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機(jī)器人編程效率提升50%！看山特維克如何用Visual Components破解重型焊接自動化難題
摘要：在制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的浪潮中，全球重型礦山設(shè)備領(lǐng)導(dǎo)者山特維克（Sandvik） 的實(shí)踐，為如何高效實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝自動化提供了卓越范本。面對重型結(jié)構(gòu)件中令人望而生畏的數(shù)百道復(fù)雜焊縫，山特維克借助Visual Components機(jī)器人離線編程（OLP）平臺，成功將編程時(shí)間縮短一半以上，在提升焊接質(zhì)量一致性的同時(shí)，大幅釋放了機(jī)器人產(chǎn)能。本文將深入剖析這一轉(zhuǎn)型背后的挑戰(zhàn)、解決方案與持續(xù)收益。
01 重型制造之困：當(dāng)復(fù)雜焊縫遇上傳統(tǒng)編程
在芬蘭圖爾庫的山特維克工廠里，為全球苛刻礦山環(huán)境制造的地下裝載機(jī)與卡車正在被精心打造。這些重型設(shè)備的前后框架、起重臂等核心結(jié)構(gòu)件，需要消耗上百公斤焊絲，進(jìn)行數(shù)百條多道焊接。每一道焊縫的位置、順序和熱輸入都直接影響著最終產(chǎn)品的壽命與可靠性?！耙粋€前框架可能就有數(shù)百個需要精確編程的焊珠?！鄙教鼐S克的生產(chǎn)開發(fā)工程師馬庫斯·君圖寧解釋道。
過去，工程師們使用示教器（Teach Pendant）進(jìn)行現(xiàn)場手動編程。這不僅意味著程序員需要在龐大的機(jī)器人單元中反復(fù)手動試錯，尋找可行的機(jī)器人位姿，更導(dǎo)致了數(shù)周甚至更長的生產(chǎn)停機(jī)。
“使用教學(xué)吊墜編程整個前框需要很長時(shí)間，在這個過程中我們會損失寶貴的生產(chǎn)時(shí)間?！?馬庫斯·君圖寧坦言。此外，手動方式難以優(yōu)化焊接順序與控制熱輸入，焊接質(zhì)量與重復(fù)性面臨挑戰(zhàn)。
02 破局之匙：Visual Components OLP構(gòu)建數(shù)字孿生焊房
為打破這一瓶頸，山特維克選擇了Visual Components的離線編程（OLP）解決方案，其核心在于在生產(chǎn)之前，于虛擬世界中構(gòu)建一個完全一致的“數(shù)字孿生”焊接工作站。虛擬驗(yàn)證，杜絕現(xiàn)場試錯。程序員現(xiàn)在可以在軟件中導(dǎo)入機(jī)器人、變位機(jī)、夾具和工件的3D模型，預(yù)先模擬并驗(yàn)證每一條焊縫的可達(dá)性。
“通過離線編程，我們可以事先測試每個焊縫的可達(dá)性，不會白白浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間?！瘪R庫斯·君圖寧說。這從根本上避免了因不可達(dá)而導(dǎo)致的現(xiàn)場程序修改與停機(jī)。
工藝標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)“一鍵復(fù)用”。面對復(fù)雜的多道焊，團(tuán)隊(duì)利用Visual Components創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)化焊接模板?！皹?biāo)準(zhǔn)化焊炬位置參數(shù)要容易得多，我們可以創(chuàng)建多道型材，并將其復(fù)制粘貼到正確的斜面或特殊形式上?！边@種方式確保了整個部件焊接質(zhì)量的高度一致性與可重復(fù)性。
協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化制造可行性。團(tuán)隊(duì)還將仿真應(yīng)用于前端規(guī)劃，通過生成焊接路徑點(diǎn)云，為夾具設(shè)計(jì)者提供精確的定位要求，確保每個焊縫都處于理想的焊接位置（PA位），實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造的高效協(xié)同。
03 量化收益：效率、質(zhì)量與利用率的全面飛躍
數(shù)字化仿真的投入，為山特維克帶來了立竿見影且可量化的回報(bào)：
編程效率革命性提升：對于最復(fù)雜的大型框架，編程周期被大幅壓縮。而對于較小的零件，離線編程在幾天內(nèi)即可完成，在機(jī)器人單元中的最終調(diào)試僅需一個工作班次，相比以往的數(shù)天或數(shù)周是質(zhì)的飛躍。
焊接質(zhì)量實(shí)現(xiàn)可控與一致：通過標(biāo)準(zhǔn)化的多道焊接模板，焊槍姿態(tài)、行走速度、層間溫度等關(guān)鍵參數(shù)得到精確控制，使得焊接質(zhì)量不再依賴于程序員個人的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性大幅提高。
機(jī)器人單元利用率最大化：機(jī)器人僅在最終驗(yàn)證程序時(shí)需要停止生產(chǎn)，絕大部分編程工作均在離線狀態(tài)下完成。這意味著生產(chǎn)線幾乎可以持續(xù)運(yùn)行，設(shè)備投資回報(bào)率顯著提升。
加速自動化升級與新產(chǎn)線部署：“當(dāng)我們構(gòu)建一個新的機(jī)器人單元時(shí)，我們可以通過Visual Components更快地完成升級過程?！?馬庫斯·君圖寧指出，這為未來的產(chǎn)能擴(kuò)張與工藝革新奠定了敏捷基礎(chǔ)。
04 未來展望：從“制造仿真”走向“仿真驅(qū)動制造”
山特維克的實(shí)踐并未止步。他們正計(jì)劃將面向制造的設(shè)計(jì)（DFM） 原則更深入地融入流程。
未來，通過利用OLP仿真產(chǎn)生的焊接可達(dá)性與工藝性數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就提供反饋，從而做出更易于自動化、可制造性更強(qiáng)的設(shè)計(jì)決策，真正實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動產(chǎn)品全生命周期優(yōu)化。
客戶證言
“通過Visual Components離線編程，我們不僅節(jié)省了時(shí)間，更獲得了對焊接質(zhì)量的確定性控制。它已成為我們提升焊接自動化水平不可或缺的核心工具?！?/span>—— 馬庫斯·君圖寧，山特維克生產(chǎn)開發(fā)工程師
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