自動(dòng)化改造為企業(yè)增效的5個(gè)經(jīng)典解決方案詳細(xì)過程

縱觀國(guó)內(nèi)外制造業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化改造在其生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要的地位。隨著自動(dòng)化設(shè)備接管勞動(dòng)力市場(chǎng)，越來越多的企業(yè)投身于自動(dòng)化改造中，并且切身體會(huì)到自動(dòng)化改造為企業(yè)帶來的實(shí)惠。勞動(dòng)密集型企業(yè)向自動(dòng)化轉(zhuǎn)型是必然趨勢(shì)，我國(guó)在自動(dòng)化的道路上任重而道遠(yuǎn)，下面跟隨北鋼聯(lián)一起來剖析5個(gè)自動(dòng)化改造的經(jīng)典解決方案。

場(chǎng)景一

行業(yè)：核實(shí)驗(yàn)

項(xiàng)目：自動(dòng)化換樣檢測(cè)設(shè)備

中核集團(tuán)某單位，以核物理研究為主，一直對(duì)外界保持著神秘性，得益于國(guó)家軍民融合的發(fā)展戰(zhàn)略和北鋼聯(lián)的軍工資質(zhì)，該企業(yè)終敞開大門，邁出了自動(dòng)化改造的第一步。

眾所周知，核原料試驗(yàn)本身就具有危險(xiǎn)性，放射性元素、復(fù)雜的空間環(huán)境、精密準(zhǔn)確的操作等，對(duì)人員有極高的要求。為改變科學(xué)家在手套箱中操作的換樣檢測(cè)工藝，減少人工實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性、低效性和不準(zhǔn)確性，特針對(duì)人工檢測(cè)工藝提出了自動(dòng)化檢測(cè)的解決方案：

使用機(jī)械臂把所需工件放置到工件框架放置板上，通過水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)的左右運(yùn)行和升級(jí)機(jī)構(gòu)的上下運(yùn)行實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)檢測(cè)（精度±0.05）和換件。工件檢測(cè)完畢后，下料機(jī)械臂將工件取走，更換下一批待檢測(cè)的工件。并且整套設(shè)備具有：工件到位檢測(cè)、缺件少件報(bào)警及人員誤闖測(cè)試區(qū)等各類應(yīng)急處理系統(tǒng)。

圖1 設(shè)備整體示意圖

該套設(shè)備的交付，將原本5名負(fù)責(zé)實(shí)施、監(jiān)督、統(tǒng)計(jì)的檢驗(yàn)人員減少至2人監(jiān)控，極大的節(jié)省了寶貴的人力資源，增強(qiáng)了檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性，為打造國(guó)際一流的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室起到了典型示范作用。

場(chǎng)景二

行業(yè)：耐火材料

項(xiàng)目：定型耐火磚自動(dòng)化生產(chǎn)線

國(guó)內(nèi)某大型耐火材料公司是耐火磚行業(yè)的領(lǐng)頭羊之一，憑借優(yōu)質(zhì)的鋁鎂型磚占據(jù)了大量的市場(chǎng)份額。由于近年形勢(shì)較好，市場(chǎng)需求龐大，但產(chǎn)量無法滿足日益增長(zhǎng)的需求。公司高層提出：以改革促發(fā)展，以創(chuàng)新求進(jìn)步的戰(zhàn)略，將定型鋁鎂磚半自動(dòng)化生產(chǎn)線改造為全自動(dòng)化生產(chǎn)線。

現(xiàn)有人工生產(chǎn)工藝為：粉料上料稱量—粉料倒入壓機(jī)模具—壓機(jī)工作—取?！鍧嵞＞摺善窓z測(cè)，依托北鋼聯(lián)為同類型鎂碳型耐火磚設(shè)計(jì)的全自動(dòng)化生產(chǎn)線的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行解決方案的定制。

圖2 自動(dòng)化生產(chǎn)線的工藝圖

該線的成功改造，實(shí)現(xiàn)了原有5條生產(chǎn)線的串聯(lián)，將工人數(shù)量由30人減至6人，自動(dòng)化稱重及上下料保證了原料的一致性，提高了磚形質(zhì)量，產(chǎn)量比未改造前提高3倍以上，并提升了鋁鎂定型磚的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，鞏固了企業(yè)的市場(chǎng)地位，獲得了公司高層的一致好評(píng)。

場(chǎng)景三

行業(yè)：傳感器制造

項(xiàng)目：煙感傳感器自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線

SOLOON集團(tuán)是主要從事消防報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)的新型高科技企業(yè)。公司的主營(yíng)產(chǎn)品消防傳感器是集探測(cè)煙、塵、光、電于一體的超新型傳感器，具有精密、脆弱、造價(jià)昂貴等特性。

受此影響，以往的生產(chǎn)中需要人工仔細(xì)的在小型線路板上按孔位準(zhǔn)確插接、點(diǎn)焊、翻轉(zhuǎn)、剪切等，效率低下，并且存在焊口不牢、裝配錯(cuò)誤的現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)人體體能也是極大的考驗(yàn)，易引起視覺疲勞。借助北鋼聯(lián)在自動(dòng)化裝配方面的案例經(jīng)驗(yàn)，SOLOON集團(tuán)尋找他們尋求幫助。

圖3 煙感自動(dòng)化裝配線示意圖

裝配生產(chǎn)線的總體布置設(shè)計(jì)，充分考慮工藝流程系統(tǒng)的合理性，設(shè)備的先進(jìn)性。焊接采用5軸焊接機(jī)器人；各電子元件、及配件均采用震動(dòng)盤準(zhǔn)確輸出；由3軸抓取機(jī)器人進(jìn)行抓取裝配；整條生產(chǎn)線僅需1人監(jiān)控即可。

煙感自動(dòng)化裝配線的投產(chǎn)將節(jié)拍由115s/個(gè)提高至85s/個(gè)，并且省去了65%的人工，還能實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格傳感器裝配的頻繁切換。該技術(shù)適用于小批量、多品種的離散式生產(chǎn)，并且還具有潛在的開發(fā)價(jià)值，可應(yīng)用于例如：PCBA線路板、電氣電子配件、小型精密件的裝配與生產(chǎn)。

場(chǎng)景四

行業(yè)：化工

項(xiàng)目：電石出爐裝置自動(dòng)化改造

電石廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方面，一般多采用電熱法生產(chǎn)電石，即生石灰和含碳原料（焦炭、無煙煤或石油焦）在電石爐內(nèi)，依靠電弧高溫熔化反應(yīng)生成電石。

在原有生產(chǎn)工藝中，操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿化學(xué)防護(hù)服，戴橡膠手套，在電石爐前進(jìn)行出料操作，對(duì)人工安全有極大的威脅。為打造人機(jī)友好型的雙贏生產(chǎn)模式，針對(duì)電石爐出料結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械、電氣改善。

機(jī)械改造前：

原燒穿器上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)是由加長(zhǎng)桿鉸接支座和碳棒固定加長(zhǎng)桿組成的。工人手動(dòng)上下擺動(dòng)碳棒固定加長(zhǎng)桿尾部讓其繞加長(zhǎng)桿鉸接支座鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)上下擺動(dòng)。

機(jī)械改造后：

去除原手動(dòng)回轉(zhuǎn)及上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際工藝確定動(dòng)作執(zhí)行裝置?；剞D(zhuǎn)動(dòng)作由電動(dòng)回轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)，前后擺動(dòng)由伺服電動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)，回轉(zhuǎn)與擺動(dòng)可通過遙控手柄遠(yuǎn)程精確控制，擺動(dòng)平穩(wěn)無沖擊，響應(yīng)速度快。

圖4 自動(dòng)化出料結(jié)構(gòu)示意圖

電氣改造前：

出爐機(jī)所有部件動(dòng)作均由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)通過按鈕、遙控器、手動(dòng)操作，距離危險(xiǎn)源很近，面臨灼傷、燙傷危險(xiǎn)。

電氣改造后：

增加出爐機(jī)遠(yuǎn)程操作功能，與原有現(xiàn)場(chǎng)操作功能并行使用。系統(tǒng)將遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控集成于中控室，操作員通過操作控制搖桿，實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻畫面即可完成出爐操作。

圖5 出爐器控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

該解決方案主要針對(duì)工人安全，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行改善，在原有出爐器的基礎(chǔ)上進(jìn)行，改造后能夠滿足出爐機(jī)現(xiàn)有動(dòng)作由中控室遠(yuǎn)程集中操作、遠(yuǎn)程監(jiān)控，出料現(xiàn)場(chǎng)無人值守，使一線工作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)源，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

場(chǎng)景五

行業(yè)：電梯制造

項(xiàng)目：電梯轎門系統(tǒng)全自動(dòng)化生產(chǎn)線

XIZI UHC是一家致力于電梯研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)，在電梯生產(chǎn)行業(yè)占有較高的份額，但電梯部件的生產(chǎn)方式卻停留在以人工為主的勞動(dòng)密集型模式上，與日益發(fā)展的智能制造戰(zhàn)略相悖。

為改變西子電梯傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，北鋼聯(lián)作為企業(yè)智能制造的戰(zhàn)略顧問，依現(xiàn)行生產(chǎn)工序和工藝，在追求打造電梯轎門標(biāo)桿生產(chǎn)線的同時(shí)，努力提高裝配效率和生產(chǎn)線產(chǎn)量。

圖6 電梯轎門系統(tǒng)全自動(dòng)化生產(chǎn)線示意圖

采用原料運(yùn)輸AGV小車及自動(dòng)化吸盤裝置協(xié)同運(yùn)行的方式完成自動(dòng)化上料，用伺服機(jī)械臂進(jìn)行自動(dòng)化攻絲，滾輪的上料則使用振動(dòng)盤。為保證裝配平直度，在生產(chǎn)線架構(gòu)上設(shè)有校準(zhǔn)儀。該裝配線采用一套定位夾具夾持同一型號(hào)的掛板，因此針對(duì)同一型號(hào)不同OP值的轎門切換時(shí)間是2分鐘；不同型號(hào)轎門的更換時(shí)間為3分鐘。

該方案不僅實(shí)現(xiàn)了電梯轎門標(biāo)桿生產(chǎn)線的示范作用，同時(shí)將效率提高至12秒/組，節(jié)省人工23名，ROI（投入產(chǎn)出比）達(dá)到1：5。

綜合以上系列案例不難看出，自動(dòng)化設(shè)備無外乎包含一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：各類五金件、輸送系統(tǒng)、工控機(jī)、氣動(dòng)元件、液壓系統(tǒng)、機(jī)械臂等；還包含非標(biāo)設(shè)備：自動(dòng)化專機(jī)、自動(dòng)化定制設(shè)備、自動(dòng)化控制設(shè)備等。將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備與非標(biāo)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，形成一整套生產(chǎn)系統(tǒng)，按照既定的程序，所有部件協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到生產(chǎn)所需的目的，便是自動(dòng)化改造。

眾所周知，企業(yè)自動(dòng)化升級(jí)改造的風(fēng)險(xiǎn)很大，如果研發(fā)失敗，企業(yè)損失的不僅僅是研發(fā)費(fèi)用，還有因此造成的停工損失等機(jī)會(huì)成本。那么如何能保證改造的高成功率？眾多的實(shí)際案例經(jīng)驗(yàn)告訴我們，企業(yè)自動(dòng)化升級(jí)改造成功的關(guān)鍵是找到具備研發(fā)復(fù)雜非標(biāo)設(shè)備資質(zhì)的供應(yīng)商、找到具備標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)設(shè)備系統(tǒng)集成能力的供應(yīng)商。如果能找到同時(shí)具備以上兩大資質(zhì)與能力的供應(yīng)商，那么企業(yè)自動(dòng)化升級(jí)改造成功將會(huì)水到渠成，事半功倍。

自動(dòng)化改造不是做給別人看的“花架子”，更不是一昧的跟風(fēng)工業(yè)4.0。花費(fèi)不菲的資金，要么提高產(chǎn)品品質(zhì)，要么降低原材料及人力成本，要么改變工人惡劣的操作環(huán)境，最終需要的是實(shí)實(shí)在在的效益。