縱觀國內(nèi)外制造業(yè)的發(fā)展，自動化改造在其生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要的地位。隨著自動化設(shè)備接管勞動力市場，越來越多的企業(yè)投身于自動化改造中，并且切身體會到自動化改造為企業(yè)帶來的實惠。勞動密集型企業(yè)向自動化轉(zhuǎn)型是必然趨勢，我國在自動化的道路上任重而道遠，下面跟隨北鋼聯(lián)一起來剖析5個自動化改造的經(jīng)典解決方案。

場景一

行業(yè)：核實驗

項目：自動化換樣檢測設(shè)備

中核集團某單位，以核物理研究為主，一直對外界保持著神秘性，得益于國家軍民融合的發(fā)展戰(zhàn)略和北鋼聯(lián)的軍工資質(zhì)，該企業(yè)終敞開大門，邁出了自動化改造的第一步。

眾所周知，核原料試驗本身就具有危險性，放射性元素、復(fù)雜的空間環(huán)境、精密準確的操作等，對人員有極高的要求。為改變科學(xué)家在手套箱中操作的換樣檢測工藝，減少人工實驗的危險性、低效性和不準確性，特針對人工檢測工藝提出了自動化檢測的解決方案：

使用機械臂把所需工件放置到工件框架放置板上，通過水平移動機構(gòu)的左右運行和升級機構(gòu)的上下運行實現(xiàn)對工件的自動檢測（精度±0.05）和換件。工件檢測完畢后，下料機械臂將工件取走，更換下一批待檢測的工件。并且整套設(shè)備具有：工件到位檢測、缺件少件報警及人員誤闖測試區(qū)等各類應(yīng)急處理系統(tǒng)。

圖1 設(shè)備整體示意圖

該套設(shè)備的交付，將原本5名負責實施、監(jiān)督、統(tǒng)計的檢驗人員減少至2人監(jiān)控，極大的節(jié)省了寶貴的人力資源，增強了檢驗結(jié)果的可靠性，為打造國際一流的先進實驗室起到了典型示范作用。

場景二

行業(yè)：耐火材料

項目：定型耐火磚自動化生產(chǎn)線

國內(nèi)某大型耐火材料公司是耐火磚行業(yè)的領(lǐng)頭羊之一，憑借優(yōu)質(zhì)的鋁鎂型磚占據(jù)了大量的市場份額。由于近年形勢較好，市場需求龐大，但產(chǎn)量無法滿足日益增長的需求。公司高層提出：以改革促發(fā)展，以創(chuàng)新求進步的戰(zhàn)略，將定型鋁鎂磚半自動化生產(chǎn)線改造為全自動化生產(chǎn)線。

現(xiàn)有人工生產(chǎn)工藝為：粉料上料稱量—粉料倒入壓機模具—壓機工作—取模—清潔模具—成品檢測，依托北鋼聯(lián)為同類型鎂碳型耐火磚設(shè)計的全自動化生產(chǎn)線的經(jīng)驗，針對現(xiàn)有工藝進行解決方案的定制。

圖2 自動化生產(chǎn)線的工藝圖

該線的成功改造，實現(xiàn)了原有5條生產(chǎn)線的串聯(lián)，將工人數(shù)量由30人減至6人，自動化稱重及上下料保證了原料的一致性，提高了磚形質(zhì)量，產(chǎn)量比未改造前提高3倍以上，并提升了鋁鎂定型磚的產(chǎn)品競爭力，鞏固了企業(yè)的市場地位，獲得了公司高層的一致好評。

場景三

行業(yè)：傳感器制造

項目：煙感傳感器自動化裝配生產(chǎn)線

SOLOON集團是主要從事消防報警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)的新型高科技企業(yè)。公司的主營產(chǎn)品消防傳感器是集探測煙、塵、光、電于一體的超新型傳感器，具有精密、脆弱、造價昂貴等特性。

受此影響，以往的生產(chǎn)中需要人工仔細的在小型線路板上按孔位準確插接、點焊、翻轉(zhuǎn)、剪切等，效率低下，并且存在焊口不牢、裝配錯誤的現(xiàn)象發(fā)生，對人體體能也是極大的考驗，易引起視覺疲勞。借助北鋼聯(lián)在自動化裝配方面的案例經(jīng)驗，SOLOON集團尋找他們尋求幫助。

圖3 煙感自動化裝配線示意圖

裝配生產(chǎn)線的總體布置設(shè)計，充分考慮工藝流程系統(tǒng)的合理性，設(shè)備的先進性。焊接采用5軸焊接機器人；各電子元件、及配件均采用震動盤準確輸出；由3軸抓取機器人進行抓取裝配；整條生產(chǎn)線僅需1人監(jiān)控即可。

煙感自動化裝配線的投產(chǎn)將節(jié)拍由115s/個提高至85s/個，并且省去了65%的人工，還能實現(xiàn)不同規(guī)格傳感器裝配的頻繁切換。該技術(shù)適用于小批量、多品種的離散式生產(chǎn)，并且還具有潛在的開發(fā)價值，可應(yīng)用于例如：PCBA線路板、電氣電子配件、小型精密件的裝配與生產(chǎn)。

場景四

行業(yè)：化工

項目：電石出爐裝置自動化改造

電石廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方面，一般多采用電熱法生產(chǎn)電石，即生石灰和含碳原料（焦炭、無煙煤或石油焦）在電石爐內(nèi)，依靠電弧高溫熔化反應(yīng)生成電石。

在原有生產(chǎn)工藝中，操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學(xué)安全防護眼鏡，穿化學(xué)防護服，戴橡膠手套，在電石爐前進行出料操作，對人工安全有極大的威脅。為打造人機友好型的雙贏生產(chǎn)模式，針對電石爐出料結(jié)構(gòu)進行機械、電氣改善。

機械改造前：

原燒穿器上下擺動機構(gòu)是由加長桿鉸接支座和碳棒固定加長桿組成的。工人手動上下擺動碳棒固定加長桿尾部讓其繞加長桿鉸接支座鉸接軸轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)上下擺動。

機械改造后：

去除原手動回轉(zhuǎn)及上下擺動機構(gòu)，根據(jù)實際工藝確定動作執(zhí)行裝置。回轉(zhuǎn)動作由電動回轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)，前后擺動由伺服電動缸實現(xiàn)，回轉(zhuǎn)與擺動可通過遙控手柄遠程精確控制，擺動平穩(wěn)無沖擊，響應(yīng)速度快。

圖4 自動化出料結(jié)構(gòu)示意圖

電氣改造前：

出爐機所有部件動作均由操作人員在現(xiàn)場通過按鈕、遙控器、手動操作，距離危險源很近，面臨灼傷、燙傷危險。

電氣改造后：

增加出爐機遠程操作功能，與原有現(xiàn)場操作功能并行使用。系統(tǒng)將遠程控制、遠程視頻監(jiān)控集成于中控室，操作員通過操作控制搖桿，實時監(jiān)控視頻畫面即可完成出爐操作。

圖5 出爐器控制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

該解決方案主要針對工人安全，對生產(chǎn)環(huán)境進行改善，在原有出爐器的基礎(chǔ)上進行，改造后能夠滿足出爐機現(xiàn)有動作由中控室遠程集中操作、遠程監(jiān)控，出料現(xiàn)場無人值守，使一線工作人員遠離危險源，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

場景五

行業(yè)：電梯制造

項目：電梯轎門系統(tǒng)全自動化生產(chǎn)線

XIZI UHC是一家致力于電梯研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)，在電梯生產(chǎn)行業(yè)占有較高的份額，但電梯部件的生產(chǎn)方式卻停留在以人工為主的勞動密集型模式上，與日益發(fā)展的智能制造戰(zhàn)略相悖。

為改變西子電梯傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，北鋼聯(lián)作為企業(yè)智能制造的戰(zhàn)略顧問，依現(xiàn)行生產(chǎn)工序和工藝，在追求打造電梯轎門標桿生產(chǎn)線的同時，努力提高裝配效率和生產(chǎn)線產(chǎn)量。

圖6 電梯轎門系統(tǒng)全自動化生產(chǎn)線示意圖

采用原料運輸AGV小車及自動化吸盤裝置協(xié)同運行的方式完成自動化上料，用伺服機械臂進行自動化攻絲，滾輪的上料則使用振動盤。為保證裝配平直度，在生產(chǎn)線架構(gòu)上設(shè)有校準儀。該裝配線采用一套定位夾具夾持同一型號的掛板，因此針對同一型號不同OP值的轎門切換時間是2分鐘；不同型號轎門的更換時間為3分鐘。

該方案不僅實現(xiàn)了電梯轎門標桿生產(chǎn)線的示范作用，同時將效率提高至12秒/組，節(jié)省人工23名，ROI（投入產(chǎn)出比）達到1：5。

綜合以上系列案例不難看出，自動化設(shè)備無外乎包含一些標準設(shè)備：各類五金件、輸送系統(tǒng)、工控機、氣動元件、液壓系統(tǒng)、機械臂等；還包含非標設(shè)備：自動化專機、自動化定制設(shè)備、自動化控制設(shè)備等。將標準設(shè)備與非標設(shè)備有機結(jié)合，形成一整套生產(chǎn)系統(tǒng)，按照既定的程序，所有部件協(xié)調(diào)運動，達到生產(chǎn)所需的目的，便是自動化改造。

眾所周知，企業(yè)自動化升級改造的風險很大，如果研發(fā)失敗，企業(yè)損失的不僅僅是研發(fā)費用，還有因此造成的停工損失等機會成本。那么如何能保證改造的高成功率？眾多的實際案例經(jīng)驗告訴我們，企業(yè)自動化升級改造成功的關(guān)鍵是找到具備研發(fā)復(fù)雜非標設(shè)備資質(zhì)的供應(yīng)商、找到具備標準與非標設(shè)備系統(tǒng)集成能力的供應(yīng)商。如果能找到同時具備以上兩大資質(zhì)與能力的供應(yīng)商，那么企業(yè)自動化升級改造成功將會水到渠成，事半功倍。

自動化改造不是做給別人看的“花架子”，更不是一昧的跟風工業(yè)4.0。花費不菲的資金，要么提高產(chǎn)品品質(zhì)，要么降低原材料及人力成本，要么改變工人惡劣的操作環(huán)境，最終需要的是實實在在的效益。