探讨中国制造业转型智慧工厂的技术

近年来，工业4.0概念越演越烈，而“智慧工厂”作为工业4.0的核心，正在贯穿产业升级全过程。在国内，2015年正式颁布的《中国制造2025》中明确提出将智能制造作为政府引导工程，加快推进智能制造的落地应用对于提升中国制造竞争力至关重要，在此过程中，“智慧工厂”的实施落地也是中国走向“智能制造”的关键性标志。沈阳新松机器人自动化股份有限公司（以下简称“新松”）作为工业4.0的践行者与推动者，拥有丰富的“智慧工厂”建设经验，为此，OFweek机器人网采访了新松智慧工厂BG副总裁张双林先生，就中国制造业转型“智慧工厂”的技术和经验进行了分享。以下为采访文字实录：

新松智慧工厂BG副总裁张双林

智能制造已成为中国制造业的主要发展方向，而新松早在2014年就开始布局数字化智慧工厂，这些年来新松取得了哪些相关的成就？

张双林：2013年德国在汉诺威博览会上提出“工业4.0”，那个时候中国还属于1.0补课、2.0普及、3.0示范并行的阶段；而新松早在2013年之前就以“数字化工厂”的理念来实施了诸多产业项目落地，在“工业4.0”概念提出来以后，新松明确“智慧工厂”发展方向，成立“智慧工厂”BG，以自身产业优势和研发实力参与、打造多个“智慧工厂”项目并申报国家工信部，其中包括“沈阳新松机器人自动化股份有限公司机器人智能工厂试点示范项目”、“长沙中兴智能技术有限公司智能通讯终端智能制造试点示范项目”、“孚能科技（赣州）有限公司新能源汽车动力电池智能制造试点示范项目”等，均已成为“2017智能制造新模式试点示范项目”。

新松这些年的成就可以用一系列的数字来总结：从技术到核心零部件再到机器人，新松同步推进最新技术，全面布局智能产品，截至2018年7月10日，新松已公开的中国专利申请累计达到1068件，其中800多件是2012年以后申请的。这些申请涉及到了机器人控制系统和控制方法、驱动装置、传感系统、机器人关节、减速器等，并且涉及工业机器人、移动机器人和洁净(真空)机器人等多种类型的机器人。

新松目前有着国内最大的机器人产业化基地，在打造“智慧工厂”系统的过程中，工业机器人+ 的模式优势具体表现在哪些方面?

张双林：新松智慧工厂通过运营管理智能化平台、仓储物流智能化平台、生产设备智能化平台来打通整个工厂运作流程，其中运营管理智能化平台可以对ERP、OA SCM、PLM、 APS、MES、WMS、SCADA、ANDON等系统进行集成，可以与企业原有系统进行对接，满足用户的不同需求，定制对应方案；而仓储物流智能化平台是一个基于立体仓库、AGV、桁架机械手、机器人、输送分拣构成的智能物流系统；还有，生产设备智能化平台是基于自动装配检测系统、机器人、AGV、焊接装备、3D打印等系列智能装备的平台。从而通过对产品分析、工艺分析、区域规划、系统规划、实际输出、实施交付的流程实施一个模块化、平台化、柔性化的智慧工厂。

新松整个“智慧工厂”系统中处处包含着“工业机器人+” 的模式，新松作为国内最大的机器人产业化基地，在机器人使用成本以及机器人核心技术开发等方面有着得天独厚的优势，机器人作为平台化硬件，柔性化的特点使得调整工厂产能和工艺流程上都易于实施，从项目角度来看，与机器人的结合可以缩短项目周期，从而优化整个工厂生产模式。新松在“智慧工厂”方面是根据平台性和定制化的软件支撑来满足用户的不同需求，来定制对应方案。

“智慧工厂”需要海量数据智能处理和多终端信息输送，通讯技术是一个关键也是难点，那么新松如何保障通讯的高效和可靠性？除了通信之外，新松还在哪些关键技术创新上取得怎样的研究成果？

张双林：通讯在前期项目大多采用有线的方式，借助速度快、抗干扰、远距离、保密性好的光纤，对于必须采用无线通讯的环境，比如立体仓库系统中和AGV均采用工业级无线通讯，保证可靠性和快速响应；同时新松也在时刻关注5G，相信真正被应用的5G会对整个无线通讯及整个新系统布局有重大影响，也能更好的把机器人和设备结合起来。

“智慧工厂”是一个多技术融合的系统，包括信息输送、智能物流、智能装备等技术；新松在这些技术上每年都会取得数量相当可观的发明。

比如在2017年底，新松推出一款柔性多关节的机械手臂，是中国首台7轴协作机器人，手臂能360度转动，具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，适用于空间有限、对精度要求高的工厂。

柔性7轴协作机器人

在2018年7月在上海举办的CIROS2018上，新松的蛇形臂机器人、复合机器人、物品运送机器人等六大产品参展。其中蛇形臂机器人不同于传统离散关节型机器人的工作方式，采用末端跟随控制方法，提升了机器人的灵活度和适应性，更适合在极端恶劣的环境下正常工作。12个关节，24+1个自由度，可以平稳、灵活地避开障碍物。复合机器人将智能移动机器人、多关节机器人、视觉识别等技术完美融合。

蛇形臂机器人

复合机器人

在2018年6月，德国慕尼黑开展的2018Automatica上，新松发布新型人工智能控制平台集成了自主研发的复合机器人运动算法和携带的多种环境感知设备实时监测数据，实现了双车双臂完成复杂运动路径下及运动指令下的多次重复定位和动态纠错。在路径规划方面， “一种机器人作业运动路径规划方法及系统”的发明专利申请，其中不用周期性地发送试探信息和收到反馈信息进行位置闭环曲线计算，可节约通信时间，实时矫正更合理的路线。

“工业4.0”的浪潮已经席卷全球，贯穿其中的“智慧工厂”发展成既定事实，基于我国国情，中国制造业应如何转型智慧工厂？这些又可以为企业创造怎样的机遇和价值？

张双林：新松总裁曲道奎曲总曾说过，企业的转型在于找准企业最关心的是什么、企业的痛点是什么，从这四个方向考虑：一、实现企业制造效率的提高、二、降低企业制造的成本、三、减少企业能源的消耗、四、提高企业制造的柔性化；而“智慧工厂”会将制造的柔性化和灵活性很好的体现出来。

“智慧工厂”机器人平台化产品对用户来说，快速响应、柔性化生产有助于产品快速换型、快速推向市场；另外，机器人的大部分使用也是对国内外机器人企业前端产业的一种拉动作用。

智慧工厂未来能达到怎样一个高度？会遇到哪些转型困难阻挡？新松将继续往哪些方向发力？

张双林：我们认为“智能制造是最后一次革命”，“智慧工厂”是处于不断发展、不断变化的状态，难以断定智慧工厂未来会达到一个怎样的高度，但可以肯定的是“智慧工厂”将来的发展会朝着更便捷、更高效、更智能，对智慧工厂本身的生产体系来说，人员会更少，实施制造会更快，组织起来更便捷。

目前国内制造业是处于“工业1.0”到“工业3.0”并存的现状，不同制造业企业有各自不同特点，还有很多基础工作还待完成，比如先实施一些企业的数字化，在设备、产品设计和物料供应等方面作出努力，才能真正实现传统行业到智能制造转型，过程时间可能会持续十年或更久。

未来新松实施三点：一是智慧工厂标准体系的建立，二是智慧工厂平台的建立，三是智慧工厂生态的建立； 智慧工厂是一个大的集成融合，未来新松会和一些很优秀的企业一起打造智慧工厂生态，为更多有需求的企业提供更好的服务。