山東水泊智能裝備股份有限公司制造的攪拌車部件焊接機器人正在工作。張思河攝（中經視覺）
從自動上料到機器人搬運、激光焊接，再到清理、碼垛，每一道工序都可以在智能生產線總控系統中進行監控。走進位于山東濟寧市梁山縣的山東水泊智能裝備股份有限公司（以下稱“水泊智能”）的生產車間，智能制造生產線讓人眼前一亮。
“我們自主研發出焊縫跟蹤裝置，無需人工定位，就可在焊縫大幅度偏差的情況下進行實時連續跟蹤，利用積累的信息進行全方位自動焊接。”水泊智能總經理劉帥介紹，2022年5月，作為一家專用車配套裝備生產企業，公司入選工信部公布的第三批專精特新“小巨人”企業名單。
推動技術創新
伴隨汽車運輸工具逐步普及，為汽車生產全掛車、半掛車的專用車企業不斷涌現。“隨著產業不斷發展，這些企業迫切需要專業的配套設備。”劉帥說，“2004年，我們成立了山東水泊焊割設備制造有限公司（以下稱‘水泊焊割’），為專用車企業提供設備服務，這就是水泊智能的前身。”
成立以來，水泊焊割持續推進技術創新。針對半掛車大梁手工焊接質量和效果不穩定的情況，公司利用電機和仿形技術，實現焊槍對焊縫的準確識別；利用氣動旋轉原理，實現收放料機構與焊縫完全重合。“2000年，公司自主研發的龍門焊問世，實現了變截面汽車大梁的自動化焊接，效率較傳統工藝提高10倍以上。”公司技術總工申偉說，依靠新技術，水泊焊割的設備逐漸進入全國市場。
隨著激烈的市場競爭，公司生產的單臺（套）設備占用人工多、效率和產能有限的局限性逐漸顯現，生產線類的產品成為當時提高產能、減少人工的行業新趨勢。2008年，水泊焊割研發出大型罐體制造自動化生產線，在不規則三維曲面的焊接成型領域實現了重大突破，相當于給設備安上了“眼睛”。通過操控界面，可實時監控設備焊接效果和質量，減少了人工干預帶來的影響，保證了生產的安全可靠。
尋求轉型升級
隨著智能化制造的蓬勃發展，水泊焊割開始尋求向智能化方向轉型升級，工業機器人集成系統及焊接機器人成為公司發展的新方向。2022年，公司更名為山東水泊智能裝備股份有限公司，此后在智能化方向上積極創新升級，力爭實現從制造到智造的轉型。
其實早在2010年，公司就已經開始布局工業機器人的開發與應用。“當時，專用車行業整體人工成本上升，人們對行業安全性、智能化的預期也越來越高。”劉帥說，工業機器人作為多功能、多自由度的設備和系統，通過重復編程和自動控制，結合制造主機或生產線，可形成單機或多機自動化系統，進而實現搬運、焊接、裝配等生產操作。
經過不斷研發，公司先后開發了制造欄板、廂板、自卸車及集裝箱產線的焊接、搬運機器人，為生產工藝提供人性化、綠色化的技術服務和配套環保防護，并通過設計上的改良和優化，避免了工人在爬高俯低的操作中可能產生的安全隱患，也降低了焊接過程中產生的煙塵污染。
“我們針對人工焊接耗時長、效率低的問題，研發了集裝箱焊接生產線、攪拌車智能生產線、鋁合金廂式車智能生產線等定制化、柔性化、模塊化產線。”水泊智能技術部部長鄧祥祥介紹。公司為一家港航裝備產業園提供的“集裝箱焊接生產線”，可以實現單班生產集裝箱50臺，每臺集裝箱生產時間僅需6分鐘至8分鐘。整條焊裝線約70個工位，60%的工位均采用專機自動焊接，專業自動化程度較高，使得員工減少了40%。
隨著5G網絡持續發展，水泊智能還搭建起5G云化AGV小車（自動導引運輸車）、無人焊接機器人等應用場景，可實現智能控制和數據采集。走進水泊智能的智能工廠，看不見忙碌工作的工人，只有焊接、抓舉、組裝等工業機器人在生產線上“各司其職”。水泊智能研發部部長石繼超告訴記者，隨著近幾年識別技術水平的發展進步，立體倉儲與AGV小車已成為公司智能工廠的“標配”。
山東水泊智能裝備股份有限公司工程師正在調試焊接機器人。劉云龍攝（中經視覺）
開展產學研合作
近年來，水泊智能一方面繼續追蹤專用車行業智能化發展，緊盯生產技術及工藝，持續保持創新動能；另一方面加大市場開拓力度，引進高精尖人才，持續推進產學研合作。
“專用廂式汽車具有相對獨立、防雨、防塵和節能等優點。但過去焊接多為人工，焊接質量不高，使得車廂質量難以保證，同時還存在生產環境差、勞動強度大等問題。”申偉說，針對這些問題，公司與山東交通學院合作推進汽車貨廂全自動智能化總成生產線項目，通過建立多機智能協同控制方案，解決生產過程中的問題，提高系統安全性。同時，公司針對各生產現場的不同情況，設計了重載AGV機器人原地360度旋轉及前后行走控制方案，可自適應生產車間的復雜路況。通過增加生產線柔性，改進工件定位方法，不斷改善生產線規劃、物流配送和資源調度等，優化整個智能化生產線，使得生產制造能力不斷提升，生產環境持續改善，并大大降低能耗和生產成本。目前，該項目產品已實現成功轉化，并銷售到多家專用車生產企業，為公司帶來更多收益。
2022年3月，公司與華中科技大學達成產學研合作協議，合作成立“智能焊接裝備技術聯合實驗室”。實驗室以專用汽車核心焊接工藝智能裝備為突破口，打造專用汽車領域智能焊接數據中心以及“人工智能+工業互聯網”研發基地，帶動地方專用汽車產業化升級。
“針對行業內焊接全過程智能診斷系統的不連貫性，產學研合作充分發揮校企雙方各自的科研優勢、技術優勢、人才優勢，共同攻克技術難關，形成科研成果，解決行業技術痛點，實現了科技成果的轉化。”申偉說。
水泊智能采取“引進來、走出去”的方式，先后與多所高校和科研院所形成產學研用戰略合作聯盟，并建成山東省工程技術研究中心等4個研發平臺。目前，公司獲得國家授權專利101項，其中，發明專利36項。
“我們將發揮智能工廠、智能機器人、機器人深度應用自主研發優勢，實現從裝備設計、項目管控、車間建造到廠區管理的智能化全流程覆蓋，為專用車制造裝上‘智慧大腦’。”劉帥說。 （經濟日報記者 王金虎）
