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智能工厂里面有一个重要要素——智能机器。在“工业4.0”的定义中， CPS核心作用就是信息驱动。以往是由人来控制机器，而在智能工厂中要实现机器驱动机器，或者由机器去驱动外围设备。所以要求这种机器必须是智能机器，或者是智能机器人。将来建构智能工厂必须要考虑这个要素。 下面以高铁制造的一个样板工程，也是高铁领域里面一个比较难的工艺环节——转向架的装配为例，谈谈我对智能机器人未来在智能工厂中如何发挥作用的思考。 高铁列车转向架的结构异常复杂，需要一系列复杂的工艺，如打磨，即在焊接完成后打焊缝，实施难度就很大。转向架零部件需要大量的自动化装备。把很多复杂的零部件装备起来，其难度可想而知。以前国外此类装配主要有三种方式：集中式、流水线式、半自动化流水线式。集中式比较好理解，就是在一个部位上所有工件都在一个固定地方装;而流水线式就是这个工位装一部分，那个工位装一部分;半自动化流水线就是物流是实现了自动化，但是装配、定位还是人工完成。国内的情况也大体如此。 如果要做到自动化装配转向架有很大的难点需要解决。转向架由近400个零部件组成，如果实现自动化装配，首先要解决零部件的物流问题，必须考虑如何有序装备这些复杂零部件，这是第一个要突破的难点;其次必须考虑零部件之间的如何实现精准定位，这是实现自动化装配的重要技术前提，这个难度相当大。影响精准定位的因素太多了，如何消除各个零部件之间的差异及如何保证用于物流的自动小车放的位置都是一样的，都是难点。还有转向架的调整和测量也是难题。 在这种背景下，国内的一批科技人员结合国家的高铁战略需要，开发了一套全自动高铁自动化装配线，里面包含了智能工厂思想和理念。这条生产线解决了物流难题、装配难题和测量难题，整个装配流程实现了全自动化。这套全自动装配线体现了两个重要思想： 一是在虚拟环境和实体环境的并行工作。就是在实际环境背后构建了一个虚拟环境，虚拟环境一方面实时监控实际环境，另一方面对实际环境进行参数优化，这样能够保证在不影响生产情况下，把人的智慧更多地融入到这里面来，在后台通过人的智慧实时优化参数。 第二就是智能工厂核心概念——信息和物料有机地统一起来，这就必须依靠智能机器及智能机器人。科研人员基于这个思想设计了几种机器，一种能够完成零部件的智能装配，实现零部件的装配过程包括定位;另一种可以完成对转向架智能测量的调整，实现装配之后的转向架尺寸检测，这是十分重要的关键。如果装配质量不好，会严重影响到转向架性能，进而会影响高铁的安全。 以此为基础，科技人员首先研究了零部件智能物流系统，让系统内部要求有相互协调的关系。接下来，考虑了基于信息驱动的生产过程和产品全生命周期的关系。这里面是两个方面：一个是生产过程靠信息驱动，这些信息有装配关联度的信息，装配过程有利的信息、装配配合度的信息，由信息驱动装配并检测生产过程;第二个是产品全生命周期的管理，这也是智能工厂很重要的概念，它其实是要把产品统一管理起来，不光是生产管理，包括零部件的流通，包括生产以后的使用，最后的维修，整个环节要通过一些相关的技术有机地统一起来，这个其实就是分布式无线网络协调控制的智能工厂控制模式。它体现智能机器和智能机器人的理念。 在这个生产高铁列车转向架的智能工厂中，有主物流线，用以传输转向架的，还有配套有很多存储单元和子输送线，用来输送物料的，这样通过一个主的物流线加上辅助的子物流线可以把零部件和智能机器人装配过程有机统一起来，实现自动化的装配过程。最近，这套系统已在国内高铁制造企业开始应用。 我国发展高铁装备自动化，构建智能制造工厂有以下几个意义：一个是满足国家发展高铁事业战略需求;第二有效解决人工作业面的问题，刚才也说了各种各样的问题;第三着重要说的可以开拓我们国家的智能装备新领域，大家知道这一块是空白，都是人工在做，提升工艺，提升我们核心竞争力，随着我们国家高铁事业的快速发展，我们国家的高铁制造装备也将会在世界上有一席之地。 本文中提到的一些关于智能工厂理念和智能设备的协同配合它国内其他类企业的落地之路还很长。相信有了高铁制造企业的示范作用，这个过程可以大缩短。 |
