王钰琳:汽车行业如何把自动化和信息化结合起来搭建智能制造平台

  2019年10月22日-10月24日,“2019中国汽车零部件行业年会暨高峰论坛”在山东省青岛莱西市召开,会议主题为“协同 创新 突破—共建中国汽车产业链新生态”。其中,在10月24日的“智能制造,推动行业迈入智能时代”主题论坛上,埃华路(芜湖)机器人工程有限公司副总经理 王钰琳 发表精彩演讲。以下内容为演讲实录:

埃华路(芜湖)机器人工程有限公司副总经理 王钰琳

  王钰琳:大家好,很荣幸给大家做一个介绍。首先感谢各位来宾和嘉宾。
  埃华路是一个专门做机器人系统集成的公司,他所做的一些业务范围可能涵盖了汽车零部件领域,以及在汽车零部件很多的材料初期铸造应用。下面我把埃华路在汽车零部件领域里面做的应用相关案例跟大家分享一下,借此也把在汽车零部件以及汽车整车行业未来发展过程当中,如何把自动化以及信息化结合起来,搭建一个智能制造平台趋势跟大家一起分享。
  目前我们可以基于整个埃夫特集团做一个有关自动化整体的解决方案,从底层的软件平台层,这个软件平台层是我们收购的一家公司,他给我们提供运动控制平台,他自己自带这样的操作系统,可以作为我们在整体的工业4.0上社会层的基本控制底层。在设备层这一块有相应的机器人产品,再往上就是我们的工艺层,跟我们最终客户的一些实际需求相响应的应用。在埃华路不同的业务单元里面它的侧重点也不同。现在通过这三个不同的层面,我们把所有的工艺数据以及生产数据结合客户的实际需求,以及现场管理的生产需求进行一个采集,做一个后台的处理。
  我们的生产主要是放在安徽和芜湖,在上海有一个研发中心,主要是研究一些结合机器人在不同应用领域里面的视觉和触觉的人工智能算法。这个是目前我们在使用的埃夫特自己的机器人系列,上面是桌面型的,下面是中大负载的。
  结合这些机器人产品,我们已经在汽车的生产领域里面做了很多的应用案例,包括生产线,这个是我们用自己的机器人做的,包括北汽,包括奇瑞的,甚至是酿酒。这个是我们采用自己的机器人做的一些应用案例。再一个是CMA的机器人,是我们喷涂的系列机器人,它主要用应用于塑料行业,应用于塑料行业、汽车金属行业、汽车行业的应用,主要还是以表面的喷涂处理作为主要的方向。
  下面我重点介绍一下埃华路的应用发展历程。埃华路是1991年成立的,2016年被埃夫特收购,在此之前它发展了20多年,基本上是以汽车零部件的自动化应用以及在局部形成了这样一个信息化的智能生产单元作为主要业务。在整体的发展历程当中形成了一个比较好的合作关系。在意大利有两个工厂,两个工厂主要分别做不同的方向。目前主要的行业定位是定位在铸造和汽车。
  下面我们可以看一个视频,给大家大致地看一下,里面涵盖了一些相应的应用。这个应结合了3D视觉的自动化加工单元,它主要是通过3D的取料,在不同工位的机床进行相应的加工,形成一个自动化的单元。这个里面所有的加工数据是和上游的生产排产系统相互关联。我们这个3D的视觉是全空间位置的确定。这是另外一种上下料的方式,包括机床的加工,包括数据追溯。这个是一个电池壳,客户要求在每一个电池壳上面,每一个生产的工位要加上生产过程当中的一些工艺信息,以及它的生产产量信息。因此我们在这个工作站里面形成了一个信息的录入,以及在整个数据追溯上面平台的建立。这个是另外一种形式的上下料,主要是生产这种小的大批量的小件产品,它对生产节拍的要求非常高。这个是阀体的生产系统,它是通过视觉让机器人去判断我具体的放置位置,如果是随机来料不确定的情况下可以由视觉机器人判断角度,并且由机器人调整它的姿态来完成自动化取料的生产系统。这个是在动力铸造液体金属浇铸的过程,它对于整个浇铸过程当中金属液体的流量,在模具里面形成的角度都有严格的要求,因此像这种应用我们前期也是结合客户实际的生产工艺做了大量的调研,形成了最终的自动化运行结果。这个是我们现在尤其在国内遇到比较多的,面临的问题是比较严重的,人员不好招,生产成本又不断提升的打磨项目,尤其是在铸铁和铸钢件的供需矛盾越来越突出了。这个是在码垛的应用。
  在国内我们现在已经形成了四个方向,一个是黑色金属铸造的应用,第二个是汽车零部件里面自动化的应用,第三个是在压铸行业的应用,第四个是物流行业。目前我们把整个实现自动化的应用总结了四个方面,这四个方面是我们做自动化行业里面避不开的需要研究的问题。同时在这样一些技术要求下面,我们也可以在局部单元形成智能制造的单元。第一个就是工程项目管理的方式思维,也就是刚才甘总讲的,我们如何通过工艺分析,形成对于整体的产线或者是工艺生产流程的所有工艺全仿真。
  第二个是开放式的流程控制,我们为了进一步减轻现场的操作人员在工作过程当中面临的专业性不够的问题。我们现在知道在我们的智能制造环节里面还达不到智能,我们现场的操作人员能力相对来讲还是比较欠缺的,如何让我们现场的工人在操作过程当中能够轻松简单地操作系统?我们把整个的人机这一块做了一个很开放式的三维图形的交互式系统。在这个系统上面我们可以通过不同的层次,让我们的最终客户操作人员在不同的设备,不同的工艺上面都能看到关键点,进行独立的参数设计和调整,一个故障报警代码的获取,这样通过比较赏罚式的窗口式操作,他们能够比较容易地去上手。
  第三是个视觉系统,目前我们需要具备一定的智能条件那就是实现我们的视觉系统,我们自己也开发了我们自己的视觉软件平台,通过这样一种方式便于我们在不同的场景下面进行相应的调整。当然我们现在市面上有很多的视觉标准产品厂家,他们可以提供全方位的比较丰富的服务,但是从我们使用或者是开发者的角度来讲有自己的平台,可能对于我们结合现场客户应用不同场景、不同工艺、不同环境的变化带来的视觉影响有一个比较好的掌控。
  第四个就是离线仿真的技术。我们自己内部有包括使用第三方厂家使用的,包括像机器人那个层面的离线仿真,包括埃夫特自己开发的离线仿真,也有基于整个工厂,基于整线使用的仿真软件。
  基于上面那四个我们说需要关注的技术点,我们现在在国内做了这样一些应用,包括铸造、机加、装配、包装物流。这个是我们做的一些部分案例,都是以工作站单元式的为主。这个是我们刚才讲到的一些涉及到人工、人机操作交互时候的具体环节,包括从大的工作站延伸下去,包括到总台,包括到主周里面一些快速的调整,包括一些细化的参数和通过三维的图形来体现的。
  这个是我们在汽车零部件里面一些应用,像制芯的生产线,我们可以看到从整线,从它的制芯机出来以后到整体的装配、涂胶,再进行一些空跑等等,一个整线。这个整线它对于整体的自动化的要求是比较高的。当然了,在前期的浇铸这一块,我们整体的铁水或者是铝水浇铸也有相应的方案。
  这个是压铸机上下料的生产线,这个结合我们现有在汽车零部件里面,尤其是汽车有一些部件的轻量化要求,需求变大的情况下我们这种汽车零部件的使用越来越多。像这样的一个自动化单元它不光是解决一个上下料的问题,还解决一些去杂包的问题,包括像这种工程机械的壳体打磨,包括像这种柴油发动机的打磨,我们大家可以看到人工打磨和机器人打磨它的效果还是有很大的不同的,包括从整个的打磨效率,我们测算了一下,针对像这种大件的打磨,我们的打磨效率跟人工相比基本上是翻倍的效率提升的。这个是铸铁件的打磨,包括像这种铸铁的小件,铸铁的这种小件,我们一般是通过机器人的协同配合,包括上料系统、打磨系统的配合一起完成的,还有相对大一点的缝纫机机头,我们是两个机器人配合增强它的效率,通过视觉来辨别逻辑化处理。这个是一个铸钢件的打磨,在这个系统里面共同设立一些研发的材料实验室,针对这些材料我们进行不同产品配比,实现在铸钢件的切割和打磨当中,包括速度的补偿,包括位置的智能化算法。同时我们针对这样塑钢件的打磨,逐渐本身的特性,包括它变形的特性我们也加了自己的测量系统,包括激光测量和三维测量。
  这是一些装配检测系统。装配检测系统现在有很多也是用我们自己国产的机器人来应用。像埃夫特的机器人,他在未来应该是全部会配备相应的智能制造的接口,我们想智能制造它一定是一个数据上传,到某一个数据处理中心,再由数据处理中心做相应的运算和工艺算法的平台,以后埃夫特的机器人会全部配备这样的接口,可以在某一些特定应用环节当中的应用工艺,当然是经过我们客户的允许情况下进行云端的处理,进一步去优化现场的制作工艺。这个是我们讲的自动化机加线,在这里面也通过快换的方式来实现不同的功能,通过相应的一些快换产品来实现它不同功能的切换。
  我们现在都在讲自动化,讲智能制造,那自动化跟智能制造到底能够给我们带来一些什么样的改善?我举了一个例子,是我们自动化的生产单元,可以说是一个智能化的生产单元,它虽然没有实现整个工厂级的智能化,但是它针对整个生产车间这一块的智能化是完成实现了。改造前是一排机床排过去,改造完之后是一片功能区,实现钻孔、磨、数据的录入,到检测等等一系列功能的工作站,由若干的岛形成整线的车间型自动化产线。这个是一个大致的规划。这个是我们改造完以后的实际布局情况,这个是我们形成的岛。经过这样一个改造我们可以直观地去看一下,改造前和改造后状态的对比。这个都是原来实测的数据,效率提高40%,大概两年多回收成本。产品的合格率也有所提升,稳定性是原来的40%。所以说通过这样一种改造,对于我们最终的用户还是有很大的经济效益提升的。上面是我们一些应用,这一页是我们在不同的领域里面应用不同的客户。
  我的介绍就到这,希望大家也可以结合相应的一些想法,跟我做一个交流,谢谢大家。
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

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