酷应用

牧野机床：自动化技术与工匠精神的完美融合

百家作者：智能制造IM 2019-01-11 14:12:58

12月14日上午，e-works第四届日本智能工厂考察团来到了位于东京的牧野机床厚木工厂。牧野机床公司始建于1937年，是全球高端铣床和加工中心的领导厂商之一。

◎文丨e-works执行主编涂彬

随着智能制造这股热潮在国内不断蔓延，越来越多的企业热衷于自动化技术的广泛应用，并将“机器换人”、“黑灯工厂”列为工厂的改进目标与方向，通过自动化技术来替代人工，力求最大限度地精简人力。但无论在怎样的时代，自动化技术也许能够实现最精准的标准化作业，替代重复的体力劳动，提升生产效率，但却永远也替代不了工匠那灵巧的双手，替代不了工匠们的思考与创新，以及他们为产品所注入的“生命”。

在日本制造企业中，匠人无处不在，他们的“倔强”和“执着”使产品拥有了更完美的细节，更吸引人的创新和更稳固的产品质量，是影响产品成败的关键。企业真正离不开的就是这批精益求精的匠心人才，这一刻我们体会得尤为深刻。

12月14日上午，e-works第四届日本智能工厂考察团来到了位于东京的牧野机床厚木工厂。牧野机床公司始建于1937年，是全球高端铣床和加工中心的领导厂商之一。

图1 牧野机床厚木工厂

厚木工厂于1967年投产，占地面积100539平方米，员工986人。在这里我们重点参观了机床的心脏-主轴部件生产、装配及检验车间。

作为机床的“心脏”，主轴是加工中心的主要组成部分之一，是保证加工效率和工件质量的关键部件。其中影响主轴部件性能的旋转精度则主要由主轴、轴承的制造和装配质量决定。在厚木工厂我们有幸现场目睹了主轴部件的加工和装配过程，深刻体会到企业应如何对自动化技术与工匠精神进行有效融合才能最大限度的保障产品质量。

图2 牧野工厂整体工厂布局

走进牧野机床厚木工厂主轴盖板生产车间，三台卧式加工中心并列呈现在眼前，中间仅由一台工业机器人高效地进行托盘的取放、工装夹具的自动供给，工件的重新装夹等复杂的作业，配合另一侧的大型立体仓库，自动完成工件，工装夹具等在工序间的传送、调运和存贮工作。整个零件的上料、加工、搬运、检测等操作过程一气呵成，无需任何人员干预即可完成，组成了一套完整的柔性制造系统（FMS）。

在没有进入车间之前，我们都很难想象这样一条生产线能够完成900多道工序，120多种零件的生产，而且生产现场仅需1名员工来负责。FMS系统是柔性制造技术中最具代表性的制造自动化系统，可以昼夜24小时连续“无人化生产”，可以实现多品种、中小批量的加工管理，能够有效减少毛坯和在制品的库存量，提高产品质量的一致性。

同时，所有机床的状态信息（如：温度）都可以在车间的看板上直观显示，一目了然，据现场工作人员介绍，这些数据都可以通过手机等移动终端进行远程查看，无需进入现场管理人员即可了解生产现场设备的工作状态。

另一条大型机床主轴头生产线同样也采用了同样的生产方式，由6台大型加工中心组成，生产130多种零件，800道工序，使用了5000多种刀具。

注重工匠精神

严苛的质量控制

与主轴盖板生产车间完全不同，在牧野机床的主轴装配车间却很少见到自动化相关设备，现场主轴的装配过程几乎都是由手工完成，工人们精湛的技能水平在这里体现得淋漓尽致。

毕竟再完美的机器人也达不到人手的灵活度，只有训练有素的技工才知道哪一部分精密零件需要怎样的安装工艺，哪一个部件需要怎样的力道进行组装，才能最终保证主轴的完美品质，因此工匠在装配精度上要远高于机器人。

为保障加工工件尺寸误差不超过1μm，除了在加工过程中自动对工件尺寸测量外，对于车间现场的环境控制也非常严格，车间常年温度保证在23±0.4℃、湿度保证在35%，而且为无尘车间。为保证温度和湿度可控，车间在不同高度的位置安装了大量的温度传感器来监控车间内温度变化，如遇温度异常会立即停机。同时为防止地面震动对加工精度带来影响，地面设计异常坚硬，而能够胜任这份工作的技工都必须通过严苛的技能培训，检验合格才能上岗作业。

如果说自动化生产讲求的是快，那这里则是慢工出细活，牧野机床技术工人装配出的主轴产品根本无需检测，其成品检测过程更多的是为了出具详细的检测报告令客户放心。牧野机床对员工的基本要求是专注、严谨，将工匠精神发挥到了极致，让产品真正拥有了“生命”，造就高质量的产品。

强大竞争力

源于前瞻性技术开发

“宜未雨而绸缪，毋临渴而掘井。”牧野机床并未因现有的技术实力而停滞不前，而是非常重视前瞻性技术的开发。为了适应日趋激烈的市场竞争，很多企业开始将柔性生产方式作为推动生产管理变革和创新的新方向，他们寄希望于找到适应力强、效率高、自动化程度高，不易被淘汰的柔性生产方式或相关智能设备，而能够实现移动作业的工业机器人就是未来的重要应用趋势之一。

为了更好的支持这种生产方式，牧野机床充分发挥自身在AGV小车上的领先技术优势，开始着手移动工业机器人产品—iAssist的开发。目前已经将库卡、发那科的协作机器人与牧野AGV小车的完美组合，实现工业机器人的自由移动作业，能高效的完成工件、托盘、刀具和电极的搬运工作。

有了协作机器人的配合，整体产品的安全性是毋容置疑的，其拥有软垫包裹的机械臂、力传感器和嵌入式安全系统，从而保障了可以与工人在共同的工作空间中进行近距离协同作业。搭配牧野的AGV小车，移动机器人无需任何辅助设施，也不用预先设定行进路径，就能够自动绕开障碍物到达指定地点。通过这种完美的组合，使其能够在白天生产过程中与工人共同完成生产作业，夜晚无人状态下也可以根据指令自行完成相关工作。

与传统机器人相比，这种移动机器人柔性好、适应性强、灵活性高，并且能够实现搬运和生产功能的集成化和自动化，可显著提升厂内物流效率，节省人力成本，未来在柔性生产运输系统中必然会占据越来越重要的地位。据现场人员介绍，目前这款产品已经开始在牧野机床生产现场进行试运行，产品成熟后将会向市场推广。

图3 牧野移动机器人iAssist

此外，牧野机床还开发出了类似苹果Siri功能的系统以实现人机对话，仅靠语音即可实现对机床的操控，还可以提供机床操作指导。通过一项项的“黑科技”，让我们看到即使是在机床这样的传统制造产业中，也同样拥有巨大的创新空间。

使用IIOT技术

为客户提供机床预修服务

无需借助工厂网络，通过设备自身4G网络即可安全地与远程服务中心连接，基于自主开发的ProNETConneX系统，服务人员可以远程查看实际控制界面，提供运维支持。同时还提供主轴诊断服务，通过主轴上的传感器采集状态信息，预测主轴故障时期，防止非计划性停机。目前除主轴以外，牧野机床已还开始着手开发其他零部件，如丝杆的预测诊断服务。

ProNETConneX远程支持可以对每个用户使用的机床建立安全的数据库，共享实时报警信息及机床状态，无需与客服进行繁琐的沟通，就可以远程在机床界面上帮助客户迅速进行机床诊断和日常保养计划。对于简单的报警，可通过远程操作缩短停机时间。因此即使机床发生问题，也可以在最短的时间内恢复运行，缩短停机时间。

其中，主轴诊断功能可以帮助用户监视主轴的状态，将主轴状态以不同的颜色（蓝、黄、红）显示在操作界面上，从而可以简易的把握主轴运行状态，及时预测通知故障时期，提前规划机床的停机时间，避免出现大批量的加工不良问题，同时还可以根据生产计划合理建立保养日程。

这些服务都是通过机床上安装的4G网络路由器来实现通信，其通信网络只能连接牧野数据中心，与工厂网络无关，即使客户工厂没有网络也可以实现设备与牧野服务中心的连接，并且每台机床都有防病毒软件，在网络安全上也有专业保障。