机器人技术

汽车行业—智能工厂机器人解决方案

longhua999.com   2019年02月28日

   行业背景

  我国汽车行业经历了大半个世纪的发展,在我国国民经济发展中已经占举足轻重的地位。从汽车行业目前的规模来看,汽车制造企业的数量持续增加,截至2017年9月,我国汽车行业的企业数量达到14,620家,占全国规模以上工业企业数量的3.8%。汽车制造企业的数量和总资产近年来持续上升,其中汽车制造企业的总资产占工业企业总资产的比例也持续上升,企业数量和资产规模的扩大,使得汽车制造企业的产品销售量和销售收入也持续增加。

  随着工业4.0时代的到来,以及人工成本逐年提高,汽车制造业也遇到诸多痛点,面临智能化改革。随着生产节拍的不断加快,小批量、多品种、个性化的汽车零部件需求,使得传统汽车制造工厂难以满足需求,但是升级产线需要大量的改造时间,且制造业对产线的可靠性要求较高,工厂的智能化改造成为了一道极具挑战的难题。在汽车制造工厂迫切面临智能化升级的时候,机器人新型解决方案营运而生,通过柔性的工作单元和数字化解决方案,打造适合快速生产节拍、更加高效稳定的汽车制造业解决方案。

  

延锋工厂

   智能机器人产品

  汽车制造加工厂作业主要包括以下几个流程:零部件/成品入库,存储,拣选,产线上下料,装配及出库。每个作业流程通过不同的智能化设备代替人工,提高作业效率,提升系统柔性。

  1. 无人叉车 — 出入库及存取

  汽车零部件及配料的入库,成品出库以及整托盘高位存取,通常由无人叉车来完成。

  

  Geek+智能叉车是基于高端进口叉车进行智能化改装而成。整体组成包括车体、导航激光雷达、安全雷达、状态显示屏以及导航控制模块等,同时配备动力锂电池,支持快速手动、自动充电和电池更换。智能叉车支持激光反射板导航、SLAM导航以及混合导航,可适应各种复杂工作环境。另外,智能叉车具有手动、自动双工作模式,可快速灵活切换。

  Geek+智能叉车可实现带托盘货物的立体存储、自动存取与搬运功能,主要应用场景包括电商、零售业的大件库、整存库,以及制造业中各类原材料库、半成品库和成品库。这些场景,往往具有通道狭窄、空间有限或者高位作业的特点 。所有智能叉车由后台调度系统统一管理,可实现群体协同。调度系统与上层仓储信息化管理软件无缝对接,根据存取货需求派发任务,智能叉车全流程自动实现货物的上架、下架以及搬运操作,从而实现自动出库和入库,解决仓储的无人化问题。

  针对不同的载重需求和仓库布局,可选配相应规格的车体,以提高存储效率,降低综合成本。与传统的自动化立体库相比,以智能叉车为核心打造的自动存取系统柔性更高,灵活性更强,施工周期缩减3-4倍,且建造成本降低2-3倍,后期维护费用也会更低。

  2. M100搬运机器人 — 打造柔性生产线

  Geek+M100机器人同样采用SLAM导航,并具有OpenBox后台调度系统,支持用户自建地图,快速部署功能,可不改变场地环境,实现生产线搬运及线边库管理打通。

  OpenBox系统功具有灵活,精准,安全的优势,顶部模块化应用组合,灵活性强;多种顶部工作模块配置,实现笼车牵引、辊道传输、自动顶升、多层载货和人机交互等多种功能,同时可实现跟随搬运、重载搬运等。

  

  M系列机器人系统采用激光+二维码混合导航,定位精准可靠(±10mm),可同时支持灵活路径和密度存储。机器人及主要元器件符合欧盟CE认证标准,性能安全可靠;安全认证激光传感器同时具备安全控制回路。

  柔性搬运系统具有简单部署,功能强大的优势。系统部署过程简单,无需场地改造,机器人自动绘制现场地图,管理人员可以自主定义或修改搬运人物/区域/路线。系统接口丰富,适配各类非标需求,无缝对接外部设备,支持多种标准/定制接口;工作流配置灵活,工作流可配置各节点动作、对接形式、分支流程和流程组合等,满足不同用户作业流程需求;系统可支配多机协同,实现最优路径规划,调度多台机器人协同工作,对运行中机器人可能出现时间和空间上的路线拥堵做判断,下达最优指令,实现路径最优规划。强大的库存管理,提高存储利用率,在物料有效期管理内实行“先进先出”原则;一架多位混放,空间利用率最大化。

  M100智能搬运解决方案主要应用场景包括汽车、3C制造业加工厂,以及仓储物流场景。相比传统加工制造业,机器人解决方案的运营及维护更加便捷,具有柔性可拓展特性,提升空间利用率,优化生产流程;减轻劳动强度,节省工厂人工成本投入。

  3. 工业级机械臂 — 拆垛码垛

  机械臂属于标准化的机器人产品,可与多机器人协同形成强大的生产力。机械臂作业可代替人工手部的重复劳动,规模化效应实现大批量生产,降低成本。Geek+打造的机械臂主要应用于智慧工厂中的柔性拆码垛、柔性上下料以及复合型机器人实现物料转移等操作。

  在传统拆码垛作业环节中,由于箱子及包裹的重量大,人工重复性搬运的工作强度大,效率低,同时随着人工成本的不断提高,招工变得越发艰难。然而传统机械臂码垛要求标准固定的垛型及固定的位置,不具备充足的灵活性,无法与搬运机器人相结合,无法兼容多尺寸种类产品。Geek+打造的柔性机械臂拆码垛解决方案,可实现机械臂与托盘、货架、叉车及输送带的对接,主要体现机械臂与机器人和无人叉车搬运相结合,机械臂可搭配3D视觉技术兼容多尺寸货箱。

  另外,Geek+还打造了复合型机器人M100C-BND-RA,由M100机器人搭配载物平台及协作机械臂完成作业。体积小、重量轻、速度快、精度高。复合型机器人业务系统调度算法能力强,可与机器人及智能叉车统一调度,极大提高整体效率,机械臂与机器人深度集成,可视易用。

  Geek+机器人采用SLAM导航技术,灵活性高,适合工厂人机共存环境,可直接参与复杂生产环节,精度高。复合型机器人还可提供3D视觉解决方案,Geek+与高水平视觉厂商长期合作,使得整体方案成本降低。柔性机械臂解决方案可替代人工集传统机械臂自动化方案,降低用户的投资回报周期,并大幅度提升作业效率。

  

   创新型解决方案

  Geek+机器人智能解决方案主要应用在汽车制造业工厂的三个场景:加工中心,线边配送和以车带线。

  1. 加工中心物流传递

  加工中心是由机加工设备组成,能完成形状复杂、高精度原件的生产模式。现场需将原材料搬运至加工中心,并将半成品或成品搬运至下一工序。Geek+的机器人物流传递解决方案目前主要应用在汽车内饰制造的加工中心。

  

  汽车内饰产品的原材料及制作工艺都有着极强的关联性,产品线横向延伸难度相对较低,且内饰行业利润率较其他零部件偏低,前期投资大但盈利能力较弱。生产对搬运效率要求高,每小时搬运20-30次,单次搬运距离超百米。

  

  Geek+机器人解决方案应用于汽车内饰加工中心

  该场景包含多点串联的物料搬运流程及管理流程,加工中心自动化程度高,人员操作位置固定,成品类型繁多且差异化较小。人工搬运及管理面临行走路径过长,各工位的供料难平衡等问题。Geek+的物流机器人解决方案能够优化物料传递,实现在制品管理,成本减少超过50%,确保精益生产以及现场的整洁。机器人作业出错率大幅度降低,整体方案的投资回报周期小于2年,满足大多数企业对成本控制及投资回报的要求。

  2. 线边配送机器人解决方案

  线边配送基本流程

  线边配送主要应用于汽车外饰制造及汽车座椅制造环节。场景定义为配合流水线生产节拍,完成线边物流物料的补充及线边至流水线的物料配送。目前传统汽车制造业线边配送的现状,是由人工完成物料搬运和补充工作,人员须根据流水线节拍进行物料配送。

  线边配送的生产节拍稳定,需要严格按照生产节拍配送所需物料来供给生产线。因此,机器人搬运解决方案中,机器人需要与传统磁导轨AGV、线边库及生产线接驳,需要适应不同的接驳机械结构。线边配送要求整套生产运行系统高度稳定,通常需要一套常用方案和一套应急方案。

  

  Geek+打造的物流机器人解决方案通过机器人实现和AGV及生产线的灵活接驳,实现按时按需配送物料,实现了更高效地无人化智能智造应用。物流机器人系统可与工厂MES/ERP/DI0进行对接,彻底代替人工搬运及低效信息交互,由机器人协作完成物料转移及空满货架交换任务。

  

  【案例解读】车身装配 — 线边喂料项目

  该项目场景为白车身装配线,零配件喂料应用。牵引车将满载托盘送到后,机器人将线边空托盘与牵引车满托盘进行交换,并按需将线边的满载托盘与生产线空载托盘进行交换。

  该场景使用的是Geek+M500机器人打造的SLAM搬运系统,现场实际生产节拍为2.5min/pallet。

  3. 以车代线搬运方案

  以车代线场景主要应用于汽车主机厂的白车身生产线,与焊接、组装等机械设备做对接,适用汽车主机厂、白车身焊装及整车组装。传统制造业工厂中白车身移动主要依靠固定链板输送线进行精密对接,或人工搬运进行位置移动,效率较低且耗费较多的人力投入。

  白车身焊装及整车组装流程要求作业精度极高。在各个工位需要精准对接其他设备,停靠定位精度小于5mm。要求搬运系统稳定可靠性强,满足生产节拍要求且无出错率。随着汽车产品不断个性化、定制化发展,消费群体也越来越庞大且需求变化快速,需要汽车制

  

  造过程更加灵活柔性,以适应市场需求。

  Geek+的物流机器人搬运白车身,用机器人代替传统输送线,实现柔性制造的灵活布局。在增强柔性方面,实现工位交叉排列的工序生产过程,随时增减工位,易改变流程布局。在高效准时方面,机器人可按时按需将白车身搬运至工位,满足生产节拍,且较少数量的机器人即可完成整套方案,节省空间及成本。

  【案例解读】以车代线 — 白车身搬运项目

  

  Geek+机器人“以车代线”搬运作业流程

  该项目场景为标准白车身焊接线,用机器人替代传统输送线完成车身搬运。机器人在起始点对接白深沉托架,搬运至机械臂前方进行白车身焊接,再到固定点旋转360°完成多面焊接,实现柔性智能制造。

  该项目由Geek+部署实施,使用机器人型号为P800机器人,采用二维码导航并具备牵引功能。

  行业趋势及方案优势

  在全球工业4.0的趋势之下,智能制造成为未来产业中不断催生的新型解决方案。未来制造业将需要更加柔性,能够快速更换产品的生产线,产品的生命周期会不断缩短,制造工厂会高度注重生产稳定性,更加贴近客户,并要求系统对长期订单具有更好的预见性。因此,柔性工作单元与数字化解决方案的结合,则成为打造智能制造解决方案的两大重点。

  在汽车行业制造工厂的应用中,Geek+首创的机器人柔性生产线解决方案,通过机器人柔性搬运代替传统输送线,形成柔性生产单元,可共线生产不同产品;物流搬运环节全部由机器人完成,打造全自动无人产线。

  对于汽车行业加工,机器人解决方案的优势在于可灵活排产不同型号,灵活运用不同工站。机器人系统初始投资较低,且可根据客户的实际需求进行投入,实现灵活的物料供应,易于复制扩产及升级改造。

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