工业4.0下制造业工厂的智能柔性搬运解决方案

2018-09-30 09:59

  工业4.0提出了哪些新的要求?

  德国是全球制造业强国,无论是工业产品质量还是科技含量,都处在顶峰。2013年,德国就提出了工业4.0的概念。那么,什么是工业4.0呢?工业1.0时代,蒸汽机出现,人类创造了机器工厂。工业2.0时代,流水线的产生了通用、西门子等大型工业企业。工业3.0时代,信息化进一步与工业生产相结合。而工业4.0时代,即柔性化、精准化、智能化以及小批量化的工业生产。制造业工厂及企业主应如何适应工业4.0时代呢?

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  工业4.0时代制造业工厂智能柔性搬运解决方案

  以柔性化来说,柔性化要求一个工厂不仅仅是电脑工厂,也可以快速转换为手机生产工厂或者其他电子产品生产工厂。在这种转换的过程中,设备搬运服务需要快速跟进。这就催生了智能搬运搬运系统的“跟随式”服务,快速满足工厂的各种设备搬运需求。

  以精准化来说,精准化要求工厂生产的产品无论是在质量上,还是在针对客户上,都更加精准。而精准生产,与设备调试、安装服务质量密不可分,同样给设备搬运提出了高标准。

  智能化则意味着工厂将会使用更多的智能生产装备,此类装备搬运难度较大,拆卸较为复杂,例如工业机器人等等,这就要求制造业工厂要开始掌握智能设备的拆卸以及搬运技术。

  而小批量生产就是说,每一种产品,可能生产的产量不多,但是种类很多。实现这一生产状态,需要工厂引入高科技装备,包括3D打印机等等。

  总之,工业4.0实际上成倍放大了智能搬运企业的潜在市场,但是对搬运系统的灵活性和稳定性也提出了新的要求。

  工业4.0的四重天

  互联网时代的到来,打破了传统工业时代信息不对称的情况。工业时代里,因为生产厂家无法低成本的了解每一个客户的需求,所以往往采用一刀切的方法,就是把需求做多的性能组合到一起,成为一款产品。

  互联网改变了这个局面,人与人,人与厂商,可以低成本的实现连接,从而让每个人的个性需求被放大,人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大,这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产。这个时候,先得做点准备工作,就是工业3.0首先要进化为3.X,所谓工业3.X,其实就是先把ERP和MES等等信息系统彻底打通,让工厂原本的所有信息孤岛实现连通。这个时候,就从完全的自动化和部分的信息化,进入了完全的自动化和完全的信息化,也就是工业3.0大圆满阶段。所以万物互联,必须需要一个专门的通讯协议。

  工业4.0第一重天,智能生产

  生产的原材料和生产设备还没有连接起来的时候,我们就需要一个东西,叫做RFID,射频识别技术。简单来说,这就相当于一个二维码,可以自带一些信息,他比二维码有优势的地方在于它可以无线通讯。多品种、小批量、定制生产,每一个商品从你在网上下单的那一刻起,他就是为你定制的,他所有的特性,都是符合你的喜好的。这就是智能生产。

  工业4.0第二重天,智能产品

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  Geek+ 交互机器人

  生产的过程智能化之后,作为成品的工业产品,也同样可以智能化。把产品作为一个数据采集端,不断的采集用户的数据并上传到云端去,方便用户进行管理。

  德美工业4.0和工业互联网的核心分歧之一,就是先干智能工厂,还是先搞智能产品。德国希望前者,美国希望后者。至于中国,我们就走二者结合的路线。

  工业4.0第三重天,生产服务化

  智能产品会不断地采集用户的数据和状态,并上传给厂商,这个就使一种新的商业模式成为可能,向服务收费。

  这个服务是什么呢? 举个例子,智能产品实现后,每一辆汽车都会不断地采集周边的数据,来决定自己的行驶路线,整个运输系统会完全服务化,任何人都不需要再买车,有一天也许自己开车会成为严重的违法行为,因为设备是智能的,而人确是不可控的。

  在这个阶段,所有的生产厂商都会向服务商转型。

  工业4.0第四重天,云工厂

  当工厂的两化融合进一步深入的时候,另一种新的商业模式就有要孕育而生了,这就是云工厂。

  工厂里的设备现在也是智能的了,他们也在不断地采集自己的数据上传到工业互联网上,此时我们就可以看到,哪些工厂的哪些生产线正在满负荷运转,哪些是有空闲的。那么这些存在空闲的工厂,就可以出卖自己的生产能力,为其他需要的人去进行生产。

  制造业工厂中的智能化产品

  制造业工厂的主要作业模块包含入库、存储、拣选、搬运、流水线对接等等,在每个流程中可应用到不同的智能产品实现自动化作业。所有智能产品由系统整体调度,以满足不同的生产场景节拍。

  叉车的无人化变革

 

  无人叉车

  随着各物流大咖相继推出无人仓,无疑将带动整行业的快速发展。 作为无人仓里的一员,无人叉车随着各个市场变革将成为智能化设备中的翘楚。多方因素促进无人叉车替代传统叉车,市场容量巨大。

  根据统计数据,2017年1至11月份累计销售叉车 455777台,同比增加118782台,同比增长 35.2%。随着智能化改造的兴起,业内普遍认为叉车有逐渐向无人方向改造的的趋势。制造型企业选择无人化整体搬运系统,截止2017年国内运行的无人叉车达到3000套,预计2020年将突破5000台;于此诸多叉车生产企业纷纷切入市场,加入无人叉车阵地,大力拓展,共同推进无人叉车市场应用。

  无人叉车相较于普通叉车优势明显,在存取环节中发挥至关重要的作用。

  1. 搬运效率的大幅提升

  无人叉车近乎毫无限制的定制化选项和最少化投资可获得物料搬运效率的提高,且减少现场伤害,内置的安全协议和传感器可防止危险事件的发生同时不会影响其他交通; 节省资源,无人驾驶的搬运作业可以优化人力资源;优化能源利用,可以在没有光线和没有温度调节的区域执行物料搬运。

  2. 节省成本

  使用无人叉车进行可重复的物料搬运可大幅降低产品、材料和场地方面的损耗,并保证作业环境安全。尽管必要的培训和认证提高了叉车操作的安全性,但仍然有很多事故发生。据统计,美国每年在叉车相关的事故中有100名工人丧生,20000人严重受伤。通过将安全性整合到自动化叉车中,可以大幅降低事故发生率;

  3. 无人叉车更加柔性化,适应性更为广泛

  对于更加柔性化的制造和更为复杂的生产环节的离散型制造企业而言,除了点对点的物料搬运之外,则迫切需要能够实现多个生产环节对接的物流运输设备,这正是无人叉车的用武之地。无人叉车能在生产线、仓库、图书馆、金库、车站等多样生产场景根据其不同的需求,在不同的环境中实现各种不同的功能。能最大限度地减少物流流程周期,减少物流消耗,最大限度地提高搬运系统效率。

  视频中展示的是Geek+打造的智能无人叉车产品。显然Geek+科技基因不仅仅局限于机器人,更是把触角伸向了在工业场景中用途异常广泛的叉车。将传统的有人叉车改造成更机械化、智能化的无人叉车,通过激光导航以及多重传感器的部署,使得叉车可以自动感应识别货架上相应推盘的位置并精准对接,完成无人自动存取的功能。目前Geek+叉车最高可提升3.2m,载重1.6吨,自身采用SLAM激光导航附带自动避障等稳定可靠的安全屏障。

  搬运机器人的混搭风

  制造业工厂中,点对点物料搬运是智能搬运系统中的重头戏。在生产环节中,如何能让机器人将物料顺利快速地搬运到指定的上料点或下料点,是所有搬运机器人系统需要不断优化的问题。工厂中使用的搬运机器人可通过搭配不同载具,实现不同的作业场景,完成多种功能。

  搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运作业是指用一种设备握持工件,是指从一个加工位置到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作,大大减轻了人类繁重的体力劳动。

  在工业自动化生产中,无论是单片机还是自动化生产流水线,以及组合机床,都要用到机械手来完成工件的取放。对机械手的控制主要是位置识别、运动方向和物料是否存在的判别。

  机械手是模仿人的手部动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置,特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中,以及笨重、单调、繁重的操作中代替人作业,因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统以及检测装置三大部分组成,智能机械手还具有感觉系统和智能系统。

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  复合型机器人

  随着科技日益进步,以前需要人工加工制造的行业开始向自动化技术转变。作为近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备,工业机器人、机械手在现代制造技术领域中扮演了极其重要的角色,既能自动化定位控制并可以重新编程序以变动的多功能机器,并有多个自由度,可以搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

  搬运机器人的运用范围越来越广泛,即使在很多的传统工业领域中人们也在努力使机器人代替人类工作,在食品工业中的情况也是如此,搬运机器人在食品加工领域应用得如鱼水。日益增长的工业机器人市场以及巨大的市场潜力吸引世界着名机器人生产厂家的目光。当前,我国进口的工业机器人主要来自日本,但是随着诸如“机器人”类似的具有自有知识产权的企业不断出现,越来越多的工业机器人将会由中国制造。

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  Geek+ 辊道机器人

  使用仓储机器人公司Geek+举例,该公司研发生产的搬运机器人以M型号机器人为主打,通过机器人搭配不同载具完成不同的工作流程和场景。其中包括交互工作台、笼车牵引、柔性辊道对接及顶升功能等。在制造业工厂场景中能够完成入库、存储、拣选、搬运、上料、下料等环节的自动化运作,柔性连接智能制造业工厂中的每个制造环节。

 

  仓储机器人公司Geek+发布工业搬运解决方案产品线

  机器人背后的调度系统才是大Boss

  在各环节的智能设备中,能够统一调度所有智能设备并让每种设备都按照生产节拍来稳定运行的系统,才是智能柔性搬运系统的核心。

  软件后台管理系统,能够整体调度和监控整体智能作业流程,包括无人叉车、机器人、机械手以及辊道等。通过系统对于作业流程节拍的控制,多台机器人路径规划、实时状态监控、柔性增减机器人数量及地图布局修改及交通管制等等功能,使得整个系统最大程度地为制造业工厂的作业提高效率和柔性可拓展程度。

  强大的管理统可支持多台机器人同时联动作业,保证相互避让以及最优路径的规划,防止拥堵,大幅度提高作业效率。

  互联网行业为什么发展的这么快,就是因为创业者只需要专注于产品和模式创新,不需要自己去买一个服务器,而是直接租用云端的服务就行了。而目前工业的创业者,还是要不断地纠结于找OEM代工还是自建工厂中,这个极大地限制了工业领域的创新。当云工厂实现的时候,中国的工业领域将出现一个比互联网大百倍以上的创新和创业浪潮,那个时候这个社会的一切都将被深刻的改变。

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