机器人帮你造管片？无人化的管片工厂离我们还有多远

发布于：2023-05-16 10:22:16 来自：道路桥梁/隧道工程 [复制转发]

小编语

随着生产与制造工艺水平的不断进步，劳动力成本也水涨船高，熟练工人日渐短缺，安全生产要求却日益严苛。在这种背景下， 自动化生产技术的发展受到了越来越多的重视。

当前，德国海瑞克公司和来自瑞士的Marti AG公司正在合作进行一项创新项目—— 全自动管片生产 。这一项目进展如何，截至目前取得了哪些成果？ 本期小编就带大家一起了解一下。

哪些工作应该/可以自动化？

工业自动化与智能化的概念虽然近年来风头正盛。但就目前的实际应用来说，还远未达到可以完全替代人工的水平。

因此，在对管片的生产工艺进行智能化与自动化创新时，工程师们的首要任务便是判断生产流程中哪些工序值得进行自动化改造。部分工艺要实现自动化，要么成本高昂，要么非常耗时，其中有不少还需要很长的重新设计和实验周期。

正在放置预埋件的机器人

工程师们将管片生产过程中的工艺分为16项，分析并得出了以下结论：

■ 不适合 自动化改造的工艺 ：

混凝土浇筑： 浇筑工艺在很大程度上会受到新拌混凝土的性能、操作人员的技能等因素的影响，这个工艺流程能否以合理的成本实现自动化仍有待商榷；

钢筋笼放置： 通常这项工作只需要一名起重机操作人员即可完成，实施自动化的成本会比一名操作人员的用工成本更高；

预埋密封垫的安装： 以目前的机器人技术水平，这项工作目前还不太可能实现自动化。

■ 最适合进行 自动化改造的工艺 ：

模具的开/闭： 通过重新设计整个工艺流程，这项工艺可以实现高效自动化；

混凝土表面修整： 目前的机器人技术可轻易完成这项工作；

模具的清洁和上油： 通过让机器人配备不同的工具与相应程序，这项工作能够以自动化高效完成。

正在清洗模具的机器人

尝试与探索

为了实现自动化生产，工程师们进行了不少尝试和探索，过程中优化了一些工艺的传统工作流程：

■ 模具的开/闭

管片模具的开/闭传统上依靠螺栓，工程师们一开始打算直接让机器人拧螺栓。

但是投入测试后发现，机器人对齐螺栓孔非常缓慢，且紧固螺栓这件事对于机器人来说更为困难，每紧固一个螺栓需要耗时30~40 秒，还容易出现失误。

为解决这一问题，工程师们重新设计了整个开/闭模具的工艺流程，使用液压系统来控制压力，确保所需的空间尺寸和严格的公差。

液控模具

新工艺的加持下，自动化生产非常理想——模具不再需要使用任何螺栓，机器人的开模/合模操作时间也大大减少。

■ 混凝土表面修整/模具的清洁和上油

相较模具的开/闭工艺自动化中遇到的困难，混凝土表面修整/模具的清洁和上油这两项工艺的自动化尝试比较顺利。

现代的工业机器人完全可以胜任这两项工作，为了最大化机器人的工作效率，工程师们重新安排了工厂的布局。

针对自动化的工厂布局设计

由于现代工业机器人采用可编程模块化设计，所以只需要替换机器人的手部工具和程序，同一型号的机器人就可以胜任多种工作，大大降低了管理难度和成本。

装备旋转管的机器人正在进行表面修整

装备清洁设备的机器人正在进行除尘吹扫和上油

实际使用和未来设想

海瑞克在瑞士的一家工厂中首次部署了整套的自动化管片生产装备。测试初期，模具的开/闭工艺使用的是机器人拧螺栓方案，但光拆装螺栓，机器人就需要7分钟以上的时间，整体的工作效率过低。

拧螺栓问题，一度让工程师们头疼不已

改用液压系统控制模具的开/闭后，效率大大提升，其他工艺的自动化运作也非常高效。到目前为止，瑞士的这条自动化生产线已经完成了1000多块管片的生产，整条生产线所需的劳动力人数已减少至三名全职工人和一名兼职工人。

机器人在工厂内移动

■ 关于自动化的未来展望

目前，海瑞克公司正在进一步研究不同的自动化应用领域，尤其是对人工智能的应用颇感兴趣，最近的人工智能技术突破很可能帮助管片自动化生产更进一步。项目的技术人员认为，尽管要建成真正的无人化生产线尚需时日，但已非遥不可及。

结语

自动化生产是现代工业的大势所趋。而海瑞克的管片生产自动化，不是简单的让机器人做人类做的事，而是跳脱出传统工艺的框架，专门为机器人设计了一套生产流程，这种思路值得我们借鉴和思考！

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