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建设智能工厂,人机如何实现完美配合?

来源:大界发布时间:2021-12-10

  目前,建设智能工厂并不能完全替代人工,企业不能盲目推进自动化,机器换人,也不能停留在大量使用人工的传统作业方式中,需要把自动化设备善于重复劳动、速度快的特点与工人的灵活性和判断力有机地结合起来,在保证产品质量的基础上,使生产效率最大化。那么应如何根据制造企业的产品特点和生产模式来实现人机的完美配合呢?

  不同生产模式的制造企业,生产自动化程度差异很大:

  1对于采用大批量重复生产模式的企业,例如电子元器件、标准件、制药、食品、饮料、钢铁、化工等行业的制造企业,无疑需要最大限度地实现自动化、少人化,甚至无人化,一位制药行业的专家曾告诉我,人的参与是该行业生产过程中最大的污染源。

  2对于采用小批量、多品种生产模式的企业,例如各类按订单生产(MTO)的机械制造、汽车零部件和电气产品制造企业,则应该强调人机结合,将工人的智慧和经验与自动化设备和产线相结合。对于小批量、多品种,以及单件小批生产的企业,推进零部件的标准化、系列化、模块化具有十分重要的意义。模块化程度越高,就越有可能实现生产和组装环节的自动化。

建设智能工厂,人机如何实现完美配合? 

(图片来源网络)

  3对于按订单设计(ETO)、单件生产的生产模式的企业,例如重型装备制造企业、造船企业,则需要更多地依赖工人来操控设备,充分利用工人的经验和工艺文件的指导来完成加工与装配的过程,在此过程中,需要大量使用助力设备。

4对于一些高端产品,例如奢侈品,反而更需要发挥技术工人的高超工艺水平和工匠精神。如有些产品尽管产品的设计和部分零件的加工已经采用了CAD/CAM技术和数控机床,但高端产品的抛光、装配等核心工艺环节还是采用纯手工打造。

  对于一个复杂产品的制造过程,不同的工艺流程的自动化程度也差异很大。

  例如对于大型汽车整车企业,冲压、焊接、喷涂工艺已逐渐实现高度的自动化,但是总装工艺则自动化程度不高,更多地依赖人工进行组装。手机、家电等电子产品的SMT(表面贴装技术)工艺已经实现全自动化,但产品的组装、检测等工艺环节则依然需要大量的人工。因此,企业推进智能工厂建设,不能简单地将自动化率作为评价标准。应当结合每个行业的特点,在推行精益生产和零部件三化的基础上,持续改进,逐渐提高自动化程度,实现人机融合和柔性自动化。

  在推进智能工厂建设过程中,智能装备和相关技术的合理应用,可以有效地减轻工人的劳动强度,提高效率。

  例如,工业机器人在焊接、喷涂、上下料、堆垛、打磨等工序已经得到广泛应用;AGV、吊挂系统可以替代人工搬运;机器视觉技术可以替代目视检测,例如在SMT行业自动将电路板拍照,与标准的电路板进行比对,替代人工进行质量检测;语音识别技术可以帮助工人准确取货。

  有专家指出,有些情况虽然可以应用自动化设备,但还是需要以人工为主:

  1)在有些生产制造环节,机器人和自动化设备虽然能够代替人,但是容易出错,不如人的动作、感觉灵敏度和准确度高。2)在一些节拍不是很快的制造环节,由于机器人或自动化设备成本高的原因,企业还是选择人工来完成这些工序。

  智能装备的应用,在减少普通的生产工人同时,会带来对操作和维护、维修智能装备的高技术工人的更大需求。

  回顾智能制造设备的发展过程,从普通机床到数控机床,到可以实现自动刀具更换的加工中心,可以实现多工艺复合车铣复合加工中心,可以实现加工检测,可以实现误差补偿加工中心,越来越智能化。与此同时,智能设备已经由单设备应用向多个智能设备的结合应用发展,建立智能制造单元(或柔性制造系统),在此基础上整合各类智能物流设备,构建智能制造产线。设备的智能化程度不断提高,还融合了数据采集、设备联网、数控编程等功能,使得设备的操作与维护保养、维修日益复杂。一方面,对工人的技术水平要求较高;另一方面,设备维修维护服务外包的需求也日益突出。

  目前,数字化工厂已经可以实现人机工程仿真。与此同时,已有多种辅助设备,用于调节产品在制造装配过程中的高度和方向,以保证工人在生产过程中,保持相对舒适的姿态。

  总之,制造企业在进行智能工厂规划时,不能盲目追求无人工厂、黑灯工厂、机器换人,一定要结合自身的产品特点和生产模式,合理规划智能装备和产线的应用,实现人机融合。



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