对于塑料加工商而言，自动化和机器人正变得越来越重要。面对劳动力短缺问题，生产商们可以从某些自动化的加工中获得至关重要的生产利润率。机器人自动化还有助于使工作场所变得更加人性化，以吸引现有的和潜在的劳动力。

事实上，研究表明，采用机器人的公司，其发展速度要比那些未采用机器人的公司快得多。不幸的是，许多公司虽然能够从机器人技术中获益，却不知道从哪里开始使用它。

一些较大型的塑料加工企业使用机器人技术已有多年，特别是用于机器看护。这些规模较大的公司产量高，因此能够获得很好的投资回报率，但另一方面，较小型的加工企业却因产量低，以及加工变数大而导致对机器人技术提出了更高的挑战性，这使他们对这项技术的应用一直进展缓慢。

(资料图)

今天，许多机器人解决方案的价格已大幅下降，自动化要比以往任何时候都更容易实现，因此，无论企业规模如何，对机器人技术应用的数量和方式都已得到了扩展。

适合采用自动化的生产过程

虽然如此，仍有许多领域采用自动化技术的时机尚未成熟，而从一开始就为使用机器人自动化寻求最佳机会，这对于获得最大化的投资回报率至关重要。

许多制造商都在为从何处开始实施自动化而绞尽脑汁。这可能是一个艰难的过程，首先需要了解制造商的需求、目前的产率以及完成生产过程的相关工作所需的工时。

最好的出发点是采用自上而下的方式来规划工厂，找出那些可以从自动化中获益最多的地方以及存在最大风险之处。

结合上述这些想法，我们归纳出自动化时机已经成熟但却经常被塑料生产商忽略的7个生产过程。

1. 原材料进料

对于那些未购买大量有轨机动车的加工商来说，树脂和添加剂通常是装在不同大小的袋子里，然后被堆放在托盘上，因此，工人们必须在码头将它们从货车上卸下，然后将托盘运到集结区。目前，虽然市场上有一些很好的自动化系统，但要自动完成对货车的卸货过程，这对于机器人来说可能存在一些困难。要实现货车卸货自动化，理想的方案是将大小、形状和重量相差无几的托盘放在一起。也就是说，针对货车和码头应用，需要作一些特殊的考虑，才能使这方面的自动化取得成功。

另一方面，将袋中的原料倒入集中供料系统中是一项非常适合机器人的工作，但现在这项工作大多由操作工人来完成（如图1所示）。他们切开袋子，然后将袋子提起放到桶上，以将袋中的塑料粒子倒入喂料系统中。如果袋子又大又重，提起过程可能需要一个龙门架或吊车。倒空袋子会产生灰尘，这会对工人带来健康隐患。可悲的是，由多功能刀片带来的伤害相对更加普遍。

图1 大多数加工商仍然严重依赖于操作工人在工厂周围运送原料

而机器人则可以很容易地自动完成开袋工作并将袋中材料倒入合适的容器中。显然，自动化能够减少对劳动力的需求，保护工人不暴露在灰尘颗粒之中。

2. 机器看护

机器看护并非一项被忽视的适合机器人的工作，实际上，它可能是加工商对机器人技术应用最常见的方式，但规模较小的企业可能会觉得投资太大、需要处理的产品种类太多以及对机器人编程的复杂性太高而不适合他们。

目前，随着技术的进步，这些障碍已被消除。在过去的10年里，机器人的成本已显著降低，人工智能的水平明显提高，允许机器人操作者处理比以往更多的变量。而且，为新一类的协作机器人编写程序就像抓住机器人的手臂然后将它移动到位一样简单。通过手动将机器人手臂摆放成一系列的姿势，可以教会机器人需要做的动作而无需编程。

因此，随着成本的降低，这种机器看护的自动化方式即使是小型企业也可以采纳（如图2所示）。在注射成型应用中，用于机器看护的最常见的机器人是XYZ三坐标的或笛卡尔类型的机械手，因为这种机器人相对简单，价格较为便宜。如果应用需要，也可以采用一台关节机器人手臂来完成更加复杂的动作。

图2 多年来，机器人一直被用来从机器上取出部件，现在，不断降低的价格和更加简单的编程使得这一选项也可为更小型的加工商所使用

3. 去除浇口和多余的材料

将塑料部件从模具中取出后，通常需要去除多余的材料，因此，旋转的锯片、剪刀或研磨机/砂光机等通常被用于去除飞边和浇口，如图3所示。

图3 去除浇口/飞边的步骤仍由人工来完成，而其自动化的时机已经成熟

这些重复的工作很适合由机器人来完成。在许多应用中，机器人手臂将部件从模具中取出后，也可以完成去飞边、去浇口工作。或者，可以由一台机器人完成机器看护和部件取出工作，由另一台机器人来去除浇口。

4. 组装

为提升部件的附加价值，成型商们可能会承揽组装操作。组装操作涉及将塑料组件组合在一起，或者在塑料部件上加入金属、橡胶或其他材料的组件以制成一个更大的组装件。显然，组装操作很容易通过机器人技术实现自动化：三坐标类型的机械手可用于快速拾取-放置操作，而SCARA机器人通常可用于小型部件的组装。

5. 检测

近年来，计算机视觉技术和人工智能取得了飞速发展，因此，曾经由人工完成的视觉检测工作现在可以实现自动化，一个典型的应用是确认多余的材料已被完全或适当地去除。例如，吹塑成型已为自动检测提供了成熟的时机，计算机视觉技术可以高精度、高重复性地完成此类检测工作。

相比之下，人工视觉检测的准确性要低得多。质量管理的先行者Joseph Juran在其撰写的《质量手册》中认为，100%的人工目视检测的准确率可能不会超过87%，相反，正确安装的计算机视觉检测系统的准确率可以接近100%。计算机视觉系统永远不会疲劳或分心，而这正是限制人工目视检测准确性的两个重要因素。

计算机视觉检测还可以测量尺寸，以及将形状（如同心度或椭圆度）与预先定义的标准进行比较。由于摄像机每秒可以拍摄100帧甚至更多的画面，因此机器人系统能以人类无法匹配的速度自动检测并去除有缺陷的部件。在快速移动的传送系统中，很难指望人能够可靠地发现缺陷，但计算机视觉检测系统却能够很容易地做到这一点。相关的例子包括检测裂纹，以及验证标签或代码是否应用正确。

当然，有一些不愿意使用计算机视觉检测的例子，比如，在外科或医疗应用中，要求按照规范采用人工目视检测，这使得制造商不愿意提出不同的建议。由于计算机视觉检测的准确性和可靠性更高, 因此解除这些顾虑只是时间问题

6. 包装和码垛

从机器上取出部件并对其进行二次处理和检测后，需要对其进行初级包装，为此，机器人技术提供了很好的解决方案。当采用机器人完成这项工作时，速度、可重复性和准确性都优于人工操作（如图4所示）。除了能将部件放入包装中之外，包装本身也可以通过自动化系统而成形。

图4 当使用机器人完成包装和码垛时，速度、可重复性和准确性都优于人工操作

为便于运输，将初级包装放入二级包装中也为使用机器人提供了机遇。一旦部件被恰当地放入二级包装中，机器人即可将这些包装码放到托盘上，然后放到货车上。

7. 内部物流

另一个适合采用自动化的成熟领域是在工厂内部运送包裹和托盘，为此，塑料部件的生产商们可以采用自动导航车（AGVs）和自主移动机器人（AMRs）。

借助AGVs和AMRs可以完成的一个典型工作流程是将货物托盘从码垛站运送到货运码头。如果适合，自主机器人可以将货物从初级包装站送到二级包装站。在进料方面，这种自动驾驶的车辆可以将送来的托盘运到卸货站，如图5所示。

图5 自主机器人可以将货物从初级包装站送到二级包装站。在进料方面，这种自动驾驶的车辆可以将送来的托盘运到卸货站

自动化已触手可及

虽然并非每一个过程都适合自动化，但机器人技术的迅猛发展已允许更多的企业使用这项技术，塑料加工商们正在受益于未来的机器人技术，而且受益的不再只是大型公司，中小型企业现在也能够从这种由自动化带来的高产率、高安全性以及对劳动力短缺问题的应对中获得益处。

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