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機器人逐漸取代人工,是否會給石材行業帶來新增長?

中國石材網 http://www.zhuhai-travel.com 日期:2020/9/26 15:11:31

早在2012的時候就開始關注機器人在石材行業應用的情況,那時接觸到的第一臺石材加工機器人是德國KUKA機器人,后來認識了位于順德陳村的利迅達機器人公司,與該公司合作研發石材線條打磨拋光機器人。雖然研發基本成功,但由于那款機器人當時價格很高,打磨拋光生產成本高,因此機器人打磨拋光工藝就沒有投入到實質性的運行階段,擱淺了。隨著機器人成本的不斷降低,由一臺百萬元降低到可能不到10萬元左右,給石材行業利用機器人代替人工來完成一些石材行業人不愿意做,工作環境惡劣的工序帶來希望,象線條打磨拋光工序、臺面板磨邊工序,大板刷膠工序、排板工序、搬運工序、甚至傳統雕刻產品工序都極有可能利用機器人來加工產品,用機器人代替人工來完成,實現石材行業產品制造的真正飛躍,大跨步前進,進入智能制造的時代。

筆者從業20多年,一直認為石材制造業沒有跟著時代的步伐而上,制造技術相對還是較落后,石材產品制造的許多的作業工序基本上依靠手工來完成,生產員工辛苦,工作勞動強度,長時間站立或彎腰作業,在粉塵和水中作業,長時間加班休息少。生產員工由于長時間疲勞工作,他們眼中處處充滿的是暗淡的光澤,似乎完全厭倦了這種工作方式,失去了這種工作的樂趣。面對石材制造這種現狀,我自問石材制造業如此下去還有沒有活力呢?答案是沒有活力,員工的體力失去了,透支了,哪來活力呢?而且石材行業隨著早期一代的石材人進入老年代時代,新生的勞動資源補充不上來,石材行業已經完全進入了勞動力資源青黃不接的時候了,不解決這個問題,不注入新鮮的血液,石材制造業還有活力嗎?

這是個值得所有石材人思考的問題?

我認為石材行業在當前活力漸失的時候,要重新煥發新的活力,只有變革、顛覆、創新、拋棄,從外部,從他人之處借力,方能重振雄風。這個外部之力,就是借助當今的機器人技術,把機器人制造技術引進到石材制造業中來,走制造智能,制造高端裝備之路,或許石材制造業能活力大增,充滿朝氣蓬勃之力,石材制造業出現新的氣象,新的轉機。

機器人在許多行業已經成為了主流勞動力,正在逐漸取代人工,在制造業的很多工序正在擔負著默默無聞的角色,沒日沒夜地象老黃牛工作,不知疲倦,工作效率高,質量好。實際上在石材行業也看到了機器人的身影,在環球石材集團東莞常平的無機人造石工廠里的切割生產線上就有機器人搬運工,將切割好的工程板放入包裝箱中,并且放置好。

圖1為利迅達機器人有限公司利用機器人打磨拋光汽車輪轂。該公司還利用機器人打磨拋光不銹鋼洗手盆子。

1 機器人流水線打磨拋光汽車輪轂

圖2為焊接機器人,已經大規模應用在汽車焊接、電器焊接等制造等行業上,給企業創造了顯著的效益。

2焊接機器人

石材加工是一項傳統、歷史悠久的行業。機械化、自動化、智能化程度低。從開料、補膠、造型、打磨拋光基本上是依靠半機械化、半自動化,甚至全靠人工來完成,智能化基本上談不到。國內幾乎沒有石材生產企業想到去發展機器人來完成石材產品加工。從未來發展的觀點看,石材產品的加工隨著時代的進步,人的擇業觀點的改變,從事石材搬運、補膠、雕刻、人造石制造壓制、打磨拋光工作的人將會越來越少,甚至以后沒有人去從事這種職業,即使有人去從事這種職業,從事這種職業的人的工資可能非常高,石材生產企業將付出高昂的成本來生產石材產品,石材生產企業將不堪重負。石材生產企業必須尋找一條可替代人工的機器去完成石材產品的加工。人工智能機器人將是石材未來發展的一個新的方向、希望,給石材行業帶來光明。

縱觀石材行業這些年石材設備的發展情況看,各種數控機床已初步有人工智能的功能。其它行業機器人的發展也給石材行業發展機器人提供了可借鑒的寶貴經驗。

看看發那科的智能機械手—米開朗“機”羅 是如何打造完美的雕刻圖像的吧!

通過三維掃描儀對人臉進行三維掃描,短短的10幾秒種,一張人臉的3D點云數據就被輸進電腦,再對3D曲面進行修補后,離線編程軟件Robomaster就能快速生成機器人可執行的雕刻程序,機器人配置6刀位刀具庫,安裝4種雕刻刀具,加工中可根據加工工藝的需要自動更換刀具,一陣大刀闊斧和精雕細琢之后,一款表面平滑細膩且高度逼真的人臉雕塑就完成了! 除了日本的發那科開發了雕刻機器人外,德國的庫卡很多年前也開發出了雕刻機器人。

3 日本FNAUC雕刻機器人

4 德國KUKA雕刻機械手

5 日本川崎重工機械手打磨拋光石材線條

6 Breton設備上的KUKA機械手搬運產品

7 意大利制造的真空吸盤轉運大板

在談到機器人時德國KUKA機器人公司是不能不談的,它是家很有使命感的機器人制造企業,致力于制造機器人,被稱為世界機器人四大企業之一。庫卡(KUKA)機器人有限公司于1995年建立于德國巴伐利亞州的奧格斯堡,是世界領先的工業機器人制造商之一。庫卡機器人公司在全球擁有20 多個子公司,大部分是銷售和服務中心,其中包括:美國, 墨西哥, 巴西, 日本, 韓國,中國臺灣, 印度 和絕大多數 歐洲國家。公司的名字,KUKA(庫卡),是Keller und Knappich Augsburg的四個首字母組合, 它同時是庫卡公司所有產品的注冊商標。

庫卡機器人(上海)有限公司是德國KUKA公司設在中國的全資子公司,成立于2000年,是世界上頂級工業機器人制造商之一。其核心競爭力是開發、生產和銷售工業機器人,控制器及軟件。公司工業機器人年產量超過1萬5千臺,至今已在全球安裝了15萬臺工業機器人。

KUKA機器人廣泛應用在儀器儀表、汽車、航天、消費產品、物流、食品、制藥、醫學、鑄造、塑料等工業。主要應用于材料處理、機床裝料、裝配、包裝、堆垛、焊接、表面修整等領域。

中國家電企業美的集團在2017年一月順利收購德國機器人公司庫卡94.55%的股權。也就是說德國KUKA機器人公司中國人有絕對的說話權力,未來對中國機器人的發展是大有益處的。

KUKA的打磨拋光機器人解決了許多產品打磨拋光粉塵大的問題。打磨拋光在很多行業的生產制造中是最基礎的一道工序,也是不可缺少的工序,因此打磨拋光高昂成本一直是企業的痛點,此外打磨拋光過程中產生的煙塵、粉塵污染更令人傷腦筋,不僅破壞環境,更會嚴重威脅作業員工的身體健康,而作為當今勞動力主力軍的 80 和 90 后,大多數人是不愿意從事產品打磨拋光這類工作的,這就造成了打磨拋光行業人才缺口較大,人員青黃不接的情況。好不容易招聘到人,對新入職員工打磨拋光技能培訓又是一筆不小的支出,培訓完后又有幾人可以在這種崗位上堅持做這項工作的呢。

不少企業還會發現,即使花了幾十萬,甚至更多的錢給整個打磨車間安裝上整體通風系統,通風系統維護和使用成本高,環評依然不過關,員工職業病還是頻發。因此機器人代替人工,智能打磨,不僅能解決工作環境問題,還能解決人才缺失問題,機器人的投入成本只要一到兩年時間就可以回收機器成本,這真是一舉兩得,2年后可以一本萬利的事情。

8 KUKA的打磨機器人

在勞動力成本不斷攀升和“用工荒”倒逼之下, 各大企業逐步加速了“機器人換人”的步伐,裝機量逐年攀升。高工機器人產業研究所(GRII)統計數據顯示,2014年中國市場新增工業機器人4.55萬臺,同比增長35.01%。GRII預測,2015年中國工業機器人市場增長進一步加快,預計增長超過40%,達到6.42萬臺 。

從上面的介紹和圖片表明了機械器人在某些產品制造領域得到了應用,并且也開始出現在石材制造業中。未來機器人將在石材產品制造的那些領域進一步得到應用,應用越來越廣闊呢?

1)產品的搬運

用機器人搬運石材產品是最可能讓可機器人去完成的。在2018年水頭石材展覽會上曾經看到許多的石材搬運機器人,將石材產品從機器上搬運下來放到產品周轉架上。環球石材集團的無機人造石材生產線上切好的板就是依靠機械手搬運放到木箱里包裝。

9 水頭展覽上展出的搬運機械手

10 環球石材集團無機石生產切割線上的Breton設備上的機械手

2)大板刮膠

圖11 為意大利breton大板刮膠機,雖然該設備看起來不象機器人,但是它所完成的工作類似于機器人,完全可以取代大板補膠人工調膠、刮膠,解決膠的氣味大,對人體健康有影響的問題,并且大大降低大板補膠工人工作勞動強度,改善工作環境,實現無人補膠工藝。

11 breton大板刮膠機

圖12為意大利breton大板刮膠機噴膠過程,將調制好的前噴涂到大板的表面。

12 breton大板刮膠機噴膠

13 breton大板刮膠機刮膠

我曾經多次看過breton大板刮膠機的工作視頻,對該機高度評價:確實是款非常好的刮膠、補膠設備,完全可以取代人工完成大板補膠,刮膠的工作。只是很少有石材企業慧眼識珠,加之設備的價格有些偏高,國內至今無人進該設備用于大板補膠,刮膠上,實在是遺憾,可惜!

3)大板補膠、拋光線上機器人

大板補膠、拋光線上機器人已經不再是意大利石材設備的專利技術了,國內佛山慧谷科技股份有限公司已經完全掌握了該技術,并成功地應用在該公司制造的立體真空補膠線上,使用效果非常良好。

14 慧谷機械手真空吸盤

4)自動排板、裝卸板機器手

圖15、圖16為浙江眾立機械有限公司生產制造的機械手自動排板機。該機械可以識別產品上二維碼,通過二維碼按生產加工單排板圖排板。利用該排板機排板可以大大降低排板員工的勞動強度,提高排板員工的安全性。雖然該設備還有許多待改善之處,但相信該排板機在石材制造企業將會有大顯身手之地的。

15 眾立機械手排板機抓板

16眾立機械手排板機放板

5)大板卸板機器人手

這種設備早在十多年前意大利的石材制造企業已經把它應用在石材大板卸板上,而且技術非常成熟了。只是在國內較少看到這種大板卸板機器人在石材制造業上的應用。

圖17在水頭石材展覽會上展出的由華隆機械制造的華隆工程板卸板機械手。

17 華隆機械手

圖18為浙江眾立機械有限公司生產制造的大板卸板機械手,可以將拉鋸、砂鋸鋸切好的大板卸到補膠臺車上,降低員工卸板的勞動強度,提高卸板員工的安全性。

18眾立卸板機械手

6)臺面板、彎位線條打磨拋光機器人

臺面板、彎位線條是石材制造企業加工較多的產品,它們的打磨拋光多依賴于手工打磨拋光,特別是臺面板的內盆孔打磨拋光更是依靠手工打磨拋光。隨著石材機械的發展和進步,加上從事石材產品打磨拋光的員工日益減少,逼迫石材制造企業必須走機械打磨拋光之路,石材設備制造企業研發臺面板、彎位線條打磨拋光機器人是日后設備研發的一個重點方向,應該予以高度重視。

圖19為加工臺面板的CNC,可以自動完成產品切割、挖臺盆孔、鉆孔、磨邊、邊的打磨拋光。

19

7)刷防護劑機器人

刷防護劑機器人是我假想的概念性機器人產品,并沒有見到過實際設備。但我認為以現在機器人制造水平,防護機器人是可以做出來和實現的。

8)切割搬運機器人

橋切機切割板材產品時將正在切的板挪開,移動的機械手已經很普遍地使用了。圖19為永達電子橋切機上的機械手,可以移動待切割的板材。雖然看起來與機械手相差很大,但確實實現了象人類的手搬運東西的功能。

20 永達橋切機搬運機械手

圖21為breton人造石切割線上的搬運機器人,輕而易舉地將切割好的規格板準確地搬運到包裝箱中,這種搬運機器人技術已經非常成熟了,可以在石材制造企業里大量投入使用,降低員工搬運那些重量大的石材產品的勞動強度,提高產品搬運的安全性。

21 breton切割線上搬運機器人

9)雕刻機器人

用機器人實現浮雕產品的加工文中已經介紹過,而且這項目技術已經成熟,只是在浮雕模型的建模上難度大,影響了其大規模的使用。但隨著傳統手工雕刻工藝藝人的減少,雕刻機器人的應用將會更加普及。

22多功能加工中心

10)機器人投料

曾經在人造石材企業工作時看到投料口處漫天飛舞的粉塵時,想到人造石企業應該在此處配置機器人,讓機器人完成這種簡單、低級、重復的勞動,保障作業員工的身體健康。人造石行業的投料口處使用機器人投料,可以降低粉塵對此處作業員工的身體危害,改善此處作業員工的工作環境。

2015年9月在《石材》雜志發表了《發展加工石材機器人的可行性與必要性》論文闡述石材行業發展機器人可行性和必要性的文章。時光如白駒過隙,一晃過去了五年,當汽車、電子行業的機器人應用發展的如火如荼的時候,石材行業我們還沒等到這個時代的到來。雖然在石材的一些展會上可以看到各種機器人的展品,但石材行業對機器人代替人工來完成產品的制造熱情、熱度并不高,幾乎沒有看到幾家石材生產企業使用機器人制造石材產品的,更不要說普及使用了。

機器人已經給許多傳統的制造來帶來了新的希望,注入了新活力。相信隨著機器人技術的發展、完善,向制造業全方位的滲透,機器人進入石材制造業是遲早的,只是目前時機未到,石材制造企業尚沒有預料到機器人給石材制造業帶來新的希望,創造的巨大效益。期待著更多的機器人走向我們,走進石材制造企業的每一個角落,給我們石材制造業帶來新氣象,增添新的活力。

希望本文能引起石材制造企業或人士重視,推動石材行業機器人技術的研發和應用,石材行業逐漸進入到機器人代替人的時代,促使石材行業的制造技術有個根本性的轉變,依靠機器人為石材生產企業創造更多的利潤。

作者:晏輝

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