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KUKA機器人有限公司機床行業(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、消費品、金屬制品、物流/電子商務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生和服務(wù)型機器人等行業(yè)向客戶提供從部件、單元到自動化系統(tǒng)解決方案。近年來，KUKA機器人在機床行業(yè)可謂動作頻頻，本期專題特別邀請KUKA機器人有限公司機床行業(yè)經(jīng)理Winfried Geiger探討KUKA對于機床行業(yè)自動化技術(shù)及市場未來發(fā)展趨勢的見解。

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

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

目前為止，機器人的編程調(diào)試和運行維護是機床制造商和PLC程序員面臨的主要問題。大型的生產(chǎn)線在規(guī)劃和設(shè)計時，并沒有將不同接口協(xié)議的機械設(shè)備之間能否正常進行通信交換信息考慮進去。一般來說，機械設(shè)備在出廠時會提供與其他設(shè)備進行通信接口的說明文檔，但是，一旦生產(chǎn)線投入運行，其功能往往與預(yù)期有所不同，而對接口重新進行編程又需要大量的經(jīng)費和時間，這也是為什么至今機床行業(yè)仍未充分挖掘自動化技術(shù)應(yīng)用的原因。
值得一提的是，當前有一個方案可以解決機床行業(yè)通信接口的問題。德國機床制造商協(xié)會VDW已經(jīng)意識到行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，并且開發(fā)了一個靈活適用的標準。VDMA 34180中定義的標準能夠?qū)C器人簡單地集成到生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，并有望成為一個ISO標準。為滿足不同生產(chǎn)制造系統(tǒng)的需要，這份新起草的標準采用模塊化的設(shè)計思路 - 適用于自動化設(shè)備（例如傳送帶、桁架機器人、多關(guān)節(jié)機器人，機床進行上下料的應(yīng)用場景）。該標準可能會激發(fā)該行業(yè)的自動化需求。

Q：機器人應(yīng)用在機床中有哪些優(yōu)勢？

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

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

Winfried Geiger： 機器人是《中國制造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。機器人能從云端接收生產(chǎn)指令并準確無誤地執(zhí)行指令，可實現(xiàn)不同大小生產(chǎn)批量的個性化需求。機器人也可以將運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)反饋到云端，云端通過對該數(shù)據(jù)進行分析和處理，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，這個平臺不僅可以連接機器人，還可以連接諸如機床之類的其他生產(chǎn)設(shè)備，通過對運行數(shù)據(jù)的收集和分析，為經(jīng)營決策奠定可靠的基礎(chǔ)，因而基于機器人的自動化是必不可少的一個環(huán)節(jié)。

Q：KUKA機器人可以在哪些方面協(xié)助機床完成自動化作業(yè)？

Winfried Geiger： 機器人和機床是緊密配合、協(xié)同工作的。如今機器人已經(jīng)可以快速準確地將毛坯件搬運到機床，并移走已加工完成的工件。未來的生產(chǎn)制造對于這種物流自動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。

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

Q：機器人或?qū)⑷〈鷻C床嗎？未來，機器人在機床上的應(yīng)用會有哪些發(fā)展趨勢？

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

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

Q：具有自動導(dǎo)航功能的移動機器人如何充分滿足機床用戶定制化的需求？

Winfried Geiger： 客戶對定制化產(chǎn)品的需求，需要生產(chǎn)制造更具柔性，如通過將生產(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)。在這樣一個未來的工廠中，結(jié)合自動導(dǎo)航平臺，機器人將“學會走路”并靈活地移動到不同的生產(chǎn)部門，而不是僵硬地站在安全圍欄后面。屆時也不再需要將工件運送給機器人，取而代之的是機器人會直接移動到工件或機床所在的地方。同時，移動機器人系統(tǒng)也適用于人機協(xié)作模式。可以借助合適的機器人類型，就像KUKA的LBR iiwa，這款支持人機協(xié)作的可移動機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可以獨立地從倉庫取出刀具并將它們裝載到機床的刀庫中，而無需額外的安全設(shè)備。操作人員仍然可以不受妨礙地使用機床。倉庫與機床間或不同機床間的工件運輸也能以同樣的方式進行。如果生產(chǎn)工序發(fā)生變化，所改變的只是移動機器人所行走的路線，而不是整個車間的設(shè)備布局。生產(chǎn)制造過程調(diào)整到了最大柔性，而不是被僵化的按順序生產(chǎn)的自動線所固定。

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

摘自《自動化博覽》2018年5月刊