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安科瑞
引言
每一次真正改寫行業(yè)格局的應(yīng)用創(chuàng)新，其背后必然矗立著核心技術(shù)的里程碑式突破。新松與吉利如何攜手開(kāi)創(chuàng)多項(xiàng)“中國(guó)第一”？
近日，近百臺(tái)新松大負(fù)載工業(yè)機(jī)器人在吉利義烏基地焊裝車間完成批量部署，打破了國(guó)外機(jī)器人廠商在汽車焊裝領(lǐng)域的多年壟斷地位，與來(lái)自機(jī)器人“四大家族”的工業(yè)機(jī)器人品牌同線競(jìng)技對(duì)飆、節(jié)拍高度一致。一舉改寫了“汽車焊裝是國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用‘禁區(qū)’”的歷史，在被業(yè)內(nèi)評(píng)為“工業(yè)機(jī)器人最高端應(yīng)用領(lǐng)域”的汽車焊裝主線插上“中國(guó)旗幟”！
新松與吉利攜手開(kāi)創(chuàng)我國(guó)機(jī)器人發(fā)展史
在該項(xiàng)目中，新松團(tuán)隊(duì)與吉利團(tuán)隊(duì)深度協(xié)同、聯(lián)合攻關(guān)，將最初密密麻麻列滿1000余項(xiàng)待辦工作的清單逐一破解，完成了多項(xiàng)“從0到1”的歷史性突破，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人——
首次在汽車焊裝主線上實(shí)現(xiàn)大批量應(yīng)用
首次在汽車焊裝主線上實(shí)現(xiàn)多型號(hào)應(yīng)用
首次在汽車焊裝主線上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、快換、涂膠、螺柱焊、SPR、FDS等多關(guān)鍵應(yīng)用工藝導(dǎo)入
首次在汽車焊裝線上實(shí)現(xiàn)PDPS仿真離線和虛擬調(diào)試
首次在汽車焊裝線上實(shí)現(xiàn)光電、旋變多協(xié)議焊鉗驅(qū)動(dòng)適配
……
一舉創(chuàng)造了我國(guó)機(jī)器人發(fā)展史和汽車工業(yè)發(fā)展史上多項(xiàng)“中國(guó)第一”！
成功開(kāi)發(fā)大負(fù)載高動(dòng)態(tài)高可靠點(diǎn)焊機(jī)器人！
核心技術(shù)100%自主可控
汽車焊裝線工藝結(jié)構(gòu)緊密，技術(shù)難度大、行業(yè)壁壘高。過(guò)去30余年，我國(guó)汽車焊裝應(yīng)用始終被西方發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)器人廠商壟斷，已經(jīng)從技術(shù)、生態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)等維度全面高筑壁壘。
整車焊裝工藝約76%用到點(diǎn)焊、18%是搬運(yùn)及快換點(diǎn)焊(含SPR、FDS、螺柱焊等)、6%用到弧焊，高性能點(diǎn)焊機(jī)器人研發(fā)是重中之重，也是汽車焊裝線最核心的“卡脖子”裝備。
高性能點(diǎn)焊機(jī)器人是汽車焊裝線
在過(guò)去10幾年里，國(guó)內(nèi)只有新松公司擁有點(diǎn)焊機(jī)器人的研發(fā)和汽車焊裝應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并在汽車零部件制造領(lǐng)域擁有較高的市場(chǎng)占有率，客戶包括國(guó)產(chǎn)汽車和合資汽車品牌，為國(guó)產(chǎn)機(jī)器人高端應(yīng)用積累了難得的寶貴經(jīng)驗(yàn)，保留了規(guī)模化突圍的“火種”。
經(jīng)過(guò)數(shù)萬(wàn)臺(tái)套的市場(chǎng)驗(yàn)證，其在高強(qiáng)度、高節(jié)拍連續(xù)作業(yè)下的穩(wěn)定性，更能滿足主機(jī)廠對(duì)設(shè)備“零故障”運(yùn)行的嚴(yán)苛要求，能最大程度規(guī)避新機(jī)型潛在的磨合風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線在投產(chǎn)初期即能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、無(wú)間斷地穩(wěn)定運(yùn)行，也為高性能國(guó)產(chǎn)點(diǎn)焊機(jī)器人研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
新松公司擁有點(diǎn)焊機(jī)器人研發(fā)和汽車焊裝應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
此次合作，新松公司與吉利汽車集團(tuán)重點(diǎn)聚焦國(guó)產(chǎn)點(diǎn)焊機(jī)器人高動(dòng)態(tài)作業(yè)精度不足、大批量焊接質(zhì)量波動(dòng)大、長(zhǎng)期服役可靠性偏低等核心痛點(diǎn)，基于新松公司原有技術(shù)儲(chǔ)備，成功研制SR210A-210/2.65、SR500A-360/2.83兩款新型大負(fù)載點(diǎn)焊機(jī)器人，突破了大負(fù)載高動(dòng)態(tài)點(diǎn)焊機(jī)器人多場(chǎng)景應(yīng)用中全域性能調(diào)優(yōu)方法，實(shí)現(xiàn)焊接位置誤差≤0.06mm。
同時(shí)研制了高精度點(diǎn)焊工藝適配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了焊接能量的高精度自適應(yīng)反饋控制，為提升我國(guó)汽車車身高可靠、高質(zhì)量、高柔性制造水平，推動(dòng)新能源汽車高端化發(fā)展提供了重要裝備支撐。
此外，雙方團(tuán)隊(duì)高度關(guān)注機(jī)器人核心部件的國(guó)產(chǎn)化適配，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)100%自主可控。其中機(jī)器人的控制器、控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器等核心部件，均為新松團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)或采用國(guó)產(chǎn)品牌，點(diǎn)焊外部軸伺服驅(qū)動(dòng)器支持適配多種主流協(xié)議的焊鉗伺服電機(jī)，完全擺脫了對(duì)進(jìn)口核心部件的依賴。
雙方團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人核心部件自主可控的前提下，保證機(jī)器人整機(jī)性能與國(guó)外主流品牌完全對(duì)標(biāo)，技術(shù)難度和開(kāi)發(fā)測(cè)試工作量成倍增加。
而核心技術(shù)完全自主可控除了有利于維護(hù)供應(yīng)鏈安全外，還能降低采購(gòu)與運(yùn)維成本，并在技術(shù)迭代和售后服務(wù)響應(yīng)上提供“量身定制”的靈活性，體現(xiàn)了在高端制造領(lǐng)域全棧自主能力的巨大優(yōu)勢(shì)。
雙方團(tuán)隊(duì)高度關(guān)注機(jī)器人核心部件國(guó)產(chǎn)化適配
在汽車制造領(lǐng)域，平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)≥80,000小時(shí)是衡量機(jī)器人可靠性的唯一權(quán)威標(biāo)尺。無(wú)論是國(guó)際“四大家族”還是國(guó)內(nèi)頭部主機(jī)廠的招標(biāo)規(guī)范，均將MTBF≥80,000小時(shí)設(shè)定為不可妥協(xié)的準(zhǔn)入底線。
新松公司實(shí)現(xiàn)80,000小時(shí)MTBF的秘訣，正是在于“全棧自研技術(shù)閉環(huán)”：以高剛性本體設(shè)計(jì)筑牢物理根基，以自研控制器與伺服算法強(qiáng)化動(dòng)態(tài)控制精度，以智能運(yùn)維體系實(shí)現(xiàn)故障前置預(yù)警。
這種三位一體的技術(shù)架構(gòu)，讓新松公司不僅能滿足吉利汽車集團(tuán)等主機(jī)廠的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)，更能根據(jù)中國(guó)汽車的復(fù)雜工況進(jìn)行定制化優(yōu)化，彰顯了純進(jìn)口品牌難以具備的本土化技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
開(kāi)創(chuàng)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人PDPS虛擬調(diào)試先河！
現(xiàn)場(chǎng)部署和調(diào)試效率翻倍
在吉利義烏基地，單條產(chǎn)線每小時(shí)停機(jī)損失高達(dá)400萬(wàn)元，對(duì)產(chǎn)品交付和產(chǎn)線部署效率要求極高。為了縮短機(jī)器人導(dǎo)入產(chǎn)線的周期，雙方團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)性地引入PDPS仿真離線和虛擬調(diào)試技術(shù)，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。
為產(chǎn)線構(gòu)建了高精度的數(shù)字孿生模型，預(yù)先對(duì)所有車型的機(jī)器人軌跡進(jìn)行仿真驗(yàn)證，提前規(guī)避干涉風(fēng)險(xiǎn)，大幅縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試周期，實(shí)現(xiàn)程序切換“一鍵式”調(diào)用。同時(shí)通過(guò)數(shù)百萬(wàn)次的虛擬疲勞測(cè)試，對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)、受力點(diǎn)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，確保本體在極限工況下的剛性儲(chǔ)備。
通過(guò)仿真離線和虛擬調(diào)試技術(shù)，新松團(tuán)隊(duì)將單臺(tái)工業(yè)機(jī)器人設(shè)備的調(diào)試周期從十幾年前首次在汽車焊裝線部署的數(shù)十天，縮短至在吉利義烏基地批量部署的4天左右，效率數(shù)倍提升，幫助新松工業(yè)機(jī)器人在焊裝柔性線上快速導(dǎo)入與穩(wěn)定運(yùn)行。
此外，通過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)多品牌控制器同時(shí)仿真和虛擬調(diào)試，即單工位與其他品牌混用進(jìn)行離線仿真和虛擬調(diào)試，便于后期改造執(zhí)行和柔性生產(chǎn)。
全面覆蓋工業(yè)機(jī)器人焊裝車間主流工藝！
完成多關(guān)鍵應(yīng)用工藝導(dǎo)入
在吉利義烏基地，新松工業(yè)機(jī)器人已覆蓋
在吉利義烏基地，近百臺(tái)新松工業(yè)機(jī)器人成建制地部署在車身主焊線、車身下部線、左右前門線、側(cè)圍線等核心工位，包括12kg、210kg、360kg在內(nèi)的多型號(hào)新松工業(yè)機(jī)器人，全面覆蓋汽車焊裝線95%以上的主流應(yīng)用工藝。
新松公司通過(guò)自主可控的控制器軟件與深度集成的點(diǎn)焊工藝包的協(xié)同創(chuàng)新，不僅實(shí)現(xiàn)了核心算法的國(guó)產(chǎn)化替代，更在焊接質(zhì)量一致性、生產(chǎn)效率及智能化運(yùn)維方面取得了顯著突破。
這一技術(shù)體系能夠精準(zhǔn)匹配主機(jī)廠對(duì)多車型混線生產(chǎn)、高節(jié)拍運(yùn)行及焊接質(zhì)量追溯的嚴(yán)苛要求，為構(gòu)建高效、穩(wěn)定、智能的現(xiàn)代焊裝車間提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
此外，隨著新能源汽車的迅速發(fā)展和普及，車身輕量化成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，“多材料結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)車身輕量化的主要途徑之一。
為實(shí)現(xiàn)鋁合金、鋼材、復(fù)合材料等異種材料的連接，新松團(tuán)隊(duì)成功攻克點(diǎn)焊+SPR/FDS鉚接相結(jié)合的連接技術(shù)，以兼顧車身強(qiáng)度、密封性與輕量化，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人首次將SPR/FDS鉚接工藝應(yīng)用于主機(jī)廠主線。
在吉利義烏基地，新松團(tuán)隊(duì)完成了國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人首次在汽車焊裝主線上完成點(diǎn)焊、快換、涂膠、螺柱焊、SPR/FDS鉚接等多關(guān)鍵應(yīng)用工藝導(dǎo)入。
滿足吉利高標(biāo)準(zhǔn)、全維度技術(shù)要求！
支持多車型快速換產(chǎn)
作為中國(guó)汽車全球領(lǐng)跑者，吉利汽車集團(tuán)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的高標(biāo)準(zhǔn)要求已不再局限于單一指標(biāo)，而是追求節(jié)拍效率、剛性可靠性與全生命周期成本優(yōu)勢(shì)的全維度協(xié)同。
首先，得益于吉利汽車集團(tuán)制造工程與管理中心對(duì)柔性化生產(chǎn)的極致追求，新松團(tuán)隊(duì)將“多車型共線、快速換產(chǎn)”從行業(yè)難題變成了本項(xiàng)目的核心亮點(diǎn)。
面對(duì)吉利汽車集團(tuán)“燃油、純電、混動(dòng)多能源車型混線生產(chǎn)”及“產(chǎn)線快速換型、柔性化制造”的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，新松團(tuán)隊(duì)依托PDPS離線編程與數(shù)字孿生仿真技術(shù)，構(gòu)建了“模塊化硬件架構(gòu)+智能識(shí)別算法”的三位一體技術(shù)體系。
同時(shí)，新松工業(yè)機(jī)器人具備高重復(fù)定位精度與穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)控制性能，配合離線仿真的精準(zhǔn)路徑規(guī)劃，能夠適配多車型的焊接作業(yè)需求，無(wú)需額外依賴外部引導(dǎo)系統(tǒng)即可完成精準(zhǔn)作業(yè)。
最終，新松公司成功攻克快速換產(chǎn)難題，實(shí)現(xiàn)多車型“零停頓”自由切換。
其次，剛性可靠性是保障生產(chǎn)穩(wěn)定的“生命線”。白車身安全結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量不容絲毫偏差，設(shè)備故障引發(fā)的停線損失更是主機(jī)廠無(wú)法承受的風(fēng)險(xiǎn)。
新松機(jī)器人采用高剛性鑄件結(jié)構(gòu)與優(yōu)化動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，在高速、重載工況下仍能維持微米級(jí)重復(fù)定位精度，從源頭杜絕焊接缺陷；內(nèi)置的智能預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備健康狀態(tài)，將被動(dòng)維修轉(zhuǎn)為主動(dòng)預(yù)防，保障設(shè)備綜合效率穩(wěn)定在行業(yè)領(lǐng)先水平。
此外，全生命周期成本優(yōu)勢(shì)成為核心考量。主機(jī)廠不再僅關(guān)注設(shè)備采購(gòu)單價(jià)，而是更注重涵蓋能耗、維護(hù)、備件等環(huán)節(jié)的綜合成本。
新松團(tuán)隊(duì)通過(guò)低功耗設(shè)計(jì)與長(zhǎng)壽命備件降低日常運(yùn)營(yíng)成本，依托本土化服務(wù)團(tuán)隊(duì)提供24小時(shí)極速響應(yīng)，減少隱性維護(hù)支出；同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化接口與模塊化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了產(chǎn)線集成與后期維護(hù)流程，進(jìn)一步降低非生產(chǎn)性工時(shí)損耗，實(shí)現(xiàn)綜合成本的最優(yōu)控制。
為進(jìn)一步推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)核心制造裝備全面自主可控，雙方團(tuán)隊(duì)下一步將致力于繼續(xù)提升機(jī)器人在高動(dòng)態(tài)作業(yè)場(chǎng)景中的穩(wěn)定性和焊接節(jié)拍，持續(xù)探索并突破多機(jī)器人緊湊部署工況下的協(xié)同規(guī)劃與控制技術(shù)，同時(shí)研制更多重點(diǎn)機(jī)型，推動(dòng)其在國(guó)內(nèi)主流車企焊裝產(chǎn)線上大批量推廣應(yīng)用。
創(chuàng)造多項(xiàng)“中國(guó)第一”的背后，技術(shù)從不會(huì)自然生長(zhǎng)，它需要人在不知盡頭的“無(wú)效期”里，用意志力對(duì)抗 “熵增”的漫長(zhǎng)沉默。
技術(shù)的“新”往往閃耀于瞬間，但支撐其從0到1、從實(shí)驗(yàn)室到應(yīng)用場(chǎng)的，卻是人的堅(jiān)持。在新松和吉利團(tuán)隊(duì)打破汽車焊裝主線高端應(yīng)用外資壟斷的背后，藏著無(wú)數(shù)個(gè)不為人知的故事……
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