運(yùn)走，放置在專用的成件臺(tái)上，然后由臺(tái)座式機(jī)器人取走。臺(tái)座式機(jī)器人將零件呈給標(biāo)記系統(tǒng)，在此獲得二維矩陣碼。然后，機(jī)器人將零件送往視覺(jué)系統(tǒng)，確認(rèn)矩陣碼。
在下一階段，成件被轉(zhuǎn)移至一個(gè)工位，其中包含較小的臺(tái)座式機(jī)器人。在此，零件將經(jīng)過(guò)氣吹工序，移除殘留的液體和雜質(zhì)。一旦清理干凈，機(jī)器人將各零件轉(zhuǎn)移到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，在此經(jīng)過(guò)檢查和確認(rèn)，然后運(yùn)輸?shù)匠杉渲小２孳嚂?huì)將裝滿的成件箱從單元移走，準(zhǔn)備運(yùn)輸。
單元由兩個(gè)HMI管理，設(shè)計(jì)有定制的控制屏幕，使操作員可以便捷地選擇零件類型、激活/失能功能，選擇檢查頻率和類型，并查看當(dāng)前的系統(tǒng)信息狀態(tài)是否與其用途相符。另外，控制界面將提供警告和有關(guān)系統(tǒng)警報(bào)的信息，并指導(dǎo)如何解決問(wèn)題。
SEW系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上運(yùn)行大量運(yùn)行兩種不同編號(hào)的零件，同時(shí)在編程中具備一定的靈活性，可以容納六種其他類型的零件。有多個(gè)機(jī)器人在公共區(qū)域執(zhí)行任務(wù)，所以由單元控制器管理復(fù)雜的系統(tǒng)合作。
制造工程技術(shù)員Melvin Story稱，“我們相信Makino機(jī)器以及其工程師創(chuàng)建的工序的可靠性。零件質(zhì)量對(duì)我們來(lái)說(shuō)是沒(méi)有商量余地的，所以可靠性和精確性非常重要。a81機(jī)器一直滿足我們的13微米孔徑要求，并將位置公差保持在20-30微米以內(nèi)。因此，每年的報(bào)廢率不到1%，包括任何鑄造缺陷。”
自動(dòng)化的生產(chǎn)模式極大地提高了生產(chǎn)效率，將更多的勞動(dòng)力從工業(yè)生產(chǎn)中解放出來(lái)。不難預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，自動(dòng)化必將成為工業(yè)發(fā)展的時(shí)代潮流。
作為自動(dòng)化生產(chǎn)裝配國(guó)際盛會(huì)，AHTE 2017將通過(guò)展示全面的自動(dòng)化系統(tǒng)集成解決方案，為一二級(jí)供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商及制造廠商提供一個(gè)高效的技術(shù)及商務(wù)交流平臺(tái)，促進(jìn)新產(chǎn)品、新技術(shù)和新理念在汽車零部件，3C電子，家電制造，食品、飲料、包裝，新能源汽車，日化，醫(yī)療等制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
