陶业机器换人是大势,原来国内自动化水平这么高了?

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  当前,陶瓷行业使用的机器人智能化程度并不高。据专业人士介绍,第一代机器人只需通过示教存储信息,工作时读出这些信息,向执行机构发出指令,执行机构按指令再现示教的操作,广泛应用于焊接、上下料、喷漆和搬运等;第二代机器人是带感觉的机器人,机器人带有视觉、触觉等功能,可以完成检测、装配、环境探测等作业;第三代机器人即智能机器人,它不仅具备感觉功能,而且能根据人的命令,按所处环境自行决策,规划出行动。目前,在陶瓷行业中使用的90%以上的机器人都属于一代和二代机器人。随着陶瓷行业逐步与智能化接轨,陶瓷行业的机器人也会随之实现产业升级。

  对于陶瓷行业来说,机器换人是发展的新常态。虽然陶瓷行业自动化生产的程度已经很高,但整个生产线上还是存在很多环节可以让机器人来代替人来完成工作。除了捡砖、打包、搬运等强度高的作业,现在抛光、打磨、施釉等精度高的工艺也可使用机器人。

  磨边、抛光等环节仍是国内陶业自动化升级的“战场”

  广东科达洁能股份有限公司副总裁、科达研发院院长武桢曾在接受陶卫网记者采访时明确表示,自动化简单地说就是将人的工作改为机器工作。自动化在国内陶瓷行业的应用在现有的工艺条件下已经达到了很高的程度,不仅减轻操作人员的劳动强度,还最大限度地避免了操作人员发生错误的问题。尽管如此,陶瓷行业的自动化升级仍有“巨大的”空间,这个空间将来自于中国陶瓷工艺水平的提升。

  武桢认为,陶瓷原料的存储及计量、料浆制备、料浆均化、粉料制备及陈腐就是自动化升级的“战场”。 拣选、包装、自动仓储及自动装车是陶瓷行业自动化升级的另一个“战场”。当然,还有许许多多的“战场”正在实现自动化的那些环节,主要体现在一些中间(工艺)环节。比如,从窑炉到磨边的中转环节,瓷砖由在窑炉里的热到磨边线的冷,需要一定时间冷却,这个过程大多以人工为主。此外,磨边、抛光环节仍有大量人工辅助的工作。如果以上指出的这些环节都达到自动化水平,就真正实现了陶瓷行业的全自动化。2016年科达研制成功的智能窑尾储坯系统和数字智能磨边机已经应用于一些高端陶瓷厂的生产线,初步实现了这两个环节的自动化。

  广东一鼎科技有限公司自动化事业部总经理兼技术总监张晓明认为,国内工厂一条生产线可能需要十几名操作工,而国外只需要3-4名操作工。在国外,产品自动包装之后,是利用激光AGV系统自动出入库,国内目前还是使用传统的机动叉车作业。而国外的智能化项目主要有自动分色分级包装、数码磨边、AGV仓储、AR可识远程维护系统等。萨克米、西斯特姆、西蒂贝恩特、BMR等在智能化这块的发展属于国际领先水平。目前国内陶企整线已实现自动化生产,个别单机设备,例如喷墨机、智能储坯系统、数码磨边机已初步实现智能化。目前,一鼎推出的智能储坯系统就是一种智能化设备。它相对于目前市场上的自动储坯系统的差别在于:它的智能化程度高。它的智能系统是由中央调度系统、交通管制系统、信息传输系统、电源控制系统4大部分组成,同时还具备远程维护的能力。一鼎科技的数码磨边机也在智能化的范畴里面。

  自研发生产出首个国产喷釉机器人以来,佛山新鹏机器人技术有限公司又瞄准抛光打磨机器人系统程序无法重复使用行业难题,历时两年,前后投入近900万元,终于取得技术突破。去年10月,由新鹏机器人研发的“一种机器人抛光打磨系统程序复用的标定装置及方法”获得第十八届中国专利优秀奖。

  喷釉工业机器代人是行业的发展趋势

  据悉,施釉是指利用干燥坯体的吸水性使泥浆状的釉料粘附在坯体表面上,喷釉是利用压缩空气将釉浆通过喷枪或者喷釉机喷成雾状,使之粘附于坯体上,喷枪与坯体的距离、喷釉的压力、喷釉的次数以及釉浆的相对密度等决定了釉层的厚度。同时由于喷釉出来的釉层厚度比较均匀、易于控制,因此容易实现机械化和自动化。施釉是陶瓷生产中的一个重要环节,也是陶瓷生产中较易实现自动化的环节。国外大多采用机器人进行喷釉,但是国内应用尚未普及。长期以来,我国的喷釉工序主要靠手工完成,其作业环境恶劣,劳动强度大,质量差,生产效率低,品质难于统一性。喷出的雾状很容易被人吸入,长期以往会对人的身体造成严重影响。随着社会的发展,人们对物质文化生活需求的日益增长,及对生产工人的健康保证,对陶瓷生产提出了更高要求,用机器人代替人工喷釉已成为陶瓷生产的发展趋势。

  在喷釉工序逐步实现自动化的过程中,涌现出新鹏、和成、普拉迪、宇诚铭、新景泰、科莱等一批优秀企业,为喷釉机器人的市场推广和技术成熟做出不同程度的贡献。

  5月27日,佛山市三水盈捷精密有限公司(新景泰)发布了“施釉线技术的工业4.0”新品——领先的大板施釉方案产品,有往复式喷釉柜、高压喷釉机、超宽直线淋釉机。其中,往复式喷釉柜专门为1米以上规格喷釉而设计。通过多次来回施釉,配上高压喷釉泵达到固化,(施釉量)压力高达15Kg/c㎡。从而解决以往淋釉不均匀、淋釉量不够的痛点。功能和效果达到国际先进水平。产品通过节水、节釉、节电实现环保化。通过施釉线的速度总控系统。总控,储存各种速度数据,稳定生产,快速调用转产。施釉恒压控制,确保施釉量精准实现施釉印花的数据化、智能化。新景泰总经理彭基昌表示,新景泰目前有仿古砖设备、喷墨机、机器代人工程三大项目,数字化、自动化两大技术核心。

  陶瓷行业生产工序里喷涂工序是属于整个生产过程中极为重要的一环,但由于工作环境恶劣,空气中存在有害气体及粉尘,对人体有直接伤害,并且工作中需要大量体力,故此招工极为困难。根据调查,目前在喷涂工作岗位上的工人平均年龄超过43岁。企业招工时,年纪轻的不肯来,年纪大的因为有职业病的隐患。熟手的喷漆工工资比装配线上的操作工高2-3倍。喷涂机器人作为机器人大家族中的一个分支,近两年频频亮相于企业喷涂作业中,为企业带来的实际效益和好处也是空前的。

  记者在与佛山市科莱机器人有限公司刘经理的交流中了解到其自主设计制造的“手把手喷涂机器人”,采用在线手把手示教的方式,是国内首创。它拥有多项国家专利,是一款不需要专业编程人员,直接由操作工边操作,机器人边学习的自动设备。他们目前已经与国内知名的一些卫浴企业合作。刘经理介绍,这是一款适应中国国情的工业机器人,使用方法简单。操作工人把持机器人的“手腕”,直接拖动机器人进行示教工作(如喷涂)。在示教工作完成后,运动过程的轨迹被记录下来。重新启动机器人,就可以反复进行同样的工作,从而实现机器代人。由于示教过程不需要专业培训的编程人员,而且示教过程中可以直接看到喷涂的效果,熟练的工人可不停地按照喷涂效果调整姿势,按工艺要求进行移动和修正,喷涂的使用效果大大增强。机器人完全可以取代熟练工人的高强度机械劳动,提高工作效率,喷涂中消除各种人为的误差。在环境较为恶劣,有害气体对人有直接伤害的岗位上代替人工操作,尤为有利。

  “手把手喷涂机器人”顺应市场的发展,在代替人力方面有明显的成本优势。一台二十多万的机器人,可以代替1.5-1.8个熟手喷漆工。当企业采用了机器人,就不用发愁找不到愿意加班的喷漆工了。如果企业三班生产,一台机器人单从人力成本计算,不到一年即可收回成本。使用这一机器人的另一大优势在于其高速的动作,单位产品生产周期降低,机器人不需要休息,只要没有机械故障,它就可以不停歇的一直工作下去。

  广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本, 有着十分重要的意义。

  政策扶持助力陶业机器人产业升级

  新鹏机器人的一位负责人曾向记者表示,陶瓷行业高耗能、高排放、重体力,尤其在现在行业洗牌的关键时刻,每家工厂都面临人口红利的消失尴尬局面,被淘汰的企业都是传统型生产企业,优秀的企业早已提前布局,为未来做打算。以东鹏和新明珠为例,他们已有自己的升级改造计划,自己也与众多的自动化公司合作,并不断从社会上吸取行业外其他自动化专家的建议和设计方案,来完善自己,机器人的使用也在他们的规划之类。管理设备总比管人简单,而机器人有许多是人不能胜任的。关于劳动强度、工作环境、质量控制的稳定性,尤其在流水线连续生产的模式下,更需要机器人精准的工作。从投入上计算一般一年半到两年即可回收成本,同时国家对企业技术升级改造有最高达30%的扶持,对于陶瓷行业,何乐而不为。

  通过对购买机器人的企业给予不同程度补贴的方式,来促进传统产业大量使用机器人,一方面实现了传统制造业的升级,另一方面促进了大量机器人的普及,推广了机器人技术的使用。为配合国家工业发展方向和政策,为稳固推进机器人行业健康发展,国家已出台相关扶持政策。佛山就已出台《佛山市扶持企业推进机器人及智能装备应用实施方案》明确提到对于购买单体机器人及自动化控制设备进行智能技术改造的都有15%的补贴。此外,还将对企业开展智能化改造、机器人应用等关键技术、共性技术攻关并实现产业化的项目,智能制造公共平台项目以及优质的增资扩产类智能化改造项目给予支持。扶持政策明确是引导和鼓励企业利用先行装备进行技术改造和加快产业升级转型,企业要根据自身的现有制造业水平,由点到面,科学评估,而不是一窝蜂,目标是全面提升制造业综合实力。推广机器人的正确使用大致要考虑五点:第一,机器人代替人的必要性,是否能代替人连续完成该工序,同时做的比人做的质量好,第二,是否能用于实际生产现场连续作业,而不是实验室状态,让企业能迅速承接,第三,企业投资是否能尽快回报,第四,该机器人集成技术方案是否在行业内领先,低级的实验室方案无法让企业享受科技回报,企业花钱仅得名。第五,企业要谨慎考察选择机器人集成商避免错误投资。

  工业机器人在陶瓷行业的应用,在国外已是一个较为成熟的技术。陶瓷行业现阶段的机器换人,主要是代替人从事繁重的体力劳动,把大量的产业工人从生产一线解放出来。随着陶瓷机器人产业的发展,下一代用于陶瓷行业的机器人将更加智能化。机器人企业将加大人工智能技术研究,推动语音识别、图像识别技术突破,推动高精密度传感技术突破,推动机器深度学习,促进信息处理技术的集成创新和机器大脑技术突破。对于陶瓷行业来说,机器人产业还是刚刚开始。

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