水泊焊割研發的新一代自卸車智能焊接機器人工作站
專用車、工業機器人,兩個頗有違和感的行業,如今在濟寧梁山做得風生水起。成立18年的山東水泊焊割設備制造有限公司(以下簡稱水泊焊割),不僅異軍突起,而且成為行業翹楚,其專用車欄板智能焊接生產線在國內市場占有率連續三年第一。除了水泊焊割,珞石(山東)智能科技有限公司、山東天河科技股份有限公司也是專精特新“小巨人”企業。濟寧的機器人產業起步不算早,但在傳統制造業轉型升級過程中表現頗為亮眼,去年在工業新產品類別中,濟寧市工業機器人產業增加值增長177%。
起步“紅海” 跨入“藍海”
起步不算早,不代表沒有后發優勢。水泊焊割就是這樣的例子。
水泊焊割董事長劉憲福原為一名教師，在體制內工作多年后,于1996年“下海”創業。2004年,劉憲福帶隊研制專焊汽車大梁用的門式縱梁焊接機,取得成功；2005年,數控切割機在他手下誕生、罐體封頭旋邊機開發成功；2008年，水泊焊割率先立項機器人開發,將自動化、智能化焊接設備作為主要發展方向，開發出異形罐體環縫自動焊接機器人，采用先進的電腦控制技術、PLC可編程控制技術、微電子及變頻技術,實現環縫焊接一次成型。目前，該設備入選國家火炬計劃項目，榮獲省級科學技術獎,在國內專用車領域市場占有率達到95％以上。
2008年之后,整體人工成本上升,環保要求提高,人們對于機器人行業的預期也越來越高。2010年,資本開始青睞機器人這個新興行業,也進一步加快了工業機器人的發展。通過數年持續研發和技術積累,水泊焊割共開發出異形罐體環縫自動焊接機、波紋板激光自動跟蹤自動焊等28個系列96種智能焊割設備,以及龍門式焊接機器人、懸壁式焊接機器人、智能焊接機器人等產品,成為專用車產業升級的“加推器”。
按需來定 終為客戶用
工業領域的各類機器人，通過系統集成，形成商業化、大規模應用,技術壁壘高、議價能力強,市場優勢遠遠大于機器人本體。這是智能制造的直觀體現。事實上，得益于科技創新的發展,傳統工業留給我們的刻板印象已經不再,勞動力從事高強度、密集型工作的生產場景正在逐步消退,許多傳統制造業實現自動化、智能化的轉型升級。
2018年，山東鑫能能源設備制造有限公司向水泊焊割認購一條鋁合金廂式車智能化生產線，對方要求生產效率高、產量大、工作人員少。跟企業溝通交流后，研發人員破解工藝流程，設計出一條17臺專用機器人的生產線。
“就單臺設備來說，技術含量不是很高，但把多個專用機器人的工藝整合成一條生產線,生產效率就提升上來了。”水泊焊割電器總工申偉介紹，這條智能化生產線上線前，100多名員工每天僅能下線兩輛廂式車。如今,30余名員工與17臺水泊焊割智能焊接機器人協同合作，每天可以下線8輛廂式車。
“企業要生存下去,肯定得適應市場變化。因此,我們逐漸形成一個傳統，也可以說是一個強項,那就是根據客戶實際需求來調整焊接設備，根據客戶生產的產品,來定做適合他們的專用設備。”水泊焊割總經理劉帥介紹，機器人產業鏈分為上游、中游和下游。其中上游生產核心零部件，中游是機器人本體生產商，下游是系統集成商,針對特定機器人為終端客戶提供應用解決方案。因為機器人裸機是不能完成任何工作的，需要通過系統集成之后,才能為終端客戶所用。機器人也得“因崗設機”，把標準機器人加工改造成能適應特定崗位的機器人。工業機器人系統集成是機器人商業化、大規模普及的關鍵。
靠著技術創新，水泊焊割潛心研發工業機器人系統集成解決方案，為終端客戶輸送了專用車欄板智能制造生產線、車轎自動生產線、攪拌罐自動生產線等多條專用車生產線。其中專用車欄板智能焊接生產線在國內市場占有率連續三年第一。
如果不創新 就會被淘汰
2021年,水泊焊割被工信部確定為國家級專精特新“小巨人”企業。“國家鼓勵專精特新，鼓勵中小企業在細分市場做強、做大，這一點我認為是非常正確的。”在劉帥看來,術業專攻是專精特新“小巨人”企業很重要的特性。
采訪中，劉帥多次強調創新的重要性。他一直堅信，在提升專用車產業智能化水平進程中，要大膽嘗試一些新技術的應用。
時間回到2016年，劉帥從父親劉憲福手中接過企業，機械工程專業出身的他在國外留學時積累了豐富的知識儲備，但也看到國內專用車領域智能制造的痛點。“當時,國內常見的焊接機器人都是以點觸傳感技術為主，例如一個構件有8條焊縫,機器人需要通過點觸來確定焊縫位置，每條焊縫大約需要15秒，遠不能提升生產效率。”如何讓機器人像人一樣具有精確的感知能力，就成為他和公司研發人員的努力方向。
抱著不創新就會被淘汰的緊迫感，劉帥引進加拿大賽融激光技術，將點觸傳感技術升級為視覺傳感技術。2020年，又成功研發出3D空間立體識別傳感焊接機器人。他透露，新一代智能焊接機器人采用當代較先進的運動控制技術、點云深度學習算法、圖形軌跡采集系統、工業計算機控制等技術，配備圖形軌跡運動控制系統，實現焊縫的自動跟蹤和全方位焊接。“在提升產品質量的同時,能代替勞動強度過高的焊接工位和搬運工位，可提升25%的生產效率，節約三分之二的人工成本。”
技術創新方面，除了3D空間立體識別傳感焊接機器人，物流運輸領域的市場突破也讓劉帥倍感驕傲。“盡管在專用車生產階段實現了智能化與全自動化，但要把幾十乃至上千公斤重的部件搬至生產車間仍是不小的工程。”劉帥說，在專用車部件物流運輸環節，水泊焊割研發了載重量5噸—20噸的AGV，動力結構、核心算法、調度系統等核心技術實現自主研發。
山東華力機電有限公司是2019年山東瞪羚企業，企業對創新也感同身受。其旗下的山東西曼克技術有限公司總經理郭東進表示，公司注重“軟硬兼施”，在控制系統軟件方面也實現突破。四向穿梭車控制系統軟件，激光導航機器人路徑規則自主導航實現定位精度2厘米以內；15噸AGV導航定位,重載全向關鍵技術軟件開發、物流競價系統、生產管理系統均已上線。從2021年的軟件開發工作上看,占了整體創新項目的70%以上。
借智建平臺 培產業沃土
在機器人產業蓬勃發展的背后，他們不是一個人在戰斗。
梁山當地高校資源匱乏，工業機器人產業發展邁向“高、精、尖”,缺乏人才支撐。缺人才不等于沒人才，外聯借智成為其突破口。今年3月初，水泊焊割與華中科技大學合作成立“智能焊接技術與裝備聯合實驗室”，以專用車核心焊接工藝智能裝備為突破口，發掘“AI+工業互聯網”新勢能，依托水泊焊割優異的機器人集成以及產線設計技術基礎，在梁山建立全國首個專用車領域“人工智能+工業互聯網”研發基地，帶動地方專用車“數+智”產業化升級、智能制造與工業互聯網發展和人才培養。不僅如此，去年山東水泊焊割職業技能技術培訓學校掛牌，搭建起新的校企合作平臺。
不只是水泊焊割，山東天河科技股份有限公司也格外重視外聯借智。“去年,我們與中國礦業大學、西安科技大學合作研發ZYWL-4000Y防沖鉆孔機器人，能夠實現沖擊危險區鉆孔設備操作無人化和沖擊危險程度實時評估，有效解決了人機分離和提高鉆機效率等問題。”山東天河科技股份有限公司董事長田勝利表示，目前公司在國內整機占有率雖然不高，但在細分領域鉆錨技術上占據國內90％以上的市場。
劉帥表示，公司注重研發能力的提升，每年約投入2000萬元研發資金。截至目前,公司承擔國家及省市級研究課題18項，建設有山東省企業技術中心、山東省專用車裝備工程技術研究中心，山東省工業設計中心,山東省自動化焊割實驗室。今后將繼續深耕機器人應用,以品牌優勢助推市場擴張，加快專用車產業轉型升級,朝數字化、智能化生產方向邁進。
濟寧市也在不斷健全產業發展體系，在鄒城機器人產業園，依托正方智能機器人管理運營平臺，整合國家機器人檢驗檢測中心和山東省智能機器人應用技術研究院兩大支撐平臺及政策、人才、金融、公共服務、應用推廣等平臺資源,不斷厚植機器人產業發展“沃土”。通過這三大平臺,為創新團隊和入園企業提供精準的公共服務，發揮園區的創業孵化功能，形成“專業園區+公共平臺+定向政策”的機器人產業培育發展模式。
在全國競爭中找準“濟寧賽道”
機器人產業蓬勃發展，正極大地改變著制造業的生產方式，成為我國經濟增長的新動能之一。《“十四五”機器人產業發展規劃》提出，到2025年我國將成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地。
近年來,濟寧堅定不移推動新舊動能轉換，把高端裝備制造產業尤其是機器人產業作為引領經濟轉型的支柱產業來培植。以提高機器人高端產品供給能力為發展方向，鼓勵企業向產業鏈高端延伸，引導電機、精密傳動、機械加工等部分企業向機器人關鍵零部件產業轉型。目前,全市現有機器人產業有關企業31家，涉及機器人整機、機器人零部件、機器人系統集成等各個環節，形成覆蓋一產、二產、三產，涵蓋本體研發制造、系統集成應用、工業機器人、特種機器人、服務機器人等多個領域的機器人產業發展格局。2021年實現營業收入19.3億元。
梁山的專用車產業是大規模、高聚集度的產業集群。隨著國家《中國制造2025》戰略的實施，智能化創新成為專用車產業發展和產業鏈升級的趨勢。“從一般意義上說,工業機器人在降低成本、提升效率、保證一致性等方面具有突出作用,可助力制造業在‘量’和‘質’上的提升。”梁山縣產業研究院院長劉偉說。
如何在全國競爭中找準“濟寧賽道”?濟寧市工業和信息化局副局長、市制造強市建設指揮部辦公室副主任李家亮表示,“十四五”期間,濟寧將尋找細分領域，以提高機器人高端產品供給能力為發展方向，鼓勵本地企業向產業鏈高端延伸,引導電機、精密傳動、機械加工等部分企業向機器人關鍵零部件產業轉型,壯大存量；繼續招引國內外知名機器人企業落地,提升增量,增強產業競爭合力。同時,在項目落地、園區配套等方面,全力給予要素支撐，為機器人產業研發和應用提供五星級服務，助力機器人產業實現快速度、高質量發展。
轉自齊魯晚報
