工業(yè)4.0時(shí)代鈑金柔性折彎技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

文/薩瓦尼尼國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司

1963年，意大利著名工程師薩瓦尼尼先生創(chuàng)立了薩瓦尼尼集團(tuán)，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，薩瓦尼尼已成為全球鈑金柔性加工技術(shù)的典范，可以根據(jù)客戶(hù)需求提供可靠并創(chuàng)新的柔性生產(chǎn)解決方案。目前，薩瓦尼尼在全球擁有5個(gè)生產(chǎn)基地、1750名員工以及超過(guò)7000臺(tái)的已安裝設(shè)備。意大利薩瓦尼尼集團(tuán)鳥(niǎo)瞰圖如圖1所示。

作為鈑金柔性加工領(lǐng)域的“種子選手”，薩瓦尼尼的多邊折彎中心集柔性、高性能、智能化和自動(dòng)化為一體，針對(duì)不同的生產(chǎn)需求推出了P1、P2、P4、PX等多種型號(hào)，可用于加工不同長(zhǎng)度、高度、厚度的板材，其中功能最為強(qiáng)大的P4多邊折彎中心，更是擁有6種型號(hào)，可以加工最大厚度為3.2mm的金屬板材。薩瓦尼尼的多邊折彎中心因其高效的加工技術(shù)和獨(dú)特的解決方案，已經(jīng)應(yīng)用到電氣開(kāi)關(guān)柜、電梯、建材、辦公家具、廚房設(shè)備、工具箱柜、鈑金分包、暖通空調(diào)、通訊機(jī)箱機(jī)柜、防盜門(mén)、防火門(mén)、商用冰箱冰柜、超市貨架、照明電氣、汽車(chē)烤漆房、農(nóng)業(yè)機(jī)械、畜牧養(yǎng)殖設(shè)備等近160個(gè)行業(yè)，幫助多家企業(yè)成功轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)，是高端鈑金加工設(shè)備的不二之選。

如今工業(yè)發(fā)展已經(jīng)步入4.0時(shí)代，也就是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的智能化時(shí)代，薩瓦尼尼工業(yè)4.0技術(shù)如圖2所示。在新時(shí)代下，對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)而言，一方面，其接收的客戶(hù)訂單逐漸趨于高質(zhì)量、多品種、小批量；另一方面，隨著企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品價(jià)格變低和交貨期限變短也成為了一種必然的趨勢(shì)。而從生產(chǎn)的角度來(lái)看，除去上升的材料成本，企業(yè)還需為了適應(yīng)市場(chǎng)需要投入更多資金去采購(gòu)更多機(jī)器和提高人工成本來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。如此一來(lái)，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與日益提升的生產(chǎn)成本構(gòu)成了企業(yè)發(fā)展的主要矛盾，企業(yè)的利潤(rùn)一減再減。

圖2 薩瓦尼尼工業(yè)4.0技術(shù)

在這種情況下，如何控制企業(yè)自身的生產(chǎn)成本、如何適應(yīng)新時(shí)代的生產(chǎn)需求，成為了當(dāng)下傳統(tǒng)企業(yè)共同面臨的問(wèn)題。而這樣的問(wèn)題也在不斷表明，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已經(jīng)不適用于現(xiàn)在的生產(chǎn)狀況，因此，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，向智能化轉(zhuǎn)型，對(duì)于企業(yè)而言已迫在眉睫。那么，在鈑金的折彎技術(shù)上，企業(yè)應(yīng)該聚焦哪幾個(gè)戰(zhàn)略方向呢？

智能化與自適應(yīng)

近年來(lái)，由于各類(lèi)市場(chǎng)原因，原材料價(jià)格不斷攀升，帶來(lái)的直接結(jié)果就是產(chǎn)品利潤(rùn)的壓縮。這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，那么，如何在原材料提升的前提下控制加工產(chǎn)品的成本，保持利潤(rùn)率呢？最直觀的想法就是從品控著手，即降低廢品率，減少原材料浪費(fèi)，從根本上節(jié)約成本。但是隨即而來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題則是品控的高低取決于生產(chǎn)設(shè)備的性能，如果設(shè)備的折彎質(zhì)量不穩(wěn)定，那么品控也就無(wú)從談起。

要解決這個(gè)問(wèn)題，就需要設(shè)備通過(guò)智能化和自適應(yīng)技術(shù)來(lái)保證第一件產(chǎn)品質(zhì)量和第一萬(wàn)件產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)一致。薩瓦尼尼多邊折彎中心給出的答案就是板材特性補(bǔ)償技術(shù)MAC 3.0，如圖3所示。

圖3 板材特性補(bǔ)償技術(shù)MAC 3.0

眾所周知，不同材料的板材擁有不同的特性，并且因?yàn)樯a(chǎn)工藝的原因，即使是同一批板材，每一塊材料的特性都可能會(huì)有差異，這也是使用傳統(tǒng)折彎?rùn)C(jī)難以維持品控的原因。而薩瓦尼尼獨(dú)有的板材特性補(bǔ)償技術(shù)MAC 3.0可在折彎過(guò)程中檢測(cè)板材特性與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)值之間的差異，并相應(yīng)調(diào)整折彎模具和機(jī)械手的動(dòng)作，做出相應(yīng)的補(bǔ)償，使得第一件產(chǎn)品即為成品，保證了質(zhì)量的一致性。這樣既可以保證產(chǎn)品精確性，消除因產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)或是來(lái)回調(diào)試產(chǎn)品而造成的原材料損耗；同時(shí)因?yàn)榫鹊奶岣?，產(chǎn)品的可制造范圍也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，企業(yè)也可以接收更高端的訂單，其產(chǎn)品附加值也將大大上升。由此，企業(yè)所面臨的這一難題也能得以解決。

柔性化和高效率

新時(shí)代下，由于市場(chǎng)需求的變化，客戶(hù)的訂單由以往的大批量單一品種變?yōu)樾∨俊⒍嗥贩N，在這種情況下企業(yè)的生產(chǎn)模式也相應(yīng)地發(fā)生改變。因?yàn)榕孔冃⊥馕吨回浧谧兌?，而多品種則要求企業(yè)不斷地進(jìn)行生產(chǎn)轉(zhuǎn)換。

對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)而言，這兩者往往是無(wú)法兼顧的。因?yàn)槎喾N產(chǎn)品的生產(chǎn)往往意味著需要定制多種不同的模具，而在產(chǎn)品轉(zhuǎn)換過(guò)程中則需要工人進(jìn)行手動(dòng)換模，并且針對(duì)不同尺寸的產(chǎn)品，可能需要多個(gè)工人進(jìn)行操作，這樣便無(wú)法保證交貨期，同樣，因?yàn)樾枰度氪罅康拈_(kāi)模和人工成本，利潤(rùn)也會(huì)大大降低。因此設(shè)備的柔性化和高效率成為了重中之重。

要想解決這樣的問(wèn)題，就需要柔性化和高效率的設(shè)備，而這正是薩瓦尼尼多邊折彎中心的核心能力之一。薩瓦尼尼多邊折彎中心配備了通用的萬(wàn)能折彎模具以及自動(dòng)上壓料器調(diào)整裝置ABA，如圖4所示，可以在折彎不同形狀的工件時(shí)實(shí)現(xiàn)“0”秒自動(dòng)換模，其柔性的生產(chǎn)模式完美解決了產(chǎn)品多樣化的問(wèn)題，在產(chǎn)品轉(zhuǎn)換中無(wú)需停機(jī)，以不變應(yīng)萬(wàn)變。同時(shí)在復(fù)雜的或是需要成套生產(chǎn)的產(chǎn)品折彎過(guò)程中，也不再需要中途更換模具或調(diào)整設(shè)備。在薩瓦尼尼柔性折彎中心的加持下，大大節(jié)約了模具和人工成本，節(jié)省了換模和設(shè)置時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)解決小批量、多品種訂單。

圖4 全系多邊折彎中心ABA裝置

自動(dòng)化和少人化

談到提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)約人工成本，繞不過(guò)的一點(diǎn)就是生產(chǎn)過(guò)程中減少人工干預(yù)，即自動(dòng)化。薩瓦尼尼多邊折彎中心配備了自動(dòng)機(jī)械手，在折彎加工過(guò)程中，機(jī)械手可以自動(dòng)快速地控制板材的所有運(yùn)動(dòng)，操作人員僅需對(duì)沖剪好的板材進(jìn)行上下料。而PX和P2所配備的機(jī)器人接口可以讓多邊折彎中心與機(jī)器人連接，讓上下料的過(guò)程也成為全自動(dòng)，如圖5所示。

圖5 多邊折彎中心集成機(jī)器人上下料

同時(shí)薩瓦尼尼多邊折彎中心擁有單次且易控的對(duì)中工藝，采用數(shù)控定位裝置對(duì)板材進(jìn)行自動(dòng)定位，實(shí)現(xiàn)一次定位自動(dòng)完成多邊折彎，縮減折彎循環(huán)時(shí)間，并有機(jī)械擋塊進(jìn)一步保證定位準(zhǔn)確性，將板材剪切誤差控制在第一道彎邊上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高成品率。

這樣，不僅可以減少折彎工序的人工成本，而且還能將人為因素對(duì)折彎質(zhì)量的干預(yù)降到最低。相比傳統(tǒng)折彎工藝，薩瓦尼尼多邊折彎中心不僅減少了人工成本，更帶來(lái)了產(chǎn)品的高質(zhì)量。

與眾不同的折彎工藝

節(jié)省原材料、節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間以及降低人工成本對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是非常重要的，然而僅是“節(jié)流”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，如何“開(kāi)源”，如何通過(guò)自身優(yōu)勢(shì)及差異化競(jìng)爭(zhēng)占領(lǐng)市場(chǎng)份額，這同樣是企業(yè)保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力必須要思考的問(wèn)題。

薩瓦尼尼多邊折彎中心就是企業(yè)提升自身優(yōu)勢(shì)并打造出差異化產(chǎn)品的最好手段。薩瓦尼尼多邊折彎中心的所有控制系統(tǒng)均為自行研發(fā)，配備獨(dú)有的折彎公式，可以實(shí)時(shí)控制折彎刀的行程和加速度，不僅能夠有效保證成品的高精度、可重復(fù)性，而且還能進(jìn)行精密復(fù)雜的折彎動(dòng)作，并可以做出傳統(tǒng)設(shè)備無(wú)法折彎的特殊幾何形狀，如圖6所示。

圖6 獨(dú)特的折彎刀運(yùn)動(dòng)模式

在結(jié)合薩瓦尼尼多邊折彎中心自身高精度、高一致性的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以對(duì)其原本的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改良和創(chuàng)新。如薩瓦尼尼此前曾為暖通空調(diào)客戶(hù)設(shè)計(jì)改良過(guò)搭扣式鈑金連接方案，該方案基于薩瓦尼尼多邊折彎中心特殊的折彎動(dòng)作，通過(guò)金屬自身特性折彎出能夠自鎖的獨(dú)特工件結(jié)構(gòu)，可以幫助用戶(hù)省去原本工藝中的焊接、打磨、拉鉚等一系列工序，也避免了這些工序可能產(chǎn)生的問(wèn)題和成本。

顯然，在經(jīng)過(guò)薩瓦尼尼精妙的折彎技術(shù)改良過(guò)后的產(chǎn)品，其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)可以明顯區(qū)別于同類(lèi)產(chǎn)品。企業(yè)在這樣的新產(chǎn)品加持下，也能夠不斷開(kāi)創(chuàng)市場(chǎng)新局面。

智能化軟件與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

在工業(yè)3.0時(shí)代，高速成長(zhǎng)的信息化技術(shù)為人們的工作和生活帶來(lái)了巨大的便利。因此，如果對(duì)于信息化技術(shù)進(jìn)行有效利用，將之與工業(yè)生產(chǎn)有效結(jié)合起來(lái)，也必然會(huì)為生產(chǎn)帶來(lái)巨大的便利性。

薩瓦尼尼正是這樣一個(gè)始終致力于以創(chuàng)新技術(shù)提升生產(chǎn)效率的企業(yè)。對(duì)于工業(yè)4.0，薩瓦尼尼邁出的一大步就是設(shè)計(jì)研發(fā)了STREAM和LINKS軟件，如圖7所示。

圖7 智能化自研軟件

STREAM作為薩瓦尼尼的智能編程軟件，設(shè)計(jì)的初衷之一便是簡(jiǎn)單易上手，僅需導(dǎo)入3D模型圖紙，在抓取之后便可以進(jìn)行自動(dòng)展開(kāi)和工件編譯并生成折彎程序。STREAM也可以模擬實(shí)時(shí)折彎過(guò)程并支持任意切換視角。在模擬過(guò)程中，編程人員可以確認(rèn)折彎效果是否正確，折彎時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生碰撞、干涉等問(wèn)題，相應(yīng)地減少了廢品率。同時(shí)，STREAM針對(duì)同類(lèi)結(jié)構(gòu)工件引入了參數(shù)化編程，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，同類(lèi)型產(chǎn)品只需修改變量參數(shù)就可以快速生成程序，完成折彎的快速轉(zhuǎn)換。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面，薩瓦尼尼提出了LINKS解決方案。LINKS可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)情況并進(jìn)行設(shè)備綜合效率OEE分析，如在設(shè)備工作狀態(tài)界面，可以查看設(shè)備當(dāng)天的工作詳情，了解設(shè)備實(shí)際工作時(shí)間，更易于管理者找到生產(chǎn)效率瓶頸，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，LINKS也支持遠(yuǎn)程診斷，避免因各種原因?qū)е碌耐C(jī)隱患，達(dá)到為設(shè)備“治未病”的效果。

有了STREAM和LINKS的幫助，企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)的計(jì)劃實(shí)施與科學(xué)管理有了更清晰和全面的把控，能夠更好地對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行利用，達(dá)到更高的企業(yè)效率和收益。

模塊化定制升級(jí)

一些用戶(hù)在采購(gòu)設(shè)備時(shí)，不一定在初期就能夠規(guī)劃完所有的工藝設(shè)備和配置，行業(yè)中常常能見(jiàn)到用戶(hù)在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模后，需要升級(jí)設(shè)備和配置，重新對(duì)車(chē)間進(jìn)行布置等情況。傳統(tǒng)設(shè)備的配置往往是固定死的，無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)持續(xù)提高的生產(chǎn)要求，這時(shí)薩瓦尼尼設(shè)備模塊化的特點(diǎn)就體現(xiàn)出了其價(jià)值所在。薩瓦尼尼基于模塊化定制的解決方案，如圖8所示，為不同的用戶(hù)打造獨(dú)一無(wú)二的鈑金柔性生產(chǎn)方案，以適應(yīng)每個(gè)客戶(hù)不同的生產(chǎn)要求。同時(shí)在用戶(hù)的生產(chǎn)需求變化后，依舊可以用最少的成本完成生產(chǎn)工藝的提升。

圖8 模塊化定制系統(tǒng)

以多邊折彎中心為例，薩瓦尼尼可以提供多種模塊化配置，如安裝CLA輔助折彎刀裝置，可以完成短于整板長(zhǎng)度的折彎；T/P裝置能夠自動(dòng)快速地在自動(dòng)上壓料器下方進(jìn)出，可以處理狹長(zhǎng)鈑金件的折彎以及管狀、圓弧狀等特殊形狀工件的輔助折彎。另外在外部配置方面，薩瓦尼尼也可以根據(jù)企業(yè)的不同需求，實(shí)現(xiàn)高度定制化，如在用戶(hù)業(yè)務(wù)擴(kuò)大后需要打造“熄燈工廠(chǎng)”時(shí)，薩瓦尼尼設(shè)備可以加裝MV、MD等自動(dòng)化料庫(kù)，形成上下料的自動(dòng)化；而S4、S1等沖剪/沖激復(fù)合中心也可與P4多邊折彎中心相連接，組成鈑金柔性生產(chǎn)線(xiàn)等。模塊化定制的方案滿(mǎn)足了企業(yè)不同的生產(chǎn)需求，以及對(duì)工廠(chǎng)生產(chǎn)升級(jí)的需要，并幫助企業(yè)在實(shí)現(xiàn)JIT準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、LEAN精益化生產(chǎn)等方面更進(jìn)一步。

薩瓦尼尼從創(chuàng)立伊始一直致力于前沿折彎技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，并不斷地將新時(shí)代的產(chǎn)物與自身折彎設(shè)備有機(jī)結(jié)合在一起。相信在未來(lái)，薩瓦尼尼也會(huì)以更加嶄新的技術(shù)引領(lǐng)全球鈑金加工行業(yè)更上一層樓。