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根云-工業(yè)趨勢分析
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引言
若將消費互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相比較，消費互聯(lián)網(wǎng)就好似一片寬度為1000米、深度僅有1米的水域，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則類似于寬度有1000米、深達10000米的海域。消費互聯(lián)網(wǎng)因為被限制了深度，便只能在淺顯的焦慮中創(chuàng)造出一種消費趨勢。相較之下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的運行則需要更深的“海溝”，工藝智能化就像這“深邃海溝”內(nèi)的一艘潛艇，它的每一個數(shù)據(jù)都需經(jīng)過精心的設(shè)計和采集，且準(zhǔn)確性必須達到100%，才能在海域中按計劃航行。
工藝專題系列將為大家深入闡述每一艘“工藝潛艇”的智能化航行實踐道路，今日我們將聚焦于折彎工藝智能化。
1、折彎工藝是什么？
折彎工藝是一種金屬加工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于離散制造業(yè)領(lǐng)域。早期人們利用簡單的工具和方法，對金屬板材進行彎曲和折合的操作。隨著工業(yè)革命的到來，特別是各類機器和設(shè)備的引入，折彎工藝得以進一步發(fā)展和普及。
現(xiàn)代的折彎工藝已經(jīng)進入了自動化、數(shù)字化和智能化的階段，金屬板材借助于折彎機、折彎模具、折彎機器人等，通過一系列的折彎和彎曲操作，使其形成各種形狀和結(jié)構(gòu)，為滿足復(fù)雜需求提供了可能性。
折彎工藝常見的工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用場景如下：
（1）電子行業(yè)：
例如在電腦、電視、音響等電子設(shè)備的生產(chǎn)過程中，許多外殼和支撐結(jié)構(gòu)需要通過折彎工藝來制作；
（2）航空航天行業(yè)：
飛機、火箭的各種殼體部件、高精度的內(nèi)部構(gòu)造件等都會用到折彎工藝；
（3）汽車制造業(yè)：
采用折彎工藝制作各種汽車部件，如車身、車門、車頂、引擎罩等；
（4）機械制造：
許多金屬零件需要通過折彎工藝來制造出不同形狀和尺寸；
（5）能源行業(yè)：
如風(fēng)力發(fā)電和太陽能電池板制程中，折彎工藝在金屬框架的制作上發(fā)揮重要作用。
除以上所述的應(yīng)用之外，還有許多其他行業(yè)也會使用到折彎工藝，如石油、化工、造船、軍工等行業(yè)。
2、折彎工藝面臨的挑戰(zhàn)
2.1 折彎回彈的知識經(jīng)驗不足
折彎工藝中的主要挑戰(zhàn)在于折彎回彈問題。針對同一規(guī)格和型號的板材（如：均為10mm厚的Q345B鋼板），盡管來源可能不同，即不同廠家或者同一廠家不同批次的板材，其回彈角度仍存在差異。
為確保折彎精度，常見的做法是根據(jù)折彎件的工藝要求制作相應(yīng)的折彎樣板（如下圖所示），并在每次板材完成折彎后，將零件置于工作臺用樣板進行回彈角度測量。然后根據(jù)測量結(jié)果，操作人員需要依靠他們的經(jīng)驗對折彎機的程序進行調(diào)整和返工。
這個環(huán)節(jié)中，操作人員的經(jīng)驗至關(guān)重要，甚至可以說是一種不輕易傳授的“絕技”。這些操作與調(diào)整的"knowhow"（知識經(jīng)驗）都存在于操作人員的大腦中。新入職或經(jīng)驗不足的員工常在折彎返工時產(chǎn)生問題，如力道不足或過大。
若壓過度導(dǎo)致折彎角度過小，可能需要將零件翻轉(zhuǎn)后重新壓制，這種情況將大幅降低工作效率并可能產(chǎn)生質(zhì)量問題。據(jù)統(tǒng)計，折彎工藝在設(shè)備有效作業(yè)率上，達到35%就可視作良好，有些甚至只能達到15%左右。因此，折彎工藝中的"knowhow"（知識經(jīng)驗）問題已經(jīng)成為一種行業(yè)痛點。
2.2 折彎定位的限制不足
除此之外，折彎過程中還需要人工調(diào)整折彎機的后定位系統(tǒng)。有時，操作人員可能出于避免麻煩而忽略對后定位設(shè)備的調(diào)整，而是采用劃線的方式確定折彎線。由于缺少定位的限制，這種做法經(jīng)常導(dǎo)致折彎線的偏移，進而嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和后續(xù)工序的流程。
正常情況下，折彎一次的合格率通常只有50%至60%；而在較差的情況下，這一比率低至30%。加上折彎工藝的執(zhí)行情況常常難以進行監(jiān)控，這給后續(xù)的組焊和裝配工序無疑增加許多困難與挑戰(zhàn)。
3.1 折彎工藝的“假智能化”
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，我們經(jīng)常可以看到一些“假智能化”的現(xiàn)象。例如，有些公司可能通過購置一臺數(shù)控設(shè)備、一臺機器人和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，就以為實現(xiàn)了“智能化”，殊不知這并不能等同于真正的智能化。如果一個系統(tǒng)未能達到自適應(yīng)和自決策的程度，將其稱之為“智能化”相當(dāng)于一種誤導(dǎo)。因為一個系統(tǒng)僅僅集結(jié)了一些高科技裝備，卻并未能通過先進的技術(shù)手段解決核心的工藝痛點，那么所謂的“智能化”也只是名不副實。只有當(dāng)系統(tǒng)成功解決了核心工藝痛點，才能真正地實現(xiàn)智能化。
3.2 三一重工折彎智能化實踐解讀
以三一重工的折彎智能化應(yīng)用為例，其解決方案針對三個核心的工藝問題：
（1）智能后定位系統(tǒng)：
無需人工調(diào)整折彎機后定位，該系統(tǒng)能根據(jù)工藝要求自行調(diào)整定位，從而避免折彎線的偏移而影響產(chǎn)品彎折質(zhì)量；
（2）機器人隨動系統(tǒng)：
該系統(tǒng)使得機器人能隨著零件的折彎過程同步進行動作，優(yōu)化整個工藝流程，提高設(shè)備生產(chǎn)效率；
（3）在線檢測及折彎機反向控制系統(tǒng)：
通過在線檢測實時采集加工件信息，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過采集回彈數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型和算法運算后，系統(tǒng)自主決策需要使用什么樣的工藝參數(shù)進行修正，并直接通過系統(tǒng)反向控制折彎機進行返工。如果一次折彎未達到標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)將自主決策再行折彎直至尺寸合格，這樣大大提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
針對以上問題的技術(shù)路線如下：
1、其中，在進行折彎工藝智能化過程中，需要采集的數(shù)據(jù)類型主要包括以下幾類：
（1）工藝參數(shù)：
如彎曲角度、彎曲長度、彎曲力度、彎曲速度、彎曲次數(shù)等；
（2）材料信息：
如材料類型、厚度、硬度、強度、彈性模量等；
（3）設(shè)備信息：
如機器狀態(tài)（包括精度、穩(wěn)定性等）、設(shè)備環(huán)境（如溫度、濕度）等；
（4）質(zhì)量數(shù)據(jù)：
需要收集折彎后產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)，如準(zhǔn)確性、錯誤類型和數(shù)量等，以利于進行質(zhì)量預(yù)測和改進；
（5）工時數(shù)據(jù)：
需要收集工人的工作時間、設(shè)備運行時間等，以便進行效率分析和改進。
這些數(shù)據(jù)可以用于建立一種或多種算法模型，如預(yù)測模型、優(yōu)化模型，進而實現(xiàn)智能化的生產(chǎn)調(diào)度，質(zhì)量控制，生產(chǎn)效率提高等。對折彎工藝的數(shù)據(jù)收集和分析能夠幫助工程師更好地理解和改進生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在數(shù)據(jù)分析時，還需要注意數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題，如是否存在缺失值、異常值，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確等。根云-工業(yè)連接（工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺）通過采集折彎工藝智能化過程中的各類數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的及時性、真實性和準(zhǔn)確性，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和建模奠定基礎(chǔ)。
2、數(shù)據(jù)實時采集完成后，將直接上傳至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進行數(shù)據(jù)計算、分析和應(yīng)用開發(fā)，數(shù)據(jù)分析基于相應(yīng)的折彎算法，從而形成相關(guān)應(yīng)用進行落地，如指標(biāo)分析、設(shè)備報警、關(guān)鍵信息推送等。
3、基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺形成面向不同角色的應(yīng)用，典型應(yīng)用場景如下：
（1）設(shè)備管理人員：
根據(jù)折彎程序開始時間、折彎結(jié)束時間，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可運算出設(shè)備在線率、設(shè)備作業(yè)率、作業(yè)工時等基礎(chǔ)需求數(shù)據(jù)，供設(shè)備管理人員管理使用；
（2）中層管理人員：
平臺通過計算提供工藝執(zhí)行率、設(shè)備瓶頸率、設(shè)備完好率等，滿足中層管理人員的決策分析；
（3）其他角色：
針對核心參數(shù)如模具的開口尺寸、上模的下壓量、板材厚度等數(shù)據(jù)也可采集至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，結(jié)合不同需求的模型、算法，把結(jié)果推送給其他用戶，如工藝問題推送給工藝工程師，設(shè)備使用情況推送給制造工程師，設(shè)備產(chǎn)能使用情況推送給排產(chǎn)工程師等。
3.3 折彎智能化應(yīng)用價值
隨著數(shù)據(jù)量的逐步增加，我們可以預(yù)期機器學(xué)習(xí)將逐步走向成熟，最終達成具有自適應(yīng)、自決策、反向控制等特性的智能化目標(biāo)。在實現(xiàn)折彎智能化之后，折彎機的有效作業(yè)率可以提升至60%-80%，零件的一次成型合格率也有可能升至100%。此外，折彎工藝的專業(yè)技術(shù)知識經(jīng)驗也將全部集成至系統(tǒng)中。
