探討中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型智慧工廠的技術(shù)

近年來，工業(yè)4.0概念越演越烈，而“智慧工廠”作為工業(yè)4.0的核心，正在貫穿產(chǎn)業(yè)升級全過程。在國內(nèi)，2015年正式頒布的《中國制造2025》中明確提出將智能制造作為政府引導(dǎo)工程，加快推進(jìn)智能制造的落地應(yīng)用對于提升中國制造競爭力至關(guān)重要，在此過程中，“智慧工廠”的實施落地也是中國走向“智能制造”的關(guān)鍵性標(biāo)志。沈陽新松機器人自動化股份有限公司（以下簡稱“新松”）作為工業(yè)4.0的踐行者與推動者，擁有豐富的“智慧工廠”建設(shè)經(jīng)驗，為此，OFweek機器人網(wǎng)采訪了新松智慧工廠BG副總裁張雙林先生，就中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型“智慧工廠”的技術(shù)和經(jīng)驗進(jìn)行了分享。以下為采訪文字實錄：

新松智慧工廠BG副總裁張雙林

智能制造已成為中國制造業(yè)的主要發(fā)展方向，而新松早在2014年就開始布局?jǐn)?shù)字化智慧工廠，這些年來新松取得了哪些相關(guān)的成就？

張雙林：2013年德國在漢諾威博覽會上提出“工業(yè)4.0”，那個時候中國還屬于1.0補課、2.0普及、3.0示范并行的階段；而新松早在2013年之前就以“數(shù)字化工廠”的理念來實施了諸多產(chǎn)業(yè)項目落地，在“工業(yè)4.0”概念提出來以后，新松明確“智慧工廠”發(fā)展方向，成立“智慧工廠”BG，以自身產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和研發(fā)實力參與、打造多個“智慧工廠”項目并申報國家工信部，其中包括“沈陽新松機器人自動化股份有限公司機器人智能工廠試點示范項目”、“長沙中興智能技術(shù)有限公司智能通訊終端智能制造試點示范項目”、“孚能科技（贛州）有限公司新能源汽車動力電池智能制造試點示范項目”等，均已成為“2017智能制造新模式試點示范項目”。

新松這些年的成就可以用一系列的數(shù)字來總結(jié)：從技術(shù)到核心零部件再到機器人，新松同步推進(jìn)最新技術(shù)，全面布局智能產(chǎn)品，截至2018年7月10日，新松已公開的中國專利申請累計達(dá)到1068件，其中800多件是2012年以后申請的。這些申請涉及到了機器人控制系統(tǒng)和控制方法、驅(qū)動裝置、傳感系統(tǒng)、機器人關(guān)節(jié)、減速器等，并且涉及工業(yè)機器人、移動機器人和潔凈(真空)機器人等多種類型的機器人。

新松目前有著國內(nèi)最大的機器人產(chǎn)業(yè)化基地，在打造“智慧工廠”系統(tǒng)的過程中，工業(yè)機器人+ 的模式優(yōu)勢具體表現(xiàn)在哪些方面?

張雙林：新松智慧工廠通過運營管理智能化平臺、倉儲物流智能化平臺、生產(chǎn)設(shè)備智能化平臺來打通整個工廠運作流程，其中運營管理智能化平臺可以對ERP、OA SCM、PLM、 APS、MES、WMS、SCADA、ANDON等系統(tǒng)進(jìn)行集成，可以與企業(yè)原有系統(tǒng)進(jìn)行對接，滿足用戶的不同需求，定制對應(yīng)方案；而倉儲物流智能化平臺是一個基于立體倉庫、AGV、桁架機械手、機器人、輸送分揀構(gòu)成的智能物流系統(tǒng)；還有，生產(chǎn)設(shè)備智能化平臺是基于自動裝配檢測系統(tǒng)、機器人、AGV、焊接裝備、3D打印等系列智能裝備的平臺。從而通過對產(chǎn)品分析、工藝分析、區(qū)域規(guī)劃、系統(tǒng)規(guī)劃、實際輸出、實施交付的流程實施一個模塊化、平臺化、柔性化的智慧工廠。

新松整個“智慧工廠”系統(tǒng)中處處包含著“工業(yè)機器人+” 的模式，新松作為國內(nèi)最大的機器人產(chǎn)業(yè)化基地，在機器人使用成本以及機器人核心技術(shù)開發(fā)等方面有著得天獨厚的優(yōu)勢，機器人作為平臺化硬件，柔性化的特點使得調(diào)整工廠產(chǎn)能和工藝流程上都易于實施，從項目角度來看，與機器人的結(jié)合可以縮短項目周期，從而優(yōu)化整個工廠生產(chǎn)模式。新松在“智慧工廠”方面是根據(jù)平臺性和定制化的軟件支撐來滿足用戶的不同需求，來定制對應(yīng)方案。

“智慧工廠”需要海量數(shù)據(jù)智能處理和多終端信息輸送，通訊技術(shù)是一個關(guān)鍵也是難點，那么新松如何保障通訊的高效和可靠性？除了通信之外，新松還在哪些關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新上取得怎樣的研究成果？

張雙林：通訊在前期項目大多采用有線的方式，借助速度快、抗干擾、遠(yuǎn)距離、保密性好的光纖，對于必須采用無線通訊的環(huán)境，比如立體倉庫系統(tǒng)中和AGV均采用工業(yè)級無線通訊，保證可靠性和快速響應(yīng)；同時新松也在時刻關(guān)注5G，相信真正被應(yīng)用的5G會對整個無線通訊及整個新系統(tǒng)布局有重大影響，也能更好的把機器人和設(shè)備結(jié)合起來。

“智慧工廠”是一個多技術(shù)融合的系統(tǒng)，包括信息輸送、智能物流、智能裝備等技術(shù)；新松在這些技術(shù)上每年都會取得數(shù)量相當(dāng)可觀的發(fā)明。

比如在2017年底，新松推出一款柔性多關(guān)節(jié)的機械手臂，是中國首臺7軸協(xié)作機器人，手臂能360度轉(zhuǎn)動，具備快速配置、牽引示教、視覺引導(dǎo)、碰撞檢測等功能，適用于空間有限、對精度要求高的工廠。

柔性7軸協(xié)作機器人

在2018年7月在上海舉辦的CIROS2018上，新松的蛇形臂機器人、復(fù)合機器人、物品運送機器人等六大產(chǎn)品參展。其中蛇形臂機器人不同于傳統(tǒng)離散關(guān)節(jié)型機器人的工作方式，采用末端跟隨控制方法，提升了機器人的靈活度和適應(yīng)性，更適合在極端惡劣的環(huán)境下正常工作。12個關(guān)節(jié)，24+1個自由度，可以平穩(wěn)、靈活地避開障礙物。復(fù)合機器人將智能移動機器人、多關(guān)節(jié)機器人、視覺識別等技術(shù)完美融合。

蛇形臂機器人

復(fù)合機器人

在2018年6月，德國慕尼黑開展的2018Automatica上，新松發(fā)布新型人工智能控制平臺集成了自主研發(fā)的復(fù)合機器人運動算法和攜帶的多種環(huán)境感知設(shè)備實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了雙車雙臂完成復(fù)雜運動路徑下及運動指令下的多次重復(fù)定位和動態(tài)糾錯。在路徑規(guī)劃方面， “一種機器人作業(yè)運動路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請，其中不用周期性地發(fā)送試探信息和收到反饋信息進(jìn)行位置閉環(huán)曲線計算，可節(jié)約通信時間，實時矯正更合理的路線。

“工業(yè)4.0”的浪潮已經(jīng)席卷全球，貫穿其中的“智慧工廠”發(fā)展成既定事實，基于我國國情，中國制造業(yè)應(yīng)如何轉(zhuǎn)型智慧工廠？這些又可以為企業(yè)創(chuàng)造怎樣的機遇和價值？

張雙林：新松總裁曲道奎曲總曾說過，企業(yè)的轉(zhuǎn)型在于找準(zhǔn)企業(yè)最關(guān)心的是什么、企業(yè)的痛點是什么，從這四個方向考慮：一、實現(xiàn)企業(yè)制造效率的提高、二、降低企業(yè)制造的成本、三、減少企業(yè)能源的消耗、四、提高企業(yè)制造的柔性化；而“智慧工廠”會將制造的柔性化和靈活性很好的體現(xiàn)出來。

“智慧工廠”機器人平臺化產(chǎn)品對用戶來說，快速響應(yīng)、柔性化生產(chǎn)有助于產(chǎn)品快速換型、快速推向市場；另外，機器人的大部分使用也是對國內(nèi)外機器人企業(yè)前端產(chǎn)業(yè)的一種拉動作用。

智慧工廠未來能達(dá)到怎樣一個高度？會遇到哪些轉(zhuǎn)型困難阻擋？新松將繼續(xù)往哪些方向發(fā)力？

張雙林：我們認(rèn)為“智能制造是最后一次革命”，“智慧工廠”是處于不斷發(fā)展、不斷變化的狀態(tài)，難以斷定智慧工廠未來會達(dá)到一個怎樣的高度，但可以肯定的是“智慧工廠”將來的發(fā)展會朝著更便捷、更高效、更智能，對智慧工廠本身的生產(chǎn)體系來說，人員會更少，實施制造會更快，組織起來更便捷。

目前國內(nèi)制造業(yè)是處于“工業(yè)1.0”到“工業(yè)3.0”并存的現(xiàn)狀，不同制造業(yè)企業(yè)有各自不同特點，還有很多基礎(chǔ)工作還待完成，比如先實施一些企業(yè)的數(shù)字化，在設(shè)備、產(chǎn)品設(shè)計和物料供應(yīng)等方面作出努力，才能真正實現(xiàn)傳統(tǒng)行業(yè)到智能制造轉(zhuǎn)型，過程時間可能會持續(xù)十年或更久。

未來新松實施三點：一是智慧工廠標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，二是智慧工廠平臺的建立，三是智慧工廠生態(tài)的建立； 智慧工廠是一個大的集成融合，未來新松會和一些很優(yōu)秀的企業(yè)一起打造智慧工廠生態(tài)，為更多有需求的企業(yè)提供更好的服務(wù)。