工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用（ABB） 高級(jí) 拓展閱讀 項(xiàng)目5 工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線系統(tǒng)集成

拓展閱讀5.1工藝流程圖工藝流程圖是指用于示意反應(yīng)過(guò)程或化學(xué)加工的示意圖，在分析產(chǎn)品、人員的運(yùn)動(dòng)中，工藝流程圖對(duì)一步步的順序提供了有價(jià)值的圖解。工藝流程圖主要利用圖形符號(hào)的表達(dá)方式，能夠十分清晰明了的表達(dá)工藝流程中各部分原件的結(jié)構(gòu)以及工藝的運(yùn)行過(guò)程。工藝流程圖一般有如下幾種：全廠總工藝流程圖或物料平衡圖，在化工廠設(shè)計(jì)中，為總說(shuō)明部分提供的全廠流程圖樣。對(duì)綜合性化工廠則稱全廠物料平衡圖。圖上各車間(工段)用細(xì)實(shí)線畫成長(zhǎng)方框來(lái)示意。流程線只畫出主要物料，用粗實(shí)線表示。流程方向用箭頭畫在流程線上。圖上還注明了車間名稱，各車間原料、半成品和成品的名稱、平衡數(shù)據(jù)和來(lái)源、去向等。物料流程圖MBD（materialbalancediagram），是在全廠總工藝流程圖基礎(chǔ)上，分別表達(dá)各車間內(nèi)部工藝物料流程的圖樣。在流程上標(biāo)注出各物料的組分、流量以及設(shè)備特性數(shù)據(jù)等。工藝管道及儀表流程圖PID(Piping&InstrumentDiagram)，是以物料流程圖為依據(jù)，內(nèi)容較為詳細(xì)的一種工藝流程圖。在管線和設(shè)備上畫出配置的某些閥門、管件、自控儀表等的有關(guān)符號(hào)。拓展閱讀5.2數(shù)字化雙胞胎技術(shù)解讀隨著信息科學(xué)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，智能制造逐漸成為制造業(yè)發(fā)展的新方向。一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平和規(guī)模直接決定其科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，為了在數(shù)字化浪潮到來(lái)之時(shí)抓住智能制造的機(jī)遇，許多國(guó)家針對(duì)國(guó)內(nèi)以及國(guó)際制造業(yè)形勢(shì)，提出了各種促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略部署。數(shù)字化雙胞胎技術(shù)的出現(xiàn)，為制造業(yè)數(shù)字化改革提供了新的方法和方向。什么是數(shù)字化雙胞胎數(shù)字化雙胞胎技術(shù)是依靠數(shù)字化技術(shù)，模擬物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，虛擬出與現(xiàn)實(shí)世界完全一致的數(shù)字化鏡像。數(shù)字化雙胞胎技術(shù)能夠幫助客戶完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、工程組態(tài)、生產(chǎn)制造直到服務(wù)的全數(shù)字化方案，形成基于數(shù)字化技術(shù)的虛擬工廠。數(shù)字化雙胞胎技術(shù)主要包含三大部分：“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”、“生產(chǎn)工藝流程雙胞胎”、“設(shè)備數(shù)字化雙胞胎”。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，主要運(yùn)用如NXUG、Simcenter等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行完成，構(gòu)建出產(chǎn)品的數(shù)字化虛擬模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真模擬和優(yōu)化。在生產(chǎn)管理階段，將數(shù)字化模型在生產(chǎn)管理平臺(tái)上運(yùn)營(yíng)調(diào)試，該階段的重點(diǎn)在于生產(chǎn)車間的配備和設(shè)計(jì)，具體涉及車間的整體布局和優(yōu)化、產(chǎn)線的配置和優(yōu)化以及人員的分配和優(yōu)化等等。在設(shè)備管理階段，通過(guò)設(shè)備模型仿真設(shè)備的運(yùn)行工作狀態(tài)，模擬機(jī)械部件與電氣部件間的聯(lián)動(dòng)，將產(chǎn)品的全生命周期實(shí)現(xiàn)管理運(yùn)營(yíng)，創(chuàng)建全數(shù)字化的生產(chǎn)管理模式。數(shù)字化雙胞胎技術(shù)的優(yōu)勢(shì)縮短設(shè)備調(diào)試周期對(duì)比在工廠現(xiàn)場(chǎng)使用實(shí)際的機(jī)器進(jìn)行調(diào)試，虛擬調(diào)試可以在辦公室的數(shù)字開發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，機(jī)器仿真過(guò)程中的模擬測(cè)試能夠識(shí)別和消除設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤，通過(guò)虛擬調(diào)試相較于實(shí)際調(diào)試可將時(shí)間縮短50%以上。提升工程設(shè)計(jì)質(zhì)量虛擬調(diào)試可以并行進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，仿真和測(cè)試的結(jié)果可直接用來(lái)提高工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，虛擬控制器能夠測(cè)試實(shí)際的PLC程序，修正虛擬環(huán)境中自動(dòng)化程序和機(jī)器功能，增加系統(tǒng)的確定性和穩(wěn)定性，使控制系統(tǒng)在實(shí)際調(diào)試時(shí)更能夠滿足客戶的預(yù)期效果。降低研發(fā)生產(chǎn)成本通過(guò)虛擬調(diào)試，將大幅度減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間，降低調(diào)試錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，縮短調(diào)試的時(shí)間周期；由于預(yù)先進(jìn)行了深入的仿真測(cè)試，在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中只需要對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行少量的修正，如此可將開發(fā)成本降低30%以上。降低設(shè)備測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)在虛擬調(diào)試期間，一切都可以在無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境下測(cè)試，避免可能會(huì)在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中發(fā)生的嚴(yán)重安全事故，通過(guò)故障排除顯著降低了實(shí)際機(jī)器中的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。拓展閱讀5.3安全操作手冊(cè)示例1.前言說(shuō)明（1）編寫要點(diǎn)主要介紹閱讀本說(shuō)明書的方法以及交代未盡事宜，同時(shí)做好免責(zé)聲明。（2）編寫示例本手冊(cè)主要介紹車輪總裝生產(chǎn)線的運(yùn)行與調(diào)試說(shuō)明，并根據(jù)系統(tǒng)的要求和特點(diǎn)，為人員人身安全、系統(tǒng)的正常運(yùn)行和生產(chǎn)而提出的生產(chǎn)操作上的主要事項(xiàng)，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)各專用設(shè)備本身的操作要求，應(yīng)仔細(xì)閱讀各設(shè)備供貨廠家的使用說(shuō)明書。系統(tǒng)部分操作參數(shù)由于加工零件的特性、環(huán)境溫度及設(shè)備性能等的不斷變化，因而在實(shí)際操作運(yùn)行中并不是一成不變的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況及時(shí)調(diào)整。操作人員在全面掌握本手冊(cè)中各項(xiàng)操作要領(lǐng)的同時(shí)，還需要了解生產(chǎn)線中每一臺(tái)設(shè)備的性能、維護(hù)保養(yǎng)和操作安全的方法與要求，必須熟知控制系統(tǒng)的操作方法與步驟，各儀器測(cè)試點(diǎn)的正常參數(shù)指示范圍和報(bào)警范圍，以及在報(bào)警時(shí)應(yīng)采取的措施和步驟，以便在實(shí)際生產(chǎn)操作中及時(shí)解決隨時(shí)可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際情況做靈活處理。2.生產(chǎn)線的組成（1）編寫要點(diǎn)作為安全操作的基礎(chǔ)，首先就是要對(duì)生產(chǎn)線有全面的了解和認(rèn)知，一方面要對(duì)生產(chǎn)線主體設(shè)備及附屬設(shè)備、圍欄、保護(hù)器件的詳細(xì)說(shuō)明，另一方面要考慮生產(chǎn)線功能的調(diào)整，闡明生產(chǎn)線的應(yīng)用范圍。（2）編寫示例1如REF_Ref29270\h圖1所示，車輪總裝生產(chǎn)線主要包括10個(gè)模塊，分為11個(gè)單元，分別為執(zhí)行單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元、打磨單元、檢測(cè)單元、分揀單元、總控單元、壓裝單元、激光打標(biāo)單元、工具單元、四軸工業(yè)機(jī)器人單元、數(shù)控加工單元以及配套軟件和工具。其中，激光打標(biāo)單元與工具單元處于同一個(gè)模塊。圖SEQ圖\*ARABIC1車輪總裝生產(chǎn)線（激光打標(biāo)加工應(yīng)用）執(zhí)行單元倉(cāng)儲(chǔ)單元……配套輔件（3）編寫示例2生產(chǎn)需求決定著生產(chǎn)工藝，隨之決定著生產(chǎn)線的應(yīng)用類型。允許不同生產(chǎn)工藝的應(yīng)用根據(jù)車標(biāo)零件加工工藝的不同，車輪總裝生產(chǎn)線可以分為激光打標(biāo)加工應(yīng)用和數(shù)控加工應(yīng)用兩種類型，兩種生產(chǎn)線從結(jié)構(gòu)而言主要區(qū)別于啟用的單元模塊所有不同：激光打標(biāo)加工應(yīng)用的生產(chǎn)線利用激光打標(biāo)單元的激光打標(biāo)工藝來(lái)完成加工（REF_Ref43688349\h圖5-1所示），而數(shù)控加工應(yīng)用的生產(chǎn)線利用數(shù)控加工單元的銑削工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)車標(biāo)加工（REF_Ref27709\h圖2所示）。圖SEQ圖\*ARABIC2車輪總裝生產(chǎn)線（數(shù)控加工應(yīng)用）允許不同生產(chǎn)工序的應(yīng)用由于生產(chǎn)的方式、工藝側(cè)重點(diǎn)、場(chǎng)地、節(jié)拍要求等因素的不同，在同一生產(chǎn)工藝下的生產(chǎn)工序也會(huì)有所不同。換而言之，模塊化的設(shè)計(jì)可以允許在該生產(chǎn)線上運(yùn)行不同的生產(chǎn)工序。與生產(chǎn)工序直接相關(guān)的就是生產(chǎn)線的布局。根據(jù)激光打標(biāo)加工應(yīng)用和數(shù)控加工應(yīng)用的不同，設(shè)計(jì)者可以選用一下布局來(lái)實(shí)現(xiàn)車輪總裝的生產(chǎn)加工。3.安全注意事項(xiàng)在以人為本，講究安全操作的今天，生產(chǎn)中的安全事故已經(jīng)受到密切關(guān)注。即使像車輪總裝生產(chǎn)線這樣已經(jīng)充分具備安全保障措施的柔性智能生產(chǎn)線，操作危險(xiǎn)依然不能全部避免。在生產(chǎn)過(guò)程中安全的關(guān)鍵還是人，操縱人員必須牢固梳理安全意識(shí)，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，強(qiáng)化自身安全思想，提升自我安全防護(hù)能力。（1）編寫要點(diǎn)有關(guān)將要使用的人身防護(hù)設(shè)備的信息；由用戶采取的防范措施的建議，如專用防護(hù)器件、防護(hù)距離、安全標(biāo)志和指示等；可能會(huì)發(fā)生的危險(xiǎn)以及相應(yīng)的救護(hù)程序；操作人員需要經(jīng)過(guò)的訓(xùn)練。（2）編寫示例如針對(duì)人員操作規(guī)范的要求如下。所有操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)才可對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，并嚴(yán)格按照使用書和工藝指導(dǎo)書以及生產(chǎn)線的操作規(guī)程進(jìn)行操作；對(duì)于專業(yè)設(shè)備的操作必須持證上崗，如數(shù)控加工設(shè)備的操作、六軸工業(yè)機(jī)器人的操作、以及四軸工業(yè)機(jī)器人的操作；進(jìn)入工作崗位之前，操作人員統(tǒng)一穿著安全服（工裝）、勞保鞋（工鞋）、安全帽（工帽），且穿著整齊；調(diào)試專業(yè)設(shè)備的人員需要穿戴特殊護(hù)具。在調(diào)試激光打標(biāo)設(shè)備時(shí)需要穿戴防激光護(hù)目鏡，在調(diào)試數(shù)控加工設(shè)備和打磨設(shè)備時(shí)需要穿戴口罩和普通護(hù)目鏡；要做到耳到、手到、心到、眼到，集中精力，切實(shí)防范安全事故的發(fā)生?！?.設(shè)備安全指示（1）編寫要點(diǎn)說(shuō)明資料應(yīng)提供用戶可識(shí)別的指示和警告器件的信息。特別是，不允許的危險(xiǎn)。告警指示故障鑒別和位置的指示表示正常狀態(tài)的指示出現(xiàn)在生產(chǎn)線上的告警符號(hào)（2）編寫示例1車輪總裝生產(chǎn)線的有豐富的安全指示裝置，諸如三色燈、蜂鳴器、HMI（總控單元與數(shù)控加工單元）中的報(bào)警裝置等，這些報(bào)警裝置的每一個(gè)狀態(tài)均可代表當(dāng)前生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)。三色燈與蜂鳴器具體的報(bào)警指示與生產(chǎn)情形對(duì)應(yīng)關(guān)系見REF_Ref27911\h表1，HMI的相關(guān)報(bào)警可直接人為讀取。

表SEQ表\*ARABIC1報(bào)警標(biāo)識(shí)序號(hào)三色燈蜂鳴器含義1黃色未響生產(chǎn)線處于調(diào)試狀態(tài)2綠色未響生產(chǎn)線處于正常生產(chǎn)狀態(tài)3紅色未響生產(chǎn)線某設(shè)備發(fā)生故障4紅色響動(dòng)生產(chǎn)線發(fā)生碰撞或急?！?）編寫示例2在操作設(shè)備前，應(yīng)熟練認(rèn)知設(shè)備相應(yīng)的安全標(biāo)識(shí)，保持自身對(duì)安全標(biāo)識(shí)足夠的敏感度。相關(guān)安全標(biāo)志REF_Ref27999\h表2。

表SEQ表\*ARABIC2安全標(biāo)志序號(hào)標(biāo)志標(biāo)識(shí)位置含義1激光打標(biāo)機(jī)該設(shè)備可以發(fā)射激光，調(diào)試及運(yùn)行時(shí)需要格外注意，尤其對(duì)眼睛的防護(hù)。2打磨單元在調(diào)試打磨設(shè)備時(shí)，必須佩戴護(hù)目鏡，防止碎屑進(jìn)入眼睛。3分揀單元壓裝單元設(shè)備內(nèi)部具有強(qiáng)力機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳輸裝置很有可能將手卷入設(shè)備中，造成人體嚴(yán)重傷害4數(shù)控加工單元加工單元在正常運(yùn)行時(shí)，不可強(qiáng)行開啟防護(hù)門。5工業(yè)機(jī)器人總控單元帶電工作的設(shè)備以及強(qiáng)電所在的電氣端口都有可能發(fā)生漏電，需要嚴(yán)格注意此類設(shè)備6生產(chǎn)車間（公共區(qū)域）必須穿戴防護(hù)鞋7生產(chǎn)線標(biāo)識(shí)區(qū)域?qū)I(yè)設(shè)備，非工作人員請(qǐng)誤操作……

5.系統(tǒng)啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作（1）編寫要點(diǎn)闡釋系統(tǒng)在電氣啟動(dòng)前的所有注意事項(xiàng)。主要包括以下幾點(diǎn)：生產(chǎn)線的安裝、固定方法及要求生產(chǎn)線開機(jī)前的清理事項(xiàng)，主要為清除廢物的方法生產(chǎn)線開機(jī)前的檢查事項(xiàng)生產(chǎn)線開機(jī)前的確認(rèn)事項(xiàng)生產(chǎn)線設(shè)備安裝結(jié)束后，必須對(duì)照每個(gè)單元模塊的安裝說(shuō)明，對(duì)各個(gè)單元模塊進(jìn)行檢查、核實(shí)是否滿足安裝要求，通過(guò)檢查與確認(rèn)相關(guān)狀態(tài)，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開機(jī)。編寫方式可以按照工藝順序進(jìn)行，也可以根據(jù)單元模塊進(jìn)行逐一檢查與排除。（2）編寫示例1生產(chǎn)線的安裝固定及連接：?jiǎn)卧K的移動(dòng)方法；單元模塊的拼接及固定；模塊之間的電氣連接生產(chǎn)線的通信連接。本篇內(nèi)容可參考系列教材（初級(jí)）的模塊拼接相關(guān)操作。（3）編寫示例2清理事項(xiàng)清楚設(shè)備內(nèi)部及周圍與操作無(wú)關(guān)的雜物，特別是安裝過(guò)程中遺留在設(shè)備中的緊固件、扎線帶、工具，之前生產(chǎn)過(guò)程中留下來(lái)的加工碎屑（數(shù)控加工單元、打磨單元）；清理各控制器、通信模塊、電氣接口等處的灰塵等。檢查事項(xiàng)檢查各單元模塊的地腳以及連接板是否已經(jīng)擰緊；工作站所配儀表等期間是否進(jìn)行校核，各傳感器的安裝位置是否合理；各設(shè)備傳送裝置的張緊程度是否合適（傳送帶、鏈條等）。確認(rèn)事項(xiàng)確認(rèn)電、氣接頭完好無(wú)損、接地良好；通信線纜的連接方式正確；確認(rèn)安全光柵已經(jīng)接入生產(chǎn)線系統(tǒng)；確認(rèn)緊急停止按鈕沒(méi)有被按下。6.系統(tǒng)的開機(jī)、停機(jī)順序說(shuō)明（1）編寫要點(diǎn)生產(chǎn)線開機(jī)的注意事項(xiàng)；生產(chǎn)線的開機(jī)順序；生產(chǎn)線關(guān)機(jī)的注意事項(xiàng)；生產(chǎn)線的關(guān)機(jī)順序；（2）編寫示例以開機(jī)順序?yàn)槔齺?lái)進(jìn)行說(shuō)明。為避免生產(chǎn)線電流的驟增和驟減，開機(jī)順序要求：先整體后局部，先大功率后小功率，先工藝（需準(zhǔn)備）設(shè)備后非工藝設(shè)備的順序開啟，最終達(dá)到安全、快速且不損害設(shè)備的開機(jī)方式?？砂凑誖EF_Ref28545\h圖3所示的順序進(jìn)行車輪總裝生產(chǎn)線的開機(jī)。圖SEQ圖\*ARABIC3開機(jī)順序

7.設(shè)備的初始化運(yùn)行與設(shè)置（1）編寫要點(diǎn)初始化的狀態(tài)要求；初始化的步驟。（2）編寫示例以初始化的狀態(tài)要求為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，初始化的具體狀態(tài)要求如下，所以設(shè)備的初始狀態(tài)如REF_Ref43688462\h圖5-4所示。圖（1）所示，工業(yè)機(jī)器人處于安全姿態(tài)，無(wú)安裝工具；圖（2）所示，平移滑臺(tái)處于伺服原點(diǎn)位置；圖（3）所示，快換工具按照需求順序擺放穩(wěn)當(dāng)；圖（4）所示，倉(cāng)儲(chǔ)單元所有倉(cāng)位托盤縮回，指示燈正常指示；……

（1）工業(yè)機(jī)器人（2）執(zhí)行單元（3）工具單元（4）倉(cāng)儲(chǔ)單元（5）加工單元圖SEQ圖\*ARABIC4生產(chǎn)線初始化狀態(tài)

8.正常操作與運(yùn)行（1）編寫要點(diǎn)操作注意事項(xiàng)；作業(yè)流程及作業(yè)規(guī)范；（2）編寫示例設(shè)備操作運(yùn)行過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)范，明確分工，統(tǒng)一指揮。運(yùn)行之前必須先有信號(hào)，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)也必須先進(jìn)行關(guān)機(jī)，檢修時(shí)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置警告標(biāo)志。設(shè)備的運(yùn)行必須要有專管人員負(fù)責(zé)，嚴(yán)禁隨意開啟或停止，其他人不得隨意亂動(dòng)。非