在FABTECH 2023开启数字化新篇章

大流行病。供应链混乱。交货期长。交货日期不明。订单量急剧下降，然后又超出所有人的预期。这就是疯狂的几年。希望今年的FABTECH能开创一个稳定增长的新时代，至少在某种程度上是可预测的。

金属加工行业将继续其伟大的数字化转型。我们正处于一个快速甚至即时报价、小批量、基于套件的产品流程的时代，所有这些软件都提供了新的洞察力，以提高生产量并充分利用现有人才--即使是在一个班次中处理大量不同工作的车间。

一些新机器为制造厂提供了超乎想象的生产能力，尤其是在切割方面。熄灯作业听起来不错，但第二天早上如何处理堆积如山的零件呢？近年来，冲裁后的零件拆卸自动化技术取得了长足进步，而且由于常年存在坯料短缺问题，这种技术比以往任何时候都更具吸引力。随着更多的自动化设备进入更多的车间，自动化学习曲线和知识库的经验也在增长，这反过来又重塑了更多的金属加工职业。

前者（机器人和其他机械奇才）备受关注，但后者很可能成为行业变革的主要驱动力。

切割、折弯、移动

技术可能（如果还没有的话）推动一些重大的市场变化。如今，超高功率光纤激光器可以切割厚度超过 1 英寸的板材，而且不会产生明显的渣滓。辅助气体混合和输送的新方法使光纤激光器的切割能力不断提高。是的，千瓦数在不断增加——15kW、20kW、40kW，但真正使这种超高功率激光切割成为稳定、可重复工艺的是机器和切割头的设计。当激光可以干净利落地切割厚板而无需去毛刺时，最好的制造车间就会开始注意到这一点。

如今的激光束可以进行调整和塑形，以满足加工过程中的切割需求，其中包括易于去毛刺和向下游移动部件。无论激光切割的速度有多快，在下一道工序能够对工件进行加工之前，工件并没有“完成”切割。在下料区，一大群工人摇晃、锤击、抬起切割好的工件，然后将骨架扔进废料箱，自动切割看起来就不那么自动化了。

在这里，算法再次发挥作用，驱动激光束（以及冲床和冲床/激光复合机中的专用冲床工具）产生专用微缝和切割几何形状，以确保切割过程中工件的稳定性，同时使工件拆卸既可靠又方便。

算法还能以一定的方式驱动横梁，即使在最具挑战性的几何形状中也能提高边缘质量，在过去的几年中，狭小角落的热量积聚会导致质量问题。

我们的目标是让工件从冲裁到折弯，或者无论下一个工作点是什么，都能立即完成。能在最短时间内完成工作不再是竞争优势。生产商努力实现设备的最佳开灯时间，但客户并不是为开灯时间买单，而是为按时发货的优质产品买单。

因此，灵活性的重要性不言而喻，如今，它适用于等离子切割、氧燃气、多工序设备、水刀等每一种工艺。几乎所有企业都重新关注灵活性、转换和批量的缩小。

在成型部门，具有极高精确度的气动折弯已成为必然；而材料公差（每种规格的厚度范围、屈服强度和抗拉强度变化）则是少数几个仍未解决的问题之一。现在的关键是工作之间的快速转换，可以通过在传统压力折弯机上进行有策略的分段设置（一排冲头和模具横跨折弯机床身，能够折弯各种零件），或通过在压力折弯机、面板折弯机或折弯机上自动更换工具来实现。在许多操作中，折弯部门越接近基于成套设备的流程，零件的流动速度就越快，最终，通过率也就越高。

焊接也是如此。焊接操作能够高效生产的混合程度越高，小批量作业就能越快进入下游装配和装运阶段。在几届FABTECH展会上，与会者都亲眼目睹了机器人 "看到 "焊接工作，并根据CAD中的焊接数据开始焊接——完全不需要人工编程。

焊接机器人也增强了人工焊接部门的能力，激光焊接（包括自动焊接和人工焊接）的创新也是如此。如果激光焊接的焊缝不需要打磨、抛光或任何后期加工，零件的流动速度就会大大提高。

信息决定一切

现代精密制造厂商会“全情投入”最新、最好的设备，并配备所有的钟声和口哨声。它拥有激光切割机、冲床和多塔冲床/激光组合机床。冲床和激光机都实现了零件卸载自动化（零件从滑道送出，或直接从冲床上用夹具抓取），（夹具将零件从骨架中取出）。从这里开始，部件进入灵活的折弯技术（带自动工具更换装置的压力折弯机、面板折弯机或折叠机），然后进入焊接部门。

零件究竟应该如何流动？激光切割后究竟能自动移除多少工件？机械手是否能抓起 "小型巢穴 "的标签连接部件？还是将这些小零件送入滑道更有效，或者在切割后直接从骨架中甩出微型标签零件？哪些折弯技术有意义，为什么？什么样的工作能很好地结合在一起（也许共享共同或相似的设置），同时还能生产下游所需的产品，而不会增加过多的在制品（WIP）？哪种方式最适合手工折弯？机器人折弯？采用 ATC 技术的制动器？

就整体生产计划而言，什么是发布订单的最佳时机？计划人员可能会根据计划提前安排一些工作，以优化材料产出，但也不能太早，以免阻碍车间的零件流。

此外，整体吞吐量的一致性如何？哪些技术和培训可以使各班次的产量能力更加一致？车间通常通过自动化来促进稳定的生产。一项作业的切割和自动堆垛程序需要一定的时间。如果一项工作的程序是切割，然后手工去毛刺......那么，需要考虑的可变性就更多了。

"硬 "自动化--自动移动工件的机器、机器人和笛卡尔系统--真的是答案吗？答案往往是肯定的，主要是因为根本没有劳动力。但有时，人们可能只是没有正确的信息。这些信息可能与培训水平、流程标准化有关，也可能与只有某些人才知道如何做好某些工作有关，而没有工作指导、文件或技术的使用还无法开启这些部落知识。

这种情况助长了人工操作中的 "生产率不均衡"。这也是许多工厂选择自动化的原因。例如，他们在看到去毛刺操作时，并不会对其速度感到惊叹——一队投入工作的去毛刺工有时会超过自动化，而且他们可以在任何嵌套布局下工作——没有零件方向、切口宽度间隙或其他因素的限制，而这些因素有助于零件去除夹具实现可重复性和可靠性。

但同样，自动化是始终如一的，而手动去毛刺机往往不是。面对现实吧，花几个小时处理一大堆切割好的零件不是任何人的职业理想。

此外，没有人能够克服不断变化的演示图形。越来越多的人喜欢在电脑屏幕前工作，而越来越少的人喜欢动手操作。他们对乏味的工作深恶痛绝。

金属制造行业仍然存在某些手工作业，尤其是将作业从一个工作站转移到另一个工作站时。必须有人手动提升、堆垛、驾驶叉车或推车。当然，移动自动化正在到来——您可能会在今年的FABTECH展会上看到一些实例——但其应用尚未广泛普及。

移动自动化有助于填补工人短缺造成的空缺，但自动化本身并不能从根本上解决交付问题。邮件丢失。客户不回复问题。语音邮件无人接听。审批不通过。工作在错误的时间以错误的方式重新发布到楼层。这种延误可能会持续数天甚至数周，并在整个金属制造企业中引发连锁反应。

这就是信息流自动化发挥作用的地方，包括与客户的自动通信、客户可以上载设计文件和其他信息的门户网站、快速甚至即时报价，所有这些都从车间相互连接的数据网络中获得。当发生变化时（在金属加工中，总是会发生变化），计划会立即做出调整，工作会重新分组、重新排版，并重新优化材料产量、零件自动拆卸、压力制动器利用率和其他下游流程--所有这一切都在瞬间完成。这至少是理想状态。

人工智能进入金属制造领域

Richard Boyd是北卡罗来纳州一家专注于数字双胞胎的公司UltiSim的首席执行官，同时也是专注于人工智能（AI）的 Tanjo 公司的首席执行官。他将在今年的FABTECH上发表演讲，介绍一家制造公司如何将 ChatGPT的大型语言模型普及到生产控制环境中。

其目标是向生产系统询问："今天我应该注意什么？由此，系统将查看所有数据——正在进行的工作、历史信息和趋势、预测性维护信息以及其他众多因素——然后回答这个问题。

尽管尚未完成，但这样一个系统将代表金属加工行业的一个新方向，越来越多的人将在业务中工作，而不是在业务中工作。什么样的工作适合我们的技术和人才组合？我们在哪些方面可以轻松压倒竞争对手？我们如何才能完善流程，让车间里的每个人都能更轻松地工作？

未来的金属制造厂将注重流程，而不是持续加班加点地完成工作。制动器操作员不会忍受抬起大型工件来弯曲边缘凸缘。板材跟随器呢？特殊工具？甚至是面板弯曲机或文件夹？他们欢迎能消除繁琐工件堆叠的工件移除自动化，甚至能接管冗长、劳累的焊接工作的智能焊接机器人。而帮助管理这一切的将是万能的软件算法。

这是疯狂的几年，而今年的FABTECH是“后大流行病时代”规模最大的一届，预示着技术创新的转变。金属制造商不再从事零部件制造业务。他们从事的是信息业务——通过直观的软件和良好的商业实践来收集、分析、综合和共享信息。这就消除了未处理的在制品和返工，减少了批量，使从最初报价到最终装运的整个过程更接近于单件零件流程和最佳作业速度。这也有助于让每一位员工发挥更大的价值——考虑到长期的劳动力短缺问题，这一点十分必要。在每一个步骤中，在正确的时间充分利用正确的信息将使世界变得与众不同。