工業機器人生產應用的過去、現在和未來

鴻富晉精密工業（太原）有限公司 程曉蒙

工業機器人在目前的生產應用過程中，為替代人工作業，執行了兩種功能性的動作，其一是為代替人工從事簡單而重復性的取放料動作，簡稱輔助動作，該動作并沒有直接創造出生產價值，只是完成了物料的空間位置轉換；其二是全過程配合生產加工工藝的動作實現，簡稱工藝動作，該動作直接創造了生產價值。

在傳統的冷、熱加工工藝過程中，鑄造，鍛造，沖壓，熱處理，切削和銑削加工等過程中，工業機器人代替人工作業，完成工藝設備內的自動取放料，自動物流等工作。由于很多傳統加工工藝設備更多實現了數控加工，因此工業機器人只需要配合數控加工設備，代替人工完成自動開關門、自動取放料以及自動物流等輔助動作，以保證產品的加工連續性。熱加工工藝過程由于加工CT時間較短，因此機器人的取放料頻率較高；而在冷加工過程中，由于加工CT時間較長，機器人的取放料頻率較低。因此，冷加工的數控加工過程，更易實現一臺機器人對應多臺工業母機的，“機器人一拖N”式的柔性生產加工過程。

非傳統的加工過程如研磨、涂裝、激光加工和自動焊接等較惡劣的作業環境，以及在成品的檢測、組裝及包裝等勞動強度較高的生產過程中，工業機器人替代手工作業，在既定的工藝流程中，按固定的動作點位、節拍，實現快速、精準和精巧的動作，代替人工完成生產全過程工藝動作的實現。

在物流方面，AGV作為一種物流機器人，代替車間物流人員，很好地進行車間物料的傳遞、協調，按照精益生產管理規劃，在設定好的物流路徑上及時補充待加工物料，運走已加工物料。

然而，盲目地大量投入使用機器人是否能夠解決企業所面臨的人力短缺等問題呢?顯然不能。工業機器人的應用必須結合工廠的生產實際狀況，對其生產現狀、工藝制程、管理方式、生產物料的物流及狀態進行細致的調研分析，提出切實可行的生產應用方案。同時，必須優化生產管理方式，優化工藝制程，將生產管理、生產工藝與自動化（機器人）應用很好地結合起來，使三者相互聯系，相互促進，而絕不能只強調自動化（機器人）單方面的因素。

機器人的廣泛生產應用，主要基于以下幾個方面：機器人的動作效率高；重復動作定位精度好；機器人不知疲倦以及生產品質得到可靠保證。

工業機器人在生產運行中，通過對其質量、性能、功能和維護等多方面進行分析，存在如下問題：

現有的工業機器人遠遠不夠智能化，因此全部替代人工動作，以實現真正的無人化，目前是不現實的，機器人研發還需要不斷從邏輯判斷、智能分析和功能拓展等方面入手。

電子產品功能結構等方面越來越復雜，工業機器人必須相應快速制定出功能標準規范，以快速應對生產需求。

工業機器人目前主要由汽車產業引導，電子產業緊隨其后，其他行業在替代人工勞動強度、提高技術經濟效益等方面也同樣具有巨大的市場潛力，值得開展對各行業機器人應用的分析評估。

機器人的投入成本和運行維護費用目前仍然較高，限制了其在中小規模企業的大量應用。

機器人的生產應用要經過生產調研（工藝及管理）、規劃分析（物流布局）、I E評估（動作時間、技術經濟效益分析）、工裝設計開發、編程及調試、生產導入等若干個階段完成，并非放到生產線或設備旁就可以發揮其作用，需要進行機器人的二次投入，即機器人手爪，相關工裝夾具的設計開發等。因此，如何縮短機器人的二次投入時間，降低二次投入成本，是工業機器人快速生產應用時應當重點考慮的瓶頸問題。

阻礙機器人應用開發的不僅有其自身的因素，還有生產工藝、生產管理以及觀念的問題。在生產工藝開發、工裝設計、車間布局設計、物流規劃及生產管理等環節運行之初，就應當具備自動化 （機器人）的規劃意識，就應當樹立少人化、無人化的精益生產管理思想，以此來規劃生產。這樣，對于自動化 （機器人）的生產應用，以及生產過程才能實現雙贏。

如果說工業機器人在生產過程中發揮著關鍵點的作用的話，那么工廠自動化的建立就是充分利用機器人的點位優勢，通過自動化設備、自動物流方式、生產系統信息化以及連接集成化等方式形成物料連續流動的面，再通過面形成立體交叉的工廠無人化生產規劃。因此，工廠自動化的整體規劃離不開機器人的生產應用；同時，機器人的規模效應也同樣離不開工廠自動化的整體規劃。工廠自動化的規劃發展，不僅帶動了機器人的技術前進，更重要的是推動了生產的整體技術和管理進步。