吳忠凱碩直播干貨——從工藝、裝備、集成+實(shí)戰案例解密智能工廠(chǎng)（一）

作者：瀏覽：64215 來(lái)源：時(shí)間：2020-04-29

疫情當下，智能制造被大家擺在了前所未有的高度，業(yè)界普遍共識，疫情消退后，智能制造也會(huì )迎來(lái)“報復性”升級改造。

由凱碩科技旗下凱碩精密模具、捷瞬機器人、凱碩機器人（蕪湖）三家企業(yè)聯(lián)合佛山市、順德區政府打造的智能制造與機器人全產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的戰略性平臺——中德佛山機器人學(xué)院，舉辦的首場(chǎng)直播與大家見(jiàn)面了。4月24日晚上8點(diǎn)，凱碩科技科創(chuàng )總監李周老師給大家分享了《起底產(chǎn)品結構與模具工藝，打造頂層標桿智能工廠(chǎng)》課程，在直播中，對智能制造發(fā)展趨勢、核心要素、實(shí)施路徑和實(shí)戰案例進(jìn)行了分享，特別是針對沖壓自動(dòng)化改造總結的“四步法”，結合模具、機器人一站式服務(wù)案例進(jìn)行深入淺出的分享，最后上升到產(chǎn)品結構、模具工藝通過(guò)實(shí)實(shí)在在并落地的兩個(gè)行業(yè)標桿智能工廠(chǎng)案例，向業(yè)界奉獻了凱碩科技專(zhuān)注智能沖壓及智能工廠(chǎng)的行業(yè)智慧與解決方案。

（凱碩科技科創(chuàng )總監李周做直播現場(chǎng)）

李周老師簡(jiǎn)介：

凱碩科技科創(chuàng )總監、中級工程師、佛山市技術(shù)經(jīng)紀特派員

擁有 10 年制造系統管理經(jīng)驗，6 年機器人與自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)研究、運營(yíng)經(jīng)驗。主導公司科技、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)政策研究與應用。

以下內容摘自直播演講。

一、智能制造趨勢、要素、實(shí)施路徑

從中國制造2025規劃綱要及與現實(shí)應用進(jìn)程來(lái)看，智能制造、智能工廠(chǎng)是未來(lái)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。具體關(guān)注到我們家電、汽車(chē)、五金、3C電子等勞動(dòng)密集型離散行業(yè)，本身工藝標準程度低，對產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、模具制造、智能裝備、非標定制、工裝物流要求高，因此推廣實(shí)施起來(lái)實(shí)際阻力較大。

現實(shí)中，我們很多企業(yè)只追求表明的機器代人，看不到背后深層次的產(chǎn)品工藝與模具才是改造的源頭，導致大量改造案例僅僅停留在頭痛治痛、腳痛治腳的表象，向前一步吧，積重難返，向后退吧，得不償失，往往事倍功半。這里我們對智能工廠(chǎng)提出了三要素，即工藝、裝備、集成，沒(méi)有工藝的研發(fā)，談不上頂層設計，現實(shí)中我們大部分自動(dòng)化廠(chǎng)家基本上是屬于裝備、集成第二、三梯隊，甚至僅僅集成應用的最多，缺乏自主裝備、機器人的研發(fā)創(chuàng )新，這對于智能制造需要大量的諸如模具、機械式、機器人、非標設備及相互構成的硬件組合體顯然心有余而力不足。

另外集成也不是傳統意義上的系統集成，應該是融合了智能制造、精益制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和信息化，實(shí)現的一個(gè)在工藝流、人流、物流、信息流、資金流等交相輝映的樞紐。

智能制造是一個(gè)從工位點(diǎn)到工段線(xiàn)再到車(chē)間面，直至工廠(chǎng)體，同時(shí)實(shí)現工業(yè)化和信息化兩化融合的過(guò)程，即以智能制造生產(chǎn)單元到智能工廠(chǎng)為建設的基本路徑。這當中，智能沖壓是智能制造生產(chǎn)單元的源頭，在整個(gè)改造過(guò)程中，處于提綱挈領(lǐng)的關(guān)鍵地位，從一定程度上講，抓住了智能沖壓這個(gè)牛鼻子，就相當于成功了一大半。

二、智能沖壓

為什么說(shuō)抓住了智能沖壓這個(gè)牛鼻子，就相當于成功了一大半？這是因為模具沖壓是工業(yè)之母，處于產(chǎn)業(yè)金字塔更底端，在制造業(yè)中占比很大，汽車(chē)、家電、3C平均60%以上都是由沖壓實(shí)現，沖壓上接產(chǎn)品工藝，下接焊接、拋光打磨、裝配、包裝、碼垛等后工序，如果能深入到模具工藝進(jìn)行智能沖壓改造，無(wú)疑沖壓及后工序的系列改造均可實(shí)現事半功倍的效果。

然而目前來(lái)看，沖壓自動(dòng)化有4個(gè)痛點(diǎn)。，脫離模具基礎，治標不治本，簡(jiǎn)言之，忽略了模具技術(shù)其實(shí)和自動(dòng)化一樣，發(fā)展日新月異，以前不能用連續模自動(dòng)生產(chǎn)方式生產(chǎn)的，現在是否可以？以前備用多套模具，以適應多款產(chǎn)品生產(chǎn)，現在能否通過(guò)智能快速換型模具，實(shí)現柔性生產(chǎn)。第二，產(chǎn)品線(xiàn)單一，即供客戶(hù)選擇的余地狹窄，對自動(dòng)化廠(chǎng)家是好事，因為形成統一的標準產(chǎn)品，有助于成本控制、交期縮短、品質(zhì)穩定，但是對于客戶(hù)卻不是這樣子，畢竟不同的產(chǎn)品生產(chǎn)有不同的模具工藝，這就要匹配更佳的自動(dòng)化方式，實(shí)現效率、成本、柔性三大核心能力提升。第三，對于自動(dòng)化廠(chǎng)家而言，技術(shù)創(chuàng )新不足，沖壓工藝復雜多變，如果用戶(hù)量不大，投入研發(fā)成本也比較大，對自動(dòng)化廠(chǎng)家的綜合實(shí)力提出了挑戰，這與用戶(hù)迫切上自動(dòng)化的愿望矛盾；第四，主要對于自動(dòng)化廠(chǎng)家而言，服務(wù)理念落后，容易被利益驅動(dòng)，不顧用戶(hù)實(shí)際需求，以單純賣(mài)機器人為主，且越多越好；另外，服務(wù)團隊跟不上，響應速度滯后，售后技術(shù)不足。

針對以上問(wèn)題，結合用戶(hù)實(shí)際，凱碩科技總結出了四字沖壓自動(dòng)化改造方法——抓、放、連、組。，抓，到底要不要機器代人？?jì)?yōu)先考慮連續模工藝，對用戶(hù)來(lái)講最省事；確實(shí)免不了多工序，也要從新評估自己的工藝能不能進(jìn)一步合并優(yōu)化。第二，放，確定沖壓機械手來(lái)抓之后，首先明確它的配置，如核心部件本體、減速器、伺服電機、控制器等的成熟度和品牌熱度，保證穩定性和重復定位精度，以及其他功能，如增加感應裝置，避免誤送料。第三，連，進(jìn)一步根據模具工藝和生產(chǎn)工序，選擇最為合適的連線(xiàn)方式，如產(chǎn)線(xiàn)固定則上連桿式；產(chǎn)線(xiàn)個(gè)把月?lián)Q型則上擺臂或關(guān)節式；沖床間距大、負載大的則上獨立式；淺拉伸件考慮二、三次元等。第四，組，基于快速換模，通過(guò)連線(xiàn)機械手與周邊設備、后工序機器人比如焊接、裝配、檢測、包裝、碼垛等橫向集成，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、MES等信息化手段，連接人員、設備、物料，具有生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監控、智能排產(chǎn)、物料管理等柔性制造功能，打造全互聯(lián)制造信息工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

下面根據以上戰略戰術(shù)，結合幾個(gè)典型案例，跟大家深入來(lái)探討分享下。

（一）電機殼沖裁、卷圓、鉚接

通過(guò)連續模與活動(dòng)卷圓模相配合的機械傳遞設計，一次完成沖裁、卷圓、鉚接工序。整個(gè)連續模具及活動(dòng)氣缸的節拍通過(guò)沖床控制程序設定，實(shí)現模內前后端工件自動(dòng)傳遞和末端成品自動(dòng)頂出分模的智能化、高效、全自動(dòng)的一次沖壓成形過(guò)程。這是個(gè)典型的將工程模改造為連續模實(shí)現自動(dòng)化的案例。這也給我們一個(gè)啟示，在沖壓自動(dòng)化改造中，我們必須要樹(shù)立從模具工藝源頭出發(fā)的思維，從后續設備、模具、人員投入及綜合性?xún)r(jià)比來(lái)講，通過(guò)連續模實(shí)現自動(dòng)化還是最直接、最有效的方式。

（二）電飯煲內膽、蒸籠、外殼-底蓋、外殼和底蓋

本項目有兩個(gè)創(chuàng )新點(diǎn)。，起底模具工藝源頭，優(yōu)化合并傳統5工序側沖孔為1工序，大大減少客戶(hù)沖床、模具投入；同時(shí)采用快換鑲件模具結構，實(shí)現快速換型，滿(mǎn)足小批量定制化需求，從源頭上真正做到接地氣。第二，首末工位自動(dòng)上下料，中間全自主擺臂機器人沖壓成形，替代進(jìn)口，成本下降50%。通過(guò)本項目的實(shí)施，生產(chǎn)5要素人、機、料、法、環(huán)都將得到實(shí)質(zhì)改善，用工成本降低20倍，產(chǎn)量得到2倍提升，設備利用率提高25%，模具成本下降3.3倍。同時(shí)給企業(yè)帶來(lái)很多隱形經(jīng)濟效益，比如不用為產(chǎn)品質(zhì)量、員工工傷、社保、員工管理等問(wèn)題而頭疼。徹底實(shí)現自動(dòng)化、智能化、信息化、精益化。

（三）洗衣機全自動(dòng)智能換型沖壓機器人生產(chǎn)線(xiàn)

洗衣機和電飯煲一樣也是家家離不開(kāi)的家電之一。本項目有兩個(gè)創(chuàng )新點(diǎn)：，適合大型鈑金件在大范圍抓取并實(shí)現左右、上下、翻轉等多自由度快速柔性生產(chǎn)，能夠替代進(jìn)口機器人，成本下降50%，效率提升60%。如果使用進(jìn)口的關(guān)節機器人，就要遵從以負載換取空間的原則，使用100公斤以上的機型，達到大范圍的抓取，顯然成本高昂，效率很低。第二，自主創(chuàng )新開(kāi)發(fā)一種結構簡(jiǎn)單、合理，一套模具可滿(mǎn)足生產(chǎn)兩種不同規格配件的需要，填補行業(yè)空白，響應節能減排。通過(guò)本項目的實(shí)施，用工人數從原來(lái)20人減少至1人，用工成本大幅降低，產(chǎn)量提高2.5倍，模具成本減少2倍，最重要的是通過(guò)智能換型模具技術(shù)，大幅降低了生產(chǎn)企業(yè)的模具成本，節省了寶貴的場(chǎng)地，省去了在線(xiàn)換模的麻煩，設備嫁動(dòng)率響應提高，同時(shí)給企業(yè)帶來(lái)很多隱形經(jīng)濟效益，比如不用為產(chǎn)品質(zhì)量、員工工傷、社保、員工管理等問(wèn)題而頭疼。