人机协同赋能定制化高效生产

本文转自：科技日报

加工效率提升45%，产能提升50%，不良品率降低5%

人机协同赋能定制化高效生产

图为工作人员在人机协同制造场景下进行作业。受访单位供图

【智能制造场景秀③】

◎本报记者 韩 荣

走进太重集团向明智能装备股份有限公司（以下简称太重向明）的智能化厂房，只见焊花飞舞、机械轰鸣。托辊无人全自动生产线、全自动喷漆生产线等形态各异的智慧化生产线上，人机配合井然有序，一派现代化工厂繁忙红火的景象。在这里，工作人员无需直接接触材料，只要根据图纸、工装将数据传送到机器系统，生产线便会直接做出成品。

这就是由太重向明自主打造的“人机协同制造”场景。在新场景中，太重向明实现了多机协同工作下带式输送机关键部件的柔性加工与装配，能够做到自动分配任务、敏捷响应任务、实时发布信息和实时监控生产。此前，该场景入选2023年度智能制造优秀场景名单。

解决用户个性化定制生产难题

太重向明长期致力于散装物料长距离连续输送装备的研发、生产、销售和运维，主营核心产品之一就是智能带式输送机。智能带式输送机主要包括固定带式输送机、可伸缩带式输送机、圆管带式输送机、越野特种带式输送机等多种机型，是煤炭、冶金、矿山、化工、电力、轻工、粮食及交通运输等领域广泛使用的运输设备，也是行业新建项目以及生产线改造项目升级不可或缺的配套装备。

“带式输送机属于定制化生产产品。我们的用户来自不同行业与地域，根据用户所在地的气候、地形、地质、所运物料等具体情况，产品设计会存在较大差异。这就导致我们在生产时，需要根据订单的具体要求，对材料、工艺等随时进行变动。在面对大批量的非标准件加工时，常常暴露出效率低、难度大、质量精度存在偏差等突出问题，还会浪费不少人力和时间。”太重向明制造总监王艳明说。

为了优化生产流程，提高生产效率，公司专门成立了以总经理为组长的领导小组，同步组建工作小组、升级改造业务小组、协调衔接保障小组，建立了职责清晰、分工明确的工作机构。在明确车间信息化建设架构的基础上，公司制定了详细工艺提升实施方案，以及总体规划设计，采取分阶段、分层次的实施策略，搭建人机协同制造场景。

太重向明采用智能人机交互技术，结合MES、ERP等信息化系统，以及PLC控制设备、AGV自动化物流设备等，提升生产环节智能管控、自动转运、自动化焊接、智能涂装等功能。除了需要成熟的技术支持，硬件设备也是实现场景落地的必要保障。“我们拥有2.9万平方米的智能化厂房，包括智能化机器人焊接生产线、托辊智能化生产线、智能化喷涂线、大型数控起重设备，还有叉车、平板电车、焊机、焊烟净化器等其他辅助生产设备等。这些都在前期为人机协同制造场景的搭建提供了很好的基础。”太重向明战略总监李周军说。

在已有的生产设备基础上，太重向明配置了先进的生产制造信息化管理系统，以及智能化托辊柔性生产、托辊架自动化机器人焊接、中间架自动化冲孔等设备，在关键部件加工过程中，打造人机协同制造新场景。

李周军介绍，智能化托辊柔性生产线能够将加工完成和筛选好的各零件，准确送至装配工位的配件区；自动焊接机器人、智能化冲孔、智能化喷涂等设备，能对半成品进行加工；生产制造信息化管理系统可以实现全线数据局域联网和资源共享，做到产品全周期下的数据管理、协同工作与过程控制、系统集成。

“场景的落地打通了投料备料、生产领料、工序派工、产品入库等各个生产环节，让生产流程全面迈向数字化、网络化、智能化。”李周军说。

给相关产业提供可借鉴生产工艺方案

利用人机协同制造场景，可高效生产制造不同规格、型号和技术参数的带式输送机，所生产的输送机能够适应各种工况条件及复杂的地理环境，满足多样化用户需求。

在人机协同制造场景下，无需额外的调试时间，即可随意切换生产不同型号的产品。整机关键部件托辊、滚筒、机架件、控制模块等实现了柔性化生产，整机智能装配、设备智能诊断、质控检测等都得到了进一步优化，关键设备数控化率达80%左右。在保持操作人员数量基本不变的情况下，工厂的设备综合利用率提升18%，加工效率提升45%，产能提升50%；产品不良品率降低5%，质量损失率下降8%，单位产品综合能耗降低4%。

李周军介绍，通过对现有生产车间及生产线改造、产业链配套协作、产学研用合作等举措，人机协同制造场景实现了带式输送机关键部件更大规模生产。自动化、数字化的批量件生产线建设和产品加工，有效提高了批量件的生产效率及整机装配生产能力，保障了公司订单量快速增长和满足了大额订单对生产的任务要求。

“新场景下的生产自动化程度高，很多普通设备都替换成了自动化设备，在生产过程中就能大大减少人工干预。人员操作减少了，生产效率提高了。”李周军说，自人机协同制造场景建设以来，公司的带式输送机综合产能已经达到500套/年，产量达2.1万吨。

李周军认为，人机协同制造场景不仅为公司本身带来收益，更能对整个行业及关联产业的智能化改造发展起到带动效果。“该场景对于装备制造企业具有较高的推广价值，同行企业可以参考我们现有的生产工艺方案，或是在现有的工艺基础上进行改进。对于传统装备制造企业而言，场景中采用的焊接、组装、喷涂等先进工艺技术，都具有很强的借鉴意义，我们未来也会通过产业合作、上下游协作等方式促进场景推广。随着公司三期基地的建设投入，该场景的优势也会更加突出，形成更强的示范效应，助力行业高质量发展。”李周军说。