自動化、信息化
——淺談“工業4.0”為焊接技術帶來的挑戰

■ Jan P. Pitzer，袁 滌

“工業4.0”又被稱作第四次工業革命，正以迅雷不及掩耳之勢影響著制造業的各方各面，其影響也漸漸滲透到我們的日常生活中，對一些變化我們甚至已習以為常。“智能汽車”、“智能家居”、“智能生活”等概念越來越多地出現在大眾的視野中。制造業也同樣如此：“智能產品”、“智能樓宇”、“智能物流”，以及“智能工廠”等概念也越來越常見。然而，我們在數字化的道路上究竟走了多遠？縱觀制造業不難發現，每個企業對數字化的解讀和需求都十分不同。即使是同一家公司，不同部門對數字化和“工業4.0”又有不同的設想。尤其對于中小企業而言，想要參與進“工業4.0”的高規格論壇幾乎不可能，而這些企業自身的軟硬件條件差異化極大，對智能化的要求也極具個性色彩。對于這些企業而言，無論是數字化工廠還是物聯網都還很遙遠。“工業4.0”對他們而言看似還無關緊要。

以創新焊接方案積極應對未來挑戰

雖然每個企業對“工業4.0”的要求不同，但無一例外都希望借此提高生產的效率、精確可重復性及產品質量。然而越來越多的企業都面臨著專業人才一應難求的問題。為了解決這個問題，必須不斷加強虛擬網絡和實體物理網絡的結合。焊接技術因此面臨著數據化和網絡化的挑戰。

來自德國的CLOOS公司是業界著名的成套解決方案供應商，專門根據客戶需求定制全套機器人解決方案，其中囊括了機器人本體、變位機以及所有的配套設備。既能為客戶提供緊湊型系統，也能提供大型的智能機器人產線，帶自動上下料功能。“工業4.0”并不等于買現貨，個性化的解決方案才是其題中應有之義。CLOOS能從客戶角度出發，傾聽其需求，從而打造出最符合客戶需求的方案。

傳感技術保駕護航

雖然每個企業的自動化程度不同，但自動化的解決方案擁有許多共同點，其中非常重要的一個環節便是傳感器。設備通過傳感器能獲取重要的數據和信號，從而為生產的后續步驟提供關鍵的信息。通過傳感器可實現流程監控，例如：焊接數據監控。在歐洲，該功能已實現廣泛地應用，成為焊接工廠的標配。焊機在流程中對比實際值和額定值，一旦存在差別，便立即上報，從而有效地避免次品的出現。 除此之外，這些數據還可用于日后的設備維護工作——過去的經驗成為未來行動的基礎。

應用案例1：全自動工件識別

企業的規模越大對自動識別工件的需求就越迫切，對數據歸類和管理的要求就越高。識別工件的方法有很多：傳統的方法是給工件做標記。而適合未來的方法則是給工件的托盤上加入芯片，儲存工件信息。該技術在德國LTI公司已經得到了成功地運用。CLOOS為該公司量身打造了全套鏈式機器人系統（見圖1），擁有智能物流穿梭體系。通過夾具上的磁條碼，軌道穿梭車在上料區域自動識別并判斷工件應送往哪個焊接工位（見圖2）。而焊接機器人也能識別該磁條碼，自動選擇匹配的焊接程序，從而有效避免錯誤出現，實現有序生產、高效生產。這樣一來，生產順序不再受限于生產的數量和批次，有效避免了不必要的等待時間。該設備還有另一個優點：磁條碼的加入不僅方便分配工件，同樣還能記錄數據，用于后期查詢，用戶輕輕松松地就能查出哪臺機器人在什么時候，使用什么程序焊接了哪條焊縫。

圖1 CLOOS給LTI公司打造的鏈式機器人系統擁有智能的穿梭系統

圖2 軌道穿梭車在上料區識別夾具上的磁條碼，判斷工件應送往哪個焊接工位

圖3 CLOOS為BPW（車軸）打造的系統中，搬運機器人和焊接機器人完美配合

圖4 BPW公司的設備中工件被打上電子標簽

應用案例2：智能物流，自動識別工件

德國BPW公司是世界上最大的車軸生產廠家之一，最近投產了一套大型機器人焊接系統（見圖3），用于焊接不同類型的支撐裝置部件。在新技術的幫助下，BPW公司不但提高了生產效率和產品質量，同時還將工人從危險性的勞動中解放了出來，并提高了產量。這其中，磁條碼扮演著重要的橋梁作用，將工件和與其信息連接在一起。而控制系統則起著大腦的作用：首先識別處于空閑狀態的機器人，再分派待焊工件，緊接著機器人從儲存的70多個程序中選擇匹配的程序。焊接進行時，傳感器監控電弧實時參數，一旦與設定值存在偏差，立即上報。焊后的每件成品都會進行質量檢測，合格品由龍門式搬運機器人放入指定的倉儲籠中。工件以“混亂”的方式登場，卻以井然有序的方式送往下到工序。磁條碼的加入實現了無縫的數據記錄，系統按照工件對參數進行自動歸類，方便了日后的信息跟蹤（見圖4）。

除了上述案例以外，克魯斯還有無數的其他案例都體現了“工業4.0”的題中之義——量體裁衣。用戶雖然經常很難區分自動化、數字化、網絡化和“工業4.0”的區別，但需要記住的是：當人、機器、系統、產品和工件能相互對話并實現信息交流時，企業的生產流程會變得更高效、準確。同時，企業能更快、更準確地掌握客戶和市場需求的變化。