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ABB工业机器人应用创新中心方案
时间:2020-10-30 17:02:27 点击:
 

一、 工业机器人发展背景

1.  迎接工业机器人的时代

自从20世纪60年代初人类发明了第一台工业机器人以后,机器人就显示出它极大的生命力,在短短的50多年的时间中,机器人技术得到了迅速的发展,工业机器人已在工业发达国家的生产中得到了广泛的应用。

 目前,工业机器人已广泛应用于:汽车及汽车零部件制造业、机械加工业、电子电气行业、橡胶及塑料行业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业领域中,弧焊机器人、点焊机器人、搬运机器人、装配机器人、喷漆机器人等工业机器人都已被大量采用。随着科学与技术的发展,工业机器人的应用领域也不断扩大,工业机器人已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域。

 可以说:在不久的将来,在工业生产中,机器人将无处不在。

 随着工业4.0概念在德国的提出,以“智慧工厂、智能制造”为主导的第四次工业革命已经悄然来临。“工业4.0”是一个高科技战略计划,是由集中式控制向分散式控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式,而工业机器人作为自动化技术的集大成者,是“工业4.0”的重要基础设施之一。

 国际机器人联合会统计数据表明,2013年,全球工业机器人销售量增长12%,达到178,132台。中国市场共销售工业机器人近3.7万台,约占全球销量五分之一,总销量超越日本,成为全球第一大机器人市场;2014年,工信部统计的最新数据表明,中国市场共销售工业机器人约5万台,行业专家一致认为,2014年已成为中国工业机器人元年。2014年10月,李克强总理代表中国与德国签订《中德合作行动纲要》,宣布两国将开展“工业4.0”合作。“中国智造2025”的推出,对中国工业机器人的研发、生产和集成应用提出了强劲的需求。


2.   工业机器人市场的挑战

   中国工业机器人市场之所以能有如此迅速的增长,主要源于以下四点:

2.1   劳动力的供需矛盾

   劳动力成本上升和劳动力供给的下降,在很多产业,尤其在中低端工业产业,劳动力的供需矛盾非常突出,这对实施“机器换人”计划提出了迫切需求。

2.2   企业转型升级的迫切需求

   随着全球制造业转移的持续深入,先进制造业回流,中国的低端制造业面临产业转移和空心化的风险。因此,中国的制造企业迫切需要转变传统的制造模式,降低企业运行成本,提升企业发展效率,提升工厂的自动化、智能化程度。而工业机器人的大量应用,是提升企业产能和产品质量的重要手段。

2.3   国家战略需求

   工业机器人作为高端制造装备的重要组成部分,技术附加值高,应用范围广,是我国先进制造业的重要支撑技术和信息化社会的重要生产装备,将对未来生产、社会发展以及增强军事国防实力都具有十分重要的意义。习近平主席在2014年两院院士大会上强调:“机器人革命”有望成为“第四次工业革命”的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局,而且我国将成为全球最大的机器人市场。

2.4   制造强国蜕变

      尽管中国是当今世界上最大的机器人市场,但中国每万名制造业工人拥有的机器人数量却远低于发达国家水平和国际平均水平。国际机器人联合会2013年统计数据表明,韩国为392台,国际平均水平55台,而中国仅有14台。工信部副部长苏波表示:工信部将组织制订我国机器人技术路线图及机器人产业"十三五"规划,到2020年,工业机器人密度达到每万名员工100台以上。可以看出,中国工业机器人市场至少存在7倍以上的增长,未来十年,中国工业机器人是看不到天花板的行业。

ABB工业机器人应用创新中心方案

二、 工业机器人人才需求

虽然多种因素推动着我国工业机器人的发展,但一个越来越大的问题清晰的摆在我们面前,中国推行工业机器人技术,遇到的最大瓶颈不是谁买,而是谁会用。哈尔滨工业大学机器人研究所所、教育部长江学者孙立宁教授指出:按照目前中国机器人安装量的增长速度,人才需求早处于干渴状态了。

 工业机器人是一个复杂的系统工程,不是买来就能用的,需要对其进行编程,把机器人本体与控制软件、应用软件、周边设备等结合起来,组成一个完整的工作站,才能进行生产。但是相关具体的操作,由于技术要求较高,且属于新兴领域,人才缺口巨大。

 工业机器人作为一种高科技集成装备,对人才有着多层次的需求主要分为研发、方案设计/应用、调试与操作人员四个层次如下图所示。ABB工业机器人应用创新中心方案



机器人人才需求中,需求量最大的是应用操作人才,中国机械工业联合会的统计数据表明,中国当前机器人应用人才缺口20,并且以每年20%-30%的速度持续递增。因此,工业机器人人才的培养,要更加着力于应用型人才的培养。


目前,国内高校还没有设置机器人专业,仅有少数的本科院校机器人相关课程。当前社会的普遍反映是:工业机器人虽然很热门人才缺口巨大,但是由于教育滞后的原因学校普遍没有建立工业机器人技术专业和相应的实训工作站,因此学校教师难以取得机器人的任教资格,

学生也不能取得机器人相关证书。当前从事工业机器人安装调试、工业机器人现场编程、机器人自动线维护等岗位的人员主要来自对电气自动化技术、机电一体化等专业毕业生的二次培训,而且短期培训难以达到岗位要求。这都说明了目前我国的工业机器人的教育已经明显落后于工业的发展需求

 国家工信部制定中国制造2025发展纲要,苗圩部长对纲要总结了20字,“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”,在新一轮的工业革命中,各种新技术的研究应用显得尤为重要,人才的重要性更加突显。

 工业革命,教育先行。学校作为人才培养的重要载体,自然应站在机器人时代发展的风口浪尖上,提前布局,做好机器人人才培养准备。当然,在当前新形势下,快速推动机器人专业人才的培养,单纯依靠学校力量,已经显得较为薄弱。因此必须采取校企联合、合作共建的模式,企业的机器人实际应用经验研发经验与学校教学模式相结合,共同推进工业机器人技术专业教育人才培养。

三、 工业机器人实训工作站建设方案

1.方案概述

该方案实现为了培养学生实际操作机器人能力的目的。本方案的实验桌主要实现功能为自动上下料和输送、码垛、轨迹模拟等功能,充分考虑了实际机器人运用中的大方向。配备的高性能计算机可以运用软件模拟机器人的运动,避免设备损坏。同时搭载的PLC软件可以通过修改或重编程序来调整各运动部件的运动。

2.方案布局及

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布局图

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3.工业机器人实训工作站文化内容展示

ABB工业机器人应用创新中心方案

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4.实训桌整体方案功能说明

ABB工业机器人应用创新中心方案

方案示意图

4.1上料单元

采用经典且实用的井式上料方式,上料稳定方便。采用气动推进,气动装置结构简单、轻便、安装维护简单,清洁,成本低。可靠性高,使用寿命长。模块内附感应开关检测,系统稳定可靠。

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4.2输送单元

采用皮带运输,在实际生产中,输送带广泛应用水泥焦化、冶金、化工、钢铁等多种行业中操作安全,输送带使用简便,维护容易,运费低廉,并能缩短运输距离,降低工程造价,节省人力物力,是极其经济方便的运输的方式。

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