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KUKA機器人有限公司機床行業經理Winfried Geiger
作為全球領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、醫療衛生和服務型機器人等行業向客戶提供從部件、單元到自動化系統解決方案。近年來，KUKA機器人在機床行業可謂動作頻頻，本期專題特別邀請KUKA機器人有限公司機床行業經理Winfried Geiger探討KUKA對于機床行業自動化技術及市場未來發展趨勢的見解。
Q：您怎樣看待當前自動化技術在機床行業應用情況？面臨哪些機遇與挑戰？
Winfried Geiger： 與其他的工業分支相比，自動化技術在機床行業的應用并不樂觀：僅有5％的機加工過程運用了自動化的生產，而只有2％是由機器人參與了自動化，人工作業仍然是很普遍的現象。
目前為止，機器人的編程調試和運行維護是機床制造商和PLC程序員面臨的主要問題。大型的生產線在規劃和設計時，并沒有將不同接口協議的機械設備之間能否正常進行通信交換信息考慮進去。一般來說，機械設備在出廠時會提供與其他設備進行通信接口的說明文檔，但是，一旦生產線投入運行，其功能往往與預期有所不同，而對接口重新進行編程又需要大量的經費和時間，這也是為什么至今機床行業仍未充分挖掘自動化技術應用的原因。
值得一提的是，當前有一個方案可以解決機床行業通信接口的問題。德國機床制造商協會VDW已經意識到行業所面臨的挑戰，并且開發了一個靈活適用的標準。VDMA 34180中定義的標準能夠將機器人簡單地集成到生產制造系統中，并有望成為一個ISO標準。為滿足不同生產制造系統的需要，這份新起草的標準采用模塊化的設計思路 - 適用于自動化設備（例如傳送帶、桁架機器人、多關節機器人，機床進行上下料的應用場景）。該標準可能會激發該行業的自動化需求。
Q：機器人應用在機床中有哪些優勢？
Winfried Geiger： 首先，機器人工作具有很高的精度，即使在對具有復雜外形的重型工件進行上下料時，幾乎不產生廢品率。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。在全自動化生產過程中，機器人還可以提高機床的生產潛能并降低單位勞動力成本，即機器人能提高機床的生產效率和價值。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4.0在多大程度上加速了機器人的發展？
Winfried Geiger： 機器人是《中國制造2025》和工業4.0大力發展的核心產業。作為最具柔性的設備，機器人將和云端一樣，在生產制造中扮演關鍵性的角色。機器人能從云端接收生產指令并準確無誤地執行指令，可實現不同大小生產批量的個性化需求。機器人也可以將運行狀態等數據反饋到云端，云端通過對該數據進行分析和處理，為提高產品質量和優化生產流程提供建議。通過KUKA.Connect和SmartProduction，KUKA已經能為客戶提供關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設備，通過對運行數據的收集和分析，為經營決策奠定可靠的基礎，因而基于機器人的自動化是必不可少的一個環節。
Q：KUKA機器人可以在哪些方面協助機床完成自動化作業？
Winfried Geiger： 機器人和機床是緊密配合、協同工作的。如今機器人已經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，比如要求生產節拍最短、設備使用率最高、系統更具柔性。
機器人可以有效地利用機床非生產時間，執行如鉆孔、清掃或去毛刺等任務。機器人也可以接管機床的部分任務，從而縮短機床生產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。在打磨應用中，大約一半的打磨單元已經用上了機器人。機器人還可以可靠地用于貼標和測量應用，從而實現了質量控制的自動化。
Q：機器人或將取代機床嗎？未來，機器人在機床上的應用會有哪些發展趨勢？
Winfried Geiger： 用于機床行業的機器人中，大約60%是用于搬運任務，比如抓取工件、改變工件的姿態，大約20%是用于零點快換夾持系統，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，但可以承擔部分輔助任務，從而提高機床本身的生產效率。
按照目前的生產趨勢，尤其是生產物流的趨勢，機器人用于機加工任務或者連接多臺機床任務的比例將會增加。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具有自動導航功能的移動平臺。通過把具有自動導航功能的移動平臺和高精度高可靠性的機器人結合在一起，KUKA創造了一種更高效和柔性的生產方式，既滿足了未來客戶的生產需求，又引領了自動化行業的發展。
Q：具有自動導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： 客戶對定制化產品的需求，需要生產制造更具柔性，如通過將生產中所有相關系統聯網，并使其具備極高靈活性，使生產模式從大規模批量生產轉變為大規模定制生產。在這樣一個未來的工廠中，結合自動導航平臺，機器人將“學會走路”并靈活地移動到不同的生產部門，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，移動機器人系統也適用于人機協作模式。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。如果生產工序發生變化，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備布局。生產制造過程調整到了最大柔性，而不是被僵化的按順序生產的自動線所固定。
隨著《中國制造2025》戰略的積極部署，國民經濟從高速發展階段過渡到高質量發展階段，中國機床市場的需求結構也正面臨迭代升級。KUKA在為更多領域賦能的同時，力求以創新精神和精湛技術助推機床行業邁向“智造”新征程！
摘自《自動化博覽》2018年5月刊
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