智慧裝備——智慧工廠運作的關鍵工具！
隨著新一代資訊科技與工業化的不斷融合發展，以工業機器人、智慧感測器、智慧生產裝置、智慧物流裝置為代表的 智慧裝備 產業蓬勃興起， 在推進 智慧工廠 建設過程中，智慧裝備和相關技術的合理應用，可以有效地減輕工人的勞動強度，提高效率。
當前，智慧裝備已經被廣泛應用於汽車製造、消費電子產品製造、工程機械製造、醫療器械製造、倉儲物流等多個領域，實現了快速的發展與增長。
01
智慧裝備包括哪些
應用舉例
智慧裝備主要包含智慧生產裝置、智慧檢測裝置和智慧物流裝置。製造裝備在經歷了機械裝備到數控裝備後，正逐步向智慧裝備發展。
● 比如Trumpf( 通快集團) 的鐳射切割加工中心可以實現三維切割，多臺鐳射加工中心可以共享鐳射源；
●DMG MORI 已推出了能夠同時實現增材製造和切削加工的混合製造加工中心；
●MAZAK 的智慧機床配備了針對加工熱變位、切削震動、機床干涉、主軸監測、維護保養、工作臺動態平衡性及語音導航等智慧化功能，可以自行監控機床運轉狀態，並進行自主反饋，從而大幅度提高機床執行效率及安全性。
02
我國智慧裝備的發展
2018 年我國數控機床行業也增長迅猛，高速龍門五軸加工中心等20 多類產品基本達到國際先進水平，具備替代進口產品的水平； 精密臥式加工中心擁有自主智慧財產權和柔性製造系統核心技術；高速、複合等高檔數控加工中心已完成階段性研發；多通道、多軸聯動等高效能數控系統系列產品打破國外技術壟斷，主要技術指標已基本達到國際主流高檔數控系統的水平，實現了為多種高速、精密數控機床配套。
03
增材製造裝備的應用
2018 年，也是增材製造裝置飛速發展的一年，尤其在金屬增材製造方面， 出現了新的、價格較低的3D 列印技術 ，如Markforged 和Desktop Metal 的材料擠出（Material Extrusion ）解決方案。此外，市場的興趣還集中在即將推出的生產級別的金屬3D 列印技術上，如HP （Metal Jet ）和Desktop Metal 以及Stratasys 的LPM 解決方案。
金屬增材製造技術不僅改變了複雜產品的製造方式，還改變了產品結構，也徹底打破了可製造性的桎梏，催生了創成設計（Generative Design ）等新的設計模式，從計算機輔助人設計，演化為人輔助計算機設計。金屬增材製造技術用於製造業可以使得使用者能夠更快，更有效地創新運營、管理資本成本，重塑供應鏈，創造新市場並生產以前不可思議的零件。
目前，我國金屬增材製造工藝技術水平也在加速提升，一批工藝裝備、關鍵零部件、軟體系統實現突破。來自國內的西安鉑力特（金屬3D 列印，估值超過20 億元人民幣）、北京鑫精合（金屬3D 列印）以及湖南的華曙高科（金屬、尼龍3D 列印）等廠商增速非常快，受到了廣泛的關注。
華中科技大學張海鷗教授團隊的“高階鍛件微鑄鍛銑複合超短流程增材製造技術與裝備”專案也可廣泛服務於航空航天、武器裝備、船舶海工等領域，開啟了中國領先於世界水平的短流程、輕載、節能、省材、綠色製造新時代。
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工業機器人裝備的發展
在工業機器人領域，全球工業機器人正處於高速增長的時期，尤其是中國工業機器人市場的增長速度已經達到58% ，並連續五年成為全球最大的機器人市場。傳統工業機器人通過換人實現簡單自動化的模式，已經無法滿足行業發展新需求，智慧化的工業機器人正成為行業發展的重中之重。
智慧工業機器人可以通過整合視覺、力覺等感測器，準確識別工件，自主進行裝配，自動避讓人，實現人機協作。
例如，ABB 推出的雙臂機器人YUMI ，就是智慧型工業機器人的典範。協作機器人則進一步擴充套件了機器人的應用領域，更好地實現人機融合。博世推出的APAS 生產輔助系統，就是一種可以輔助人工的移動式機械手，與工人協同作業。在一些對工人健康有傷害的工序，應當大力推進工業機器人的應用。此外，機器人的智慧化除了體現在協作機器人之外，還體現在機器視覺技術的應用上。
使用3D 視覺技術實現分揀、抓取等功能的機器人企業越來越多，越來越多的工業視覺技術提供商也不斷湧現。工業機器人與視覺感測器、力覺感測器的整合應用能夠大大提高機器人動作的準確性和靈活性，未來，具備人機互動和融合功能的智慧機器人將是工業機器人發展的必由之路。
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智慧檢測裝備
在智慧檢測裝置領域，隨著製造企業規模和產量的不斷擴大，製造企業已開始採用機器視覺系統替代人來完成產質量檢測工作，機器視覺技術可以替代目視檢測 ，例如在SMT 行業自動將電路板拍照，與標準的電路板進行比對，替代人工進行質量檢測；其次，通過英語語音識別技術，也可以幫助工人準確取貨。
IBM 所推出的認知視覺檢測技術在電子製造行業的應用中，可以通過高精度的攝像頭放大產品表面細節，在細微層面進行拍照和分析，能檢測人眼不能發現的質量問題， 如PCB 板缺陷、手機部件缺陷、液晶缺陷、晶片缺陷、光學鏡片缺陷等； 而在汽車製造行業，IBM 認知視覺檢測系統可以根據車型的3D 資料制定出機器人手臂的行動路徑，配合矩陣式工業相機和輔助光源，完成全車360 度高清尺寸的拍照，然後實時資料分析系統通過部署在產線邊的缺陷識別系統對所拍攝的照片進行實時分析，識別出照片中缺陷位置和缺陷型別。
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智慧物流裝備
在推進智慧工廠建設時，在生產現場儘量減少無效的物料搬運，應用智慧物流裝置也十分重要。 智慧物流裝置包括自動化立體倉庫、智慧夾具、AGV 、桁架式機械手、懸掛式輸送鏈等。
例如，Fanuc 工廠就應用了自動化立體倉庫作為智慧加工單元之間的物料傳遞工具。當前，SLAM （同步定位與地圖構建）技術已在AGV 上得到了應用。SLAM 技術可以在不具備周圍環境資訊的前提下，讓移動機器人在運動過程中根據自身攜帶的感測器和對周圍環境的感知進行自身定位，同時增量式構建周圍環境地圖，提高移動機器人自主能力和環境適應能力，實現在未知環境中進行自主定位和導航。
SLAM 運用在AGV 物流小車上，可以不用預先鋪設任何軌道，方便工廠生產線的升級改造和導航路線的變更，實時避障，環境適應能力強，更好地實現多AGV 小車的協調控制。 當下國內有一些AGV 企業都已開始將SLAM 技術應用到AGV 上，如海康威視、艾吉威、鐳神智慧等。
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結語
筆者認為，智慧裝備的應用，對於加快製造業轉型升級，提升生產效率、技術水平和產品質量，降低能源資源消耗，實現製造過程的智慧化和綠色化發展具有重要意義。隨著物聯網技術的逐步推進，未來智慧裝備還將應用於更多行業及生產環節中，智慧裝備行業也將圍繞產業升級得到進一步發展。
但也要看到，雖然我國 智慧製造 裝備產業的發展得到了前所未有的重視，仍存技術創新能力薄弱、產業規模小、產業基礎薄弱等不足，還需要不斷完善，補足短板。