▎機(jī)器人代替人工操作已成為大勢所趨
機(jī)器人已在當(dāng)今社會(huì)許多領(lǐng)域發(fā)揮著積極作用,其中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用最為普遍,技術(shù)也相對成熟。究其原因主要有兩點(diǎn):
一是近年來第三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,人們的就業(yè)機(jī)會(huì)、就業(yè)趨勢、擇業(yè)觀念發(fā)生了很大變化,鋼鐵、紡織等傳統(tǒng)制造業(yè)由于勞動(dòng)環(huán)境、工資待遇等因素出現(xiàn)了招工難、用工成本高的現(xiàn)象
二是諸如信息技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)對操作人員的熟練程度和精細(xì)化操作要求較高,致使培訓(xùn)成本高、周期長,同樣形成了用工緊缺現(xiàn)象。
因此,無論在傳統(tǒng)制造業(yè)還是新興產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線上,使用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作將成為大勢所趨,機(jī)器人的使用也將成為未來制造業(yè)自動(dòng)化水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。以谷歌、英特爾、微軟等為代表的一批信息技術(shù)企業(yè)瞄準(zhǔn)市場先機(jī),悄然布局機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域,把機(jī)器人與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等眾多先進(jìn)技術(shù)融合發(fā)展,成為其智能化服務(wù)平臺的一部分。
機(jī)器人是一種高端智能裝備,不僅僅是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械電子一體化產(chǎn)品,牽涉到計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),同時(shí)還融合了人工智能等跨學(xué)科高新技術(shù)。
綜合分析國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用情況,主要分布在三種場合:
一是對產(chǎn)品精準(zhǔn)度要求高的工業(yè)生產(chǎn)線,人工長時(shí)間操作容易產(chǎn)生疲勞,造成精力不濟(jì),使用機(jī)器人可以有效避免這種情況,最大限度地提高正品率和生產(chǎn)效率
二是有些行業(yè)仍然不同程度地存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差、影響操作人員身體健康的現(xiàn)象,使用機(jī)器人代替人工操作可以實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn),達(dá)到“以人為本”的企業(yè)目標(biāo)
三是出于產(chǎn)品成本因素,降低人工成本方面的考慮。正是由于工業(yè)機(jī)器人的推廣應(yīng)用,提高了相關(guān)行業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,改善了勞動(dòng)條件,實(shí)現(xiàn)了文明生產(chǎn)。
▎機(jī)器人應(yīng)用已具備行業(yè)優(yōu)勢
總體來看,工業(yè)機(jī)器人在我國的應(yīng)用水平仍然很低,其中汽車制造業(yè)是最先開始嘗試和推廣的行業(yè)之一,其標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)流水線非常適合機(jī)器人自動(dòng)化操作。
工業(yè)機(jī)器人在紡織生產(chǎn)中的應(yīng)用已具備一定行業(yè)基礎(chǔ),筆者認(rèn)為至少有三點(diǎn)依據(jù)。
一是基于紡織行業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn),多工序、多機(jī)臺、連續(xù)化、專業(yè)化分工細(xì)且協(xié)作程度高,大多工序?qū)嵭卸嗳税凑障嚓P(guān)工作法模式操作,有利于機(jī)器人類型設(shè)計(jì)和配置
二是通過多年來的技術(shù)改造和技術(shù)升級,提升了紡織生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平,以棉紡行業(yè)為例,已推廣應(yīng)用了自動(dòng)換筒技術(shù)、自動(dòng)落紗技術(shù)、自動(dòng)清潔技術(shù)、自調(diào)勻整技術(shù)、除塵與溫濕度監(jiān)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),這些先進(jìn)技術(shù)為工業(yè)機(jī)器人的配置應(yīng)用提供了相應(yīng)的技術(shù)鋪墊。
三是紡織車間存在噪聲、溫濕度、空氣潔凈度等影響操作人員工作環(huán)境的實(shí)際問題,采用工業(yè)機(jī)器人不失為一條行之有效的解決途徑。
▎紡織生產(chǎn)智能發(fā)展帶動(dòng)了機(jī)器人的開發(fā)應(yīng)用
近年來,在紡織裝備自動(dòng)化、紡織生產(chǎn)連續(xù)化的基礎(chǔ)上,紡織行業(yè)邁入了智能化進(jìn)程。紡織產(chǎn)業(yè)智能化的涵蓋范圍更加寬泛,在生產(chǎn)組織方面,包括智能生產(chǎn)流水線、智能生產(chǎn)車間、智能生產(chǎn)工廠等;在產(chǎn)品流程方面,包括產(chǎn)品智能設(shè)計(jì)、工藝智能管理、質(zhì)量智能控制等。
結(jié)合我國紡織行業(yè)現(xiàn)狀,創(chuàng)建新型生產(chǎn)模式,提升智能化制造水平,需要找準(zhǔn)切入點(diǎn)。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,首先應(yīng)該從發(fā)展智能化裝備入手,研發(fā)具有信息化構(gòu)架下的智能化與數(shù)字化高端紡織裝備設(shè)計(jì)技術(shù)平臺,開展紡織裝備的“人因工程設(shè)計(jì)”,實(shí)現(xiàn)紡織生產(chǎn)設(shè)備的智能化控制。
為適應(yīng)傳統(tǒng)紡織行業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求,推進(jìn)紡織生產(chǎn)自動(dòng)化、連續(xù)化、智能化水平不斷發(fā)展,加快工業(yè)機(jī)器人的推廣應(yīng)用勢在必行。
隨著工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用,可以有效推動(dòng)紡織生產(chǎn)進(jìn)一步智能化。
以棉紡企業(yè)為例,未來可進(jìn)一步推廣先進(jìn)工藝,進(jìn)一步合理優(yōu)化縮短工藝流程,通過生產(chǎn)工序的進(jìn)一步連續(xù)化,并在關(guān)鍵工序、關(guān)鍵操作點(diǎn)位設(shè)計(jì)應(yīng)用機(jī)器人,以期實(shí)現(xiàn)大幅度減少用工,使未來有望建成少用人、甚至無人的棉紡織車間。
機(jī)器人在棉紡織行業(yè)的應(yīng)用示例
▎細(xì)紗自動(dòng)落紗機(jī)器人
當(dāng)細(xì)紗滿管時(shí),落紗機(jī)器人在軌道上緩緩運(yùn)行,抓紗臂準(zhǔn)確地抓起管紗并將其放在紗筐中,再將一個(gè)個(gè)空管快速地插到錠子上。落紗機(jī)器人是細(xì)紗集體落紗裝置的一個(gè)有力補(bǔ)充。
落紗機(jī)器人的應(yīng)用靈活性相對較高,一臺機(jī)器人可以應(yīng)用于多臺細(xì)紗機(jī),完全可以取代傳統(tǒng)的人工拔管、插管工作,有效降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率,減少了生產(chǎn)成本。
現(xiàn)階段,一臺機(jī)器人可以完成8名操作工人的工作量,大約節(jié)約勞動(dòng)成本50%。
▎筒紗自動(dòng)包裝機(jī)器人
筒紗自動(dòng)包裝機(jī)器人應(yīng)用在絡(luò)筒工序之后,對絡(luò)筒生產(chǎn)的筒紗進(jìn)行自動(dòng)套袋、封口、稱重、標(biāo)記和流轉(zhuǎn)。該機(jī)器人將整個(gè)筒紗包裝過程完全自動(dòng)化,減少了人工操作。
在筒紗的裝袋機(jī)械手中采用機(jī)器視覺對筒紗進(jìn)行定位,避免了對筒紗的損傷;在稱重標(biāo)簽環(huán)節(jié)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對裝袋筒紗的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)記,為物流倉儲及銷售管理系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)信息。
▎粗紗自動(dòng)落紗機(jī)器人
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,一種國產(chǎn)粗紗自動(dòng)落紗機(jī)器人已經(jīng)研制成功,這種機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)為行走系統(tǒng)、取放機(jī)械手、滿紗吊裝機(jī)械手、空管輸送系統(tǒng)和軌道系統(tǒng)五個(gè)部分,各個(gè)部分之間既相對獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。
行走系統(tǒng)依據(jù)落紗時(shí)序由PLC控制啟動(dòng),按照設(shè)定的步幅自動(dòng)到位。取放機(jī)械手的定位精度代表著落紗機(jī)器人的核心技術(shù),決定了落紗機(jī)器人的工作效率與生產(chǎn)水平。
滿紗吊裝機(jī)械手、空管輸入和滿紗輸送環(huán)節(jié)通過網(wǎng)絡(luò)信息交互構(gòu)成細(xì)化的時(shí)序精確運(yùn)行,使粗紗機(jī)自動(dòng)落紗機(jī)器人實(shí)現(xiàn)有效、準(zhǔn)確、快速的粗紗落紗功能。
該技術(shù)可以在不改變粗紗機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下,與紡機(jī)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)新機(jī)配套,也可以為棉紡企業(yè)正在運(yùn)行的粗紗機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造,達(dá)到提高企業(yè)自動(dòng)化水平、節(jié)約人工成本、提高生產(chǎn)效率的目的。
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機(jī)器人在紡織行業(yè)的發(fā)展展望
▎紡織工業(yè)用工成本將推動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用
隨著我國人口結(jié)構(gòu)的老齡化和社會(huì)就業(yè)選擇的日漸多元化,帶來了企業(yè)用工成本的持續(xù)高漲。
中國棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)通過近五年連續(xù)跟蹤近百家行業(yè)大中型企業(yè)得出的數(shù)據(jù),近五年間棉紡織企業(yè)工資支出總額年均增長率為7%左右,而5年間企業(yè)全部就業(yè)人數(shù)年平均降幅為5.7%,職工人均工資5年間平均增長率為13%,高于全社會(huì)12%的增幅。
對此,一方面可以看出企業(yè)利潤空間和生存空間受到擠壓,另一方面可以看出傳統(tǒng)紡織行業(yè)相對信息技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè),無論工資水平還是勞動(dòng)環(huán)境都不具備競爭力,出現(xiàn)了不同程度的“用工荒”。
在此背景下,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用無疑為紡織行業(yè)降低勞動(dòng)成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,由傳統(tǒng)的批量生產(chǎn)向更加能滿足客戶個(gè)性化需求的小批量生產(chǎn)和訂單生產(chǎn)提供了一種新的可能性。
可以預(yù)見,在紡織行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展進(jìn)程中,越來越多的工業(yè)機(jī)器人將會(huì)走進(jìn)紡織生產(chǎn)車間,從根本上解決困擾紡織企業(yè)經(jīng)營者用工成本持續(xù)增加和“用工荒”的難題。
▎機(jī)器人在紡織行業(yè)的應(yīng)用還處于初級階段
近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,紡織新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備取得了快速發(fā)展。在自動(dòng)化方面,實(shí)現(xiàn)了梳棉自動(dòng)換筒、并條自動(dòng)換筒、精梳自動(dòng)換筒,粗紗自動(dòng)落紗、細(xì)紗自動(dòng)落紗、轉(zhuǎn)杯紡紗自動(dòng)接頭、噴氣渦流紡紗自動(dòng)接頭、絡(luò)筒自動(dòng)接頭。
在連續(xù)化方面,實(shí)現(xiàn)了開清棉工序和梳棉工序間的連接(即清梳聯(lián))、細(xì)紗工序和絡(luò)筒工序間的連接(即細(xì)絡(luò)聯(lián))及精梳準(zhǔn)備至精梳機(jī)、粗紗機(jī)至細(xì)紗機(jī)之間半制品的自動(dòng)運(yùn)輸。
在智能化方面,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)配棉、并條自調(diào)勻整、絡(luò)筒紗線粗細(xì)節(jié)自動(dòng)切除和異纖切除等新技術(shù)。
相對以上新技術(shù),工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用占比仍然很低,以自動(dòng)落紗為例,目前國內(nèi)仍然使用人工落紗方式進(jìn)行生產(chǎn)或部分生產(chǎn)的企業(yè)仍然占多數(shù)。
在棉紡織生產(chǎn)線中大力推廣機(jī)器人,仍有許多技術(shù)問題尚未解決,以環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)接頭為例,需要經(jīng)過找頭、引紗、穿鋼絲圈、穿導(dǎo)紗鉤等動(dòng)作,接頭程序復(fù)雜,對機(jī)器人的智能性要求很高。
我國著名紡織專家、中國工程院姚穆院士曾呼吁,“集中精力,力爭在較短時(shí)間內(nèi)突破完成環(huán)錠細(xì)紗機(jī)斷頭自動(dòng)接頭的機(jī)器人。” 機(jī)器人換人是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,必將成為紡織生產(chǎn)環(huán)節(jié)現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要標(biāo)志。