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KUKA機(jī)器人有限公司機(jī)床行業(yè)經(jīng)理Winfried Geiger

作為全球領(lǐng)先的智能化解決方案提供商，KUKA在汽車、電子、消費(fèi)品、金屬制品、物流/電子商務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生和服務(wù)型機(jī)器人等行業(yè)向客戶提供從部件、單元到自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案。近年來(lái)，KUKA機(jī)器人在機(jī)床行業(yè)可謂動(dòng)作頻頻，本期專題特別邀請(qǐng)KUKA機(jī)器人有限公司機(jī)床行業(yè)經(jīng)理Winfried Geiger探討KUKA對(duì)于機(jī)床行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的見解。

Q：您怎樣看待當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)床行業(yè)應(yīng)用情況？面臨哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)？

Winfried Geiger： 與其他的工業(yè)分支相比，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用并不樂(lè)觀：僅有5％的機(jī)加工過(guò)程運(yùn)用了自動(dòng)化的生產(chǎn)，而只有2％是由機(jī)器人參與了自動(dòng)化，人工作業(yè)仍然是很普遍的現(xiàn)象。

目前為止，機(jī)器人的編程調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)是機(jī)床制造商和PLC程序員面臨的主要問(wèn)題。大型的生產(chǎn)線在規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，并沒(méi)有將不同接口協(xié)議的機(jī)械設(shè)備之間能否正常進(jìn)行通信交換信息考慮進(jìn)去。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備在出廠時(shí)會(huì)提供與其他設(shè)備進(jìn)行通信接口的說(shuō)明文檔，但是，一旦生產(chǎn)線投入運(yùn)行，其功能往往與預(yù)期有所不同，而對(duì)接口重新進(jìn)行編程又需要大量的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，這也是為什么至今機(jī)床行業(yè)仍未充分挖掘自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的原因。
值得一提的是，當(dāng)前有一個(gè)方案可以解決機(jī)床行業(yè)通信接口的問(wèn)題。德國(guó)機(jī)床制造商協(xié)會(huì)VDW已經(jīng)意識(shí)到行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，并且開發(fā)了一個(gè)靈活適用的標(biāo)準(zhǔn)。VDMA 34180中定義的標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)C(jī)器人簡(jiǎn)單地集成到生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，并有望成為一個(gè)ISO標(biāo)準(zhǔn)。為滿足不同生產(chǎn)制造系統(tǒng)的需要，這份新起草的標(biāo)準(zhǔn)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路 - 適用于自動(dòng)化設(shè)備（例如傳送帶、桁架機(jī)器人、多關(guān)節(jié)機(jī)器人，機(jī)床進(jìn)行上下料的應(yīng)用場(chǎng)景）。該標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)激發(fā)該行業(yè)的自動(dòng)化需求。

Q：機(jī)器人應(yīng)用在機(jī)床中有哪些優(yōu)勢(shì)？

Winfried Geiger： 首先，機(jī)器人工作具有很高的精度，即使在對(duì)具有復(fù)雜外形的重型工件進(jìn)行上下料時(shí)，幾乎不產(chǎn)生廢品率。搬運(yùn)重型工件時(shí)，其精度也能防止夾具或機(jī)器的碰撞和損壞，有助于大大降低機(jī)床的維護(hù)成本。其次，機(jī)器人可以進(jìn)行可靠的持續(xù)工作，晝夜不停，24小時(shí)后的性能保持如初，有助于最大程度地降低停機(jī)成本。因此，通過(guò)使用機(jī)器人，機(jī)床生命周期中兩個(gè)相對(duì)較高的成本因素，均得到顯著的降低。在全自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人還可以提高機(jī)床的生產(chǎn)潛能并降低單位勞動(dòng)力成本，即機(jī)器人能提高機(jī)床的生產(chǎn)效率和價(jià)值。以實(shí)驗(yàn)室測(cè)試為例，在沒(méi)有機(jī)器人的情況下機(jī)床只能達(dá)到70%的利用率，而在有機(jī)器人的情況下其利用率幾乎是100%。

Q：《中國(guó)制造2025》和工業(yè)4.0在多大程度上加速了機(jī)器人的發(fā)展？

Winfried Geiger： 機(jī)器人是《中國(guó)制造2025》和工業(yè)4.0大力發(fā)展的核心產(chǎn)業(yè)。作為最具柔性的設(shè)備，機(jī)器人將和云端一樣，在生產(chǎn)制造中扮演關(guān)鍵性的角色。機(jī)器人能從云端接收生產(chǎn)指令并準(zhǔn)確無(wú)誤地執(zhí)行指令，可實(shí)現(xiàn)不同大小生產(chǎn)批量的個(gè)性化需求。機(jī)器人也可以將運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)反饋到云端，云端通過(guò)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，為提高產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化生產(chǎn)流程提供建議。通過(guò)KUKA.Connect和SmartProduction，KUKA已經(jīng)能為客戶提供關(guān)于云端的整體解決方案平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)不僅可以連接機(jī)器人，還可以連接諸如機(jī)床之類的其他生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集和分析，為經(jīng)營(yíng)決策奠定可靠的基礎(chǔ)，因而基于機(jī)器人的自動(dòng)化是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

Q：KUKA機(jī)器人可以在哪些方面協(xié)助機(jī)床完成自動(dòng)化作業(yè)？

Winfried Geiger： 機(jī)器人和機(jī)床是緊密配合、協(xié)同工作的。如今機(jī)器人已經(jīng)可以快速準(zhǔn)確地將毛坯件搬運(yùn)到機(jī)床，并移走已加工完成的工件。未來(lái)的生產(chǎn)制造對(duì)于這種物流自動(dòng)化提出了更高的要求，比如要求生產(chǎn)節(jié)拍最短、設(shè)備使用率最高、系統(tǒng)更具柔性。

機(jī)器人可以有效地利用機(jī)床非生產(chǎn)時(shí)間，執(zhí)行如鉆孔、清掃或去毛刺等任務(wù)。機(jī)器人也可以接管機(jī)床的部分任務(wù)，從而縮短機(jī)床生產(chǎn)某個(gè)工件的加工時(shí)間。對(duì)于需要精密加工的零部件，機(jī)器人還可以在上游進(jìn)行粗加工，使機(jī)床進(jìn)行精加工即可。在打磨應(yīng)用中，大約一半的打磨單元已經(jīng)用上了機(jī)器人。機(jī)器人還可以可靠地用于貼標(biāo)和測(cè)量應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量控制的自動(dòng)化。

Q：機(jī)器人或?qū)⑷〈鷻C(jī)床嗎？未來(lái)，機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用會(huì)有哪些發(fā)展趨勢(shì)？

Winfried Geiger： 用于機(jī)床行業(yè)的機(jī)器人中，大約60%是用于搬運(yùn)任務(wù)，比如抓取工件、改變工件的姿態(tài)，大約20%是用于零點(diǎn)快換夾持系統(tǒng)，只有大約5%的機(jī)器人是用于機(jī)加工或者連接多臺(tái)機(jī)床。因此，機(jī)器人不能并且也不會(huì)取代機(jī)床的核心任務(wù)，但可以承擔(dān)部分輔助任務(wù)，從而提高機(jī)床本身的生產(chǎn)效率。

按照目前的生產(chǎn)趨勢(shì)，尤其是生產(chǎn)物流的趨勢(shì)，機(jī)器人用于機(jī)加工任務(wù)或者連接多臺(tái)機(jī)床任務(wù)的比例將會(huì)增加。當(dāng)機(jī)器人被用于連接多臺(tái)機(jī)床時(shí)，機(jī)器人可以固定安裝，同時(shí)對(duì)多臺(tái)（通常是2到3臺(tái)）機(jī)床進(jìn)行上下料，也可以安裝在軌道系統(tǒng)上- 即所謂的線性軸。對(duì)于更遠(yuǎn)的距離，也可以使用KUKA具有自動(dòng)導(dǎo)航功能的移動(dòng)平臺(tái)。通過(guò)把具有自動(dòng)導(dǎo)航功能的移動(dòng)平臺(tái)和高精度高可靠性的機(jī)器人結(jié)合在一起，KUKA創(chuàng)造了一種更高效和柔性的生產(chǎn)方式，既滿足了未來(lái)客戶的生產(chǎn)需求，又引領(lǐng)了自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展。

Q：具有自動(dòng)導(dǎo)航功能的移動(dòng)機(jī)器人如何充分滿足機(jī)床用戶定制化的需求？

Winfried Geiger： 客戶對(duì)定制化產(chǎn)品的需求，需要生產(chǎn)制造更具柔性，如通過(guò)將生產(chǎn)中所有相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并使其具備極高靈活性，使生產(chǎn)模式從大規(guī)模批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模定制生產(chǎn)。在這樣一個(gè)未來(lái)的工廠中，結(jié)合自動(dòng)導(dǎo)航平臺(tái)，機(jī)器人將“學(xué)會(huì)走路”并靈活地移動(dòng)到不同的生產(chǎn)部門，而不是僵硬地站在安全圍欄后面。屆時(shí)也不再需要將工件運(yùn)送給機(jī)器人，取而代之的是機(jī)器人會(huì)直接移動(dòng)到工件或機(jī)床所在的地方。同時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)也適用于人機(jī)協(xié)作模式。可以借助合適的機(jī)器人類型，就像KUKA的LBR iiwa，這款支持人機(jī)協(xié)作的可移動(dòng)機(jī)器人可以作為像操作人員的新同事一樣直接支持他的工作。例如，KMR iiwa可以獨(dú)立地從倉(cāng)庫(kù)取出刀具并將它們裝載到機(jī)床的刀庫(kù)中，而無(wú)需額外的安全設(shè)備。操作人員仍然可以不受妨礙地使用機(jī)床。倉(cāng)庫(kù)與機(jī)床間或不同機(jī)床間的工件運(yùn)輸也能以同樣的方式進(jìn)行。如果生產(chǎn)工序發(fā)生變化，所改變的只是移動(dòng)機(jī)器人所行走的路線，而不是整個(gè)車間的設(shè)備布局。生產(chǎn)制造過(guò)程調(diào)整到了最大柔性，而不是被僵化的按順序生產(chǎn)的自動(dòng)線所固定。

隨著《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的積極部署，國(guó)民經(jīng)濟(jì)從高速發(fā)展階段過(guò)渡到高質(zhì)量發(fā)展階段，中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)的需求結(jié)構(gòu)也正面臨迭代升級(jí)。KUKA在為更多領(lǐng)域賦能的同時(shí)，力求以創(chuàng)新精神和精湛技術(shù)助推機(jī)床行業(yè)邁向“智造”新征程！

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年5月刊