1、自动化项目升级改造方案设计伟星自动化项目升级改造建设方案浙江中创科联智能装备技术有限公司哈工大工研院智控所2017年12月1.系统研制背景1.1系统的行业应用背景介绍随着加工企业生产发展的需要，劳动力市场人员紧缺，人力成本逐年攀升，不可预见的风险因素，为企业的生产带来了不必要的制约因素。能否减人增效，增加企业经济效益，同时保证生产质量，实现批量化、批次化，已经成为当今企业发展的一大难题。1.2系统的国内外现状根据调研信息的掌握和了解，目前国内外企业生产模式，主要采取以下几种工作方式：人工手动作业由人工完成全部的作业，比如将生产的货物进行灌装、封包，通过叉车、推车等辅助设备，将加工货物运送到下一
2、工位，该种工作方式为最原始作业，工程造价成本低，用工需求量大，短途作业速度快，但是长时间作业后，生产配送效率将大大降低，出错率增高等情况，再搬运大型货物时，还易发生重大安全隐患。大型生产线该种方式实现了企业自动化生产，通过传送装置，运送到工位或仓储区，再配合相应的作业或工艺流程，需要人工来操作控制台。该种模式生产造价成本高，用工数量不减，只是实现了半自动化生产模式。智能装备该种作业方式是目前最为主流的生产加工方式，国内多个大型企业都以采用这种方式进行货物配送及加工。采用AGV或机械手完成整改生产作业流程，AGV配送能够保证货物准时到达，同时对车上的货物信息进行信息记录登记，保证货物信息与物流信
3、息的统一，减少人工参与，根据工艺流程和生产线的节拍即可制定相应的路径规划。通过机械手的运用，自动化完成生产线的加工，省去人力和物力，降低生产成本，是工业4.0在企业生产运营的一个体现。以上三种模式，只是实现了点的自动化，没有将整个生产线进行串联，同时，需要人工配合的程度高。1.3我们的产品、行业及技术优势公司秉承着“挖掘企业需求，立足自主开发，提升品质效率，改造传统产业，引领自控市场，创建民族品牌”为己任，以“高效、实用、优质、共赢”为企业宗旨，量身定制自动化、智能化、高效化的生产设备。行业产研发展涉及到印染业、医药业、新能源行业、高中职院校等。我公司拥有10余年的智能装备及工业机器人的研发和
4、产业化经验，以哈工大专业技术团队为依托，所研产品硬件设备与软件控制并重，充分利用远程控制、互联网+及大数据等高精尖技术。公司不仅注重自动化控制，而且更注重设备所传达的潜在信息，挖掘工业级数据潜能，从内在改变现有的生产模式，致力于建设无人化和智能化的智慧工厂。2.项目一 波纹管自动码垛2.1客户对项目的需求描述2.1.1功能需求实现两台注塑机生产出波纹管后，自动码垛，按照码垛要求，第一层管口朝里，第二层管口朝外摆放。 图2.1现场注塑机实物图图2.2波纹管及料车图2.3现场CAD图纸2.1.2 性能需求波纹管长6.1m，直径225mm和300mm。波纹管一根重40KG。注塑机每3分钟出一根管子。
5、改造现场有两台注塑机。接料车尺寸：长3160mm*宽1550mm*高1150mm。现场有1米左右的安全通道，不能占用。2.2项目需求分析2.2.1 功能需求分析根据客户自动化需求，建议采用龙门式码垛生产线，龙门架设计摆放在两条注塑机旁，不会占用安全通道，同时根据码放要求，设计机械手工装夹具能够旋转180，机械手可以上下抓取，左右移动的龙门结构。2.2.2 性能需求分析完成波纹管长度6.1m，重量40KG，直径225mm和300mm两种管材的码垛。符合现场注塑机的工作节拍。满足码垛需求，一层管口朝外，一层管口朝内。2.3系统设计2.3.1系统介绍该方案采用三轴机械手，配有180旋转双夹具结构。A
6、注塑机生产完波纹管后，传送到接料装置。当不需要对波弯管进行旋转时，中控系统启动气动装置，波纹管直接从接料装置滚落到接料车中。当需要波纹管进行旋转时，机械手从待作业区，横向滑动到注塑机作业区，抓取波纹管，横向移动到接料车，工装夹具旋转180，码垛放置到接料车中。整个生产过程由中控系统进行控制，根据生产节拍，保证波纹管的码放按照用户规定进行码垛。2.3.2布局示意图图2.4 系统布局示意图说明： 1：机械手 2：龙门架 3：接料车4：接料装置 5：波纹管2.3.3系统作业流程设计图2.5 系统作业流程图2.3.4系统工作流程设计图2.6 系统工作流程图2.4系统组成该系统由机械手和中控系统组成。机
7、械手：采用龙门式机械手机构，机械手配有能够旋转180工装夹具，夹取波纹管。中控系统：采用上位机控制系统，联动控制工业机器人启停、夹具工装的装卡、接料装置启动等动作，采用简单易操作的人机界面，方便人员更改系统参数和调整动作时间，并可调整程序，实现波纹管码垛作业。2.5重要模块设计2.5.1机械手经过综合性考虑，能够完成波纹管抓取及码放的同时，又能提升经济效益，同时还能够降低成本，此方案中选配的机械手为三轴机械手。三轴机械手是一款经济实用性产品，它不但能够满足生产工序的需要，而且以价格的优势占据了一定的市场空间。图2.7机械手示意图（具体根据实物设计为主）2.5.2机械手末端夹具根据工件特征量身定
8、制夹具，采用180度旋转头双夹具结构。为了保证波纹管夹取的稳固性，设计两爪间距1m。抓取后，不会出现偏坠现象。夹具设计配备传感器及电气保护装置，在设备突然失电或失气的情况下，仍能保证工件抓取牢靠。图2.8机械手末端夹具示意图（具体根据实物设计为主）图2.9机械手末端双夹具示意图（具体根据实物设计为主）2.5.3生产节拍根据生产流程及节拍，两台注塑机的加工时间基本一致，取其中任一道工序来计算：机械手抓取、移动、下料及翻转时间需要10s，注塑机出管需要180s，即10+180=190s可完成一个波纹管的搬运，计算一定的不可预估时间5s，即方案一的生产节拍可达195s/件。由于机械手生产可24小时不
9、停工，按每月工作29天，每天工作20小时计算，月产量可高达：29206060/195=10707件。3.项目二 原材料自动称量输送线3.1客户对项目的需求描述3.1.1 功能需求完成料袋的自动称量，并且将称量后的料袋，自动封包，设置一定的码垛规则，完成托盘的码放，完成码放作业后，将托盘自动运输到原料堆放区，根据作业要求，将原料堆放区的原料，自动搬运到仓库中。 图2.1现场烘车实物图图2.2现场CAD图纸图2.3现场CAD图纸3.1.2 性能需求完成颗粒料自动称量，称重25KG一包。称量精度：0.1kg。缝袋要求，料袋可重复利用。码垛要求：8层5袋，3袋横放，2袋竖放，保证稳固。完成每天50吨原
10、料的运输。完成两个车间直接的运输，其中地面不平整，两车间距离30m。地面坡度：4000:30。灌装区到原料堆放区距离17m。每天要保证50吨货物的入库量。一托盘颗粒料高1.2m。3.2项目需求分析3.2.1 功能需求分析根据客户提供的需求，进行分析，需要完成以下作业：颗粒料袋的自动称量：配置相应的控制器，对称量进行自动化控制，达到系统上线时，调节称量的精度。颗粒料袋的自动码垛：完成封包后颗粒料的自动码垛，按照一定规则进行码放。颗粒料袋的运输：将成托盘的颗粒料运送到暂存区，以及暂存区的颗粒料运送到仓库中。3.2.2 性能需求分析自动称重一包25KG的颗粒料，并且精度达到0.1KG。完成一吨货物的
11、搬运，保证每天运送50托货物的最大输送量。智能叉车的举升需要在1.2m以上。码垛机械手配置要在3.3系统设计3.3.1系统介绍根据客户提供的性能需求，本公司初步制定本方案如下，系统由自动称量、自动输送、机械手码垛系统及智慧物流系统组成。自动称量：用于完成颗粒料的自动称量。自动输送系统：颗粒料袋称量完成后，人工进行封装，封装完毕后，通过传送线运送到码垛区，并在传送线上设置缓存区，进行料袋位姿调整，保证下一步机械手码垛作业。机械手码垛系统：完成的颗粒料袋的码垛。智慧物流系统：用于物料托盘的运送，该项目分为称量区到原料堆放区的运送，以及原料堆放区到仓库的物流运送。3.3.2系统操作流程设计3.3.3
12、系统逻辑结构设计3.4系统组成3.5重要模块设计5.供货范围表5.1系统供货范围序号系统名称明细数量单价（万元）价格（万元）备注1机械手1台含轨道2机械手夹具1套3中控系统1套4防护系统1套光电传感器、报警系统等5施工费2人15天007运费8税费10%9总计注：如经过实际测试后发现需对物流机器人AGV进行改型或定制，以上左右价格均会产生一定的调整。6.关于我们6.1公司简介智的科技，是集自动化工装、工业机器人应用等自动化产品的研发、生产、销售于一体的高科技企业，为客户提供个性化的系统解决方案；量身定做自动化、智能化的生产设备，满足客户的不同需求。包括为提供分选、搬运、包装、码垛、运输机器人设计
13、、生产、制造一条龙服务及交钥匙工程。公司秉承“智慧生活，智的创造”的理念，坚持以“挖掘企业需求，立足自主开发，提升品质效率，改造传统产业，引领自控市场，创建民族品牌”为己任，以“高效、实用、优质、共赢”为企业宗旨，量身定做自动化、智能化的生产设备，为客户提供个性化的系统解决方案。努力打造具有自主知识产权的中国机器人产品第一品牌，为中国传统制造业产业升级的系统工程服务，为不断提升民族企业自动化能力，振兴民族自动化产业助推、加力。公司已拥有10多项具有自主知识产权的核心技术，并成功研制了智能导航运输机器人系统、多关节机器人20余款产品。覆盖汽车生产制造、3C电子、印染、陶瓷、机械制造等行业，在自动
14、化搬运、焊接、喷漆、上下料、装配等应用领域取得了丰富的行业经验，并赢得了用户的广泛认可和高度好评。公司致力于为企业提供自动化产业改造升级服务，打造无人化车间。减少企业生产对人工的依赖，提高生产效率，提高产品一致性，减少工伤事故的发生。近年来，公司涉足高校机器人教育领域，为多所大专院校建成工业4.0智能装备实训室，为工业4.0的人才培养助推加力。截至目前，公司已经形成以三个中心+三个研究所的运营模式。技术总部哈尔滨智的机器人技术有限公司位于中国著名的北方冰城-哈尔滨经济技术开发区内, 公司经过多年的技术积淀和市场开拓在机器人领域已拥有二十几项具有自主知识产权的核心技术，并成功研制了AGV（智能导
15、航运输机器人）、多关节机器人、自动上下料系统、智慧仓储系统等20余款产品及智能化整体解决方案。在一汽大众、北汽福田、东风日产、松本电工等知名企业投入使用，并赢得用户认可和高度好评。长三角运营中心浙江中创科联智能装备技术有限公司隶属于智的科技集团，面向长三角地区，提供印染行业“无人工厂”整体解决方案、智能装备的推广，O2O印染交易平台建设及经营，印染业智能装备产业园建设及经营等。公司研发的元明粉自动输送系统、染色机集散控制系统等多款产品可以在解决上述问题的同时保证收益。公司已为浙江航民集团、天马集团等多家印染公司带来了不小的经济效益和社会效益，并赢得了客户的广泛认可和高度好评。同时公司也为长三角
16、地区的制药及新能源电池企业提供智能化解决方案。珠三角运营中心广州智的智能装备技术有限公司（筹）面向珠三角地区，为机械制造、3C电子等行业的自动化产业升级提供全面的整体解决方案。主要包括机械手自动上下料系统；基于O2O的智慧物流仓库系统平台-电商物流智能仓储整体解决方案。三大研究所哈尔滨工业大学工业技术研究院智能控制研究所、哈尔滨工业大学（威海）智的智能装备研究所以及广州番禺职业技术学院机器人应用技术研究所。公司并以哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学等国内知名院校为技术依托，与德国倍福、上海高威科等国内外高科技企业进行广泛深度的交流与合作，凭借雄厚的技术实力，为客户提供高水平的解决方案、技术支持及高
17、端产品。6.2技术沿革2004年承揽的建设部“智能管廊机器人”中的机器人导航方法，该机器人通过了建设部的技术鉴定，获得技术鉴定证书；2007年承揽的上海市重点项目“上海化工区智能巡检机器人”中的机器人相关技术。2010年成功开发武汉神龙焊装车间车架运送系统。2011年至今开始与北汽福田的大量合作，被纳入其合格供应商行列，合作项目包括IDS物流配送、双驱AGV、柔性生产线等。2011年至2012年连续三期为东风日产不同厂址改造自动化生产线，搭建KIT料车随线系统。产品经试用后得到了客户的高度认可。本项目的产品之一“低成本、高可靠、智能型AGV”，获得广东省科技厅产学研项目基金资助。6.3合作单位
18、哈尔滨工业大学机器人研究所。公司的技术合作单位，是公司主要和核心成员的长期合作伙伴。哈尔滨工业大学汽车学院。是公司的技术合作单位，通过学校建立与各汽车企业之间的紧密关系。哈尔滨工业大学计算机及软件学院。公司的技术合作单位，是公司主要和核心成员的长期合作伙伴。哈尔滨工业大学材料学院的复合材料研究中心，共同就导航材料方面做了深入的研究，并取得了重大突破，解决了业界里始终存在的问题。中山大学物联网研究室。是公司RFID项目的合作伙伴，双方之间的技术合作已有十年之久。哈尔滨工程大学计算机与控制学院。公司在图像处理方面的合作伙伴，长期以来保持有稳定的合作关系。7.售后及服务7.1 项目“三包”说明项目自
19、安装调试完成，验收合格7日内，项目发生性能故障，我方可根据采购人需求对故障设备进行整体更换或修理。项目自安装调试完成，验收合格l5日内，项目发生性能故障，我方可根据采购人需求对故障设备进行关键模块更换或修理。该项目售后质保期为从该项目验收交付后的12个月。所有设备、整体工程及其配套设备材料免费保修一年。在质量保证期内，我方负责免费维护，并免费提供备品、备件；非采购人人为原因而出现设备材料及工程质量问题，由我方负责其故障排除、设备材料及零配件更换等维修、维护工作，并承担因此而产生的一切费用。质保期满后需提供终身有偿维修服务，仅收取材料工本费，不收人工及交通等费用。该项目安装调试完成，验收合格后，
20、我司派专人陪产6个月，保证设备安全稳定的运行。7.2 对用户人员培训在设备安装进场调试过程中，采购方可安排相关人员（不超过3人）进行安装、调试跟踪。在项目安装调试完成，验收合格的5个工作日内，为采购方提供所有设备的技术性能说明及操作简介（各10份），同时提供电子版技术性能说明及操作简介。在项目安装调试完成，验收合格的30个工作日内，培训讲座安排如下：表5.1 培训讲座安排时间地点规模培训讲师培训内容验收合格5个工作日内项目实施地内采购方指定地点30人项目经理项目整体情况介绍、技术介绍验收合格10个工作日内项目实施地内采购方指定地点30人项目经理项目整体使用介绍及注意事项验收合格15个工作日内项
21、目实施地内采购方指定地点10人机械工程师项目故障的检测及维护机械部分（1）验收合格15个工作日内项目实施地内采购方指定地点10人电子工程师项目故障的检测及维护电子及软件部分（2）验收合格15个工作日内项目实施地内采购方指定地点10人机械工程师项目故障的检测及维护机械部分（1）验收合格15个工作日内项目实施地内采购方指定地点10人电子工程师项目故障的检测及维护电子及软件部分（2）验收合格30个工作日内项目实施地内采购方指定地点30人项目总工程师项目整体答疑除上述培训安排外，可根据采购方需求，另行举办相关培训，具体时间、地点及规模由双方协商。现场培训：项目安装调试完成，验收合格后，我司派专人陪产6
22、个月，在此期间，采购方随时可根据需求要求我方进行现场培训。7.3 售后服务机构浙江中创科联智能装备技术有限公司是整体项目的售后服务机构，我司长期派遣工程师进驻进行技术活动。公司位于浙江绍兴，距离项目实施地宁波市保税区约150公里，车程约2小时，拥有独特的地理位置优势，充分保证了本项目售后服务的及时性与稳定性。7.4 质保期政策该项目售后质保期为从该项目验收交付后的12个月。所有设备、整体工程及其配套设备材料免费保修一年。在质量保证期内，我方负责免费维护，并免费提供备品、备件；非采购方人为原因而出现设备材料及工程质量问题，由我方负责其故障排除、设备材料及零配件更换等维修、维护工作，并承担因此而产
23、生的一切费用。质保期满后需提供终身有偿维修服务，仅收取材料工本费，不收人工及交通等费用。设备发生故障后，自报障时起算，10分钟内响应，电话或网络远程指导客户自行进行问题排查，如远程无法解决，从双方确认之时算起，4小时内到达现场，8小时内解决问题。如果设备故障在检修12小时后仍无法排除，我方在随后24小时内提供不低于故障设备规格型号档次的备用设备供采购人代替使用，直至故障设备修复。零部件供应：我司为给用户提供长期（不少于5年）且相对稳定的配件供应，超过质保期后，更换零部件仅收取成本价。五年内免费提供系统软件的升级版本及补丁程序。设备出厂时，易损件提供备件，我方负责免费培训采购人的使用人员，直至完全掌握设备的操作、日常维护保养及简单维修方法。同时可双方协商可根据采购方提供免费讲座，出现简单故障时客户的维护人员可自行进行维护。本系统采用模块化设计，出现故障可以快速更换问题模块单元，缩短维护时间。保修期后的维护：设备保修期过后，终身提供广泛优惠的技术支持，包括技术咨询，技术服务，产品进一步的开发等。文明施工、爱护现场其他设施。交付使用前要清理现场，不得留下任何垃圾，做到现场整洁、货物干净。
