工业机器人作为拥有精确计算、关节运动、视觉识别等诸多功能为一体并应用于工业领域的制造设备，天然地是数字工厂中的应用主力设备。

　　2014年，是中国机器人普及发展的元年。智能制造领域中机器人的应用并不是简单的机器换人，它会给生产形态、制造方式带来巨大的变化。以前传统的制造方式也必须要适应新的机器人应用发展趋势，逐步过渡到智能制造、智慧工厂、数字工厂的全新制造平台。同时，随着技术的不断发展，工业机器人在功能、性能、成本等各方面，完全可以承担起支撑这种制造模式变革的使命。

　　应用现状与发展趋势

　　机器人在数字工厂中的应用是与企业的整个MES层乃至更广泛含义的信息化紧紧联系在一起的。目前，国内一般制造企业还无法达到这一程度。它们中的机器人应用大多是孤立的，其应用领域主要还在焊接、打磨、喷涂、搬运等工序，尚未达到以数字化为支撑的程度，仅孤立于单一设备上的应用，并没有与企业整个信息化应用联系在一起，尚未达到数字工厂的要求。

　　在国内能称得上“数字工厂”或“数字车间”等新型制造平台系统的，主要集中在汽车制造领域。而汽车行业中，外企与合资企业的数字化程度比较高。通过MES(制造执行系统)，把及上游环节的ERP生产管理系统及下游环节的设备一些系统串联起，这是数字工厂主要实现形式。现在汽车企业的数字工厂，已经基本实现接订单生产。现在汽车厂接到的订单都是小批量、多品种的。含有不同的型号、规格、颜色的汽车订单，同时通过ERP下到系统里去，经系统自动分析处理后，分配到供应部门、设备部门和生产管理部门。然后，系统把相应的零部件、元器件、工具都根据生产安排按时送配到每个工位上。

　　汽车从车身的焊接一直到最终的整车组装整个过程中，不同型号、不同规格、不同颜色的车在同一条生产线可以同时生产。目前，汽车制造企业可以这种生产模式进行生产。这种模式已经符合数字工厂的基本要求。它能把设备上的每个生产数据记录下来，归入到ERP中去，形成一个完整的生产及设备的报告，其中每台车的每一个零部件信息都被记录到系统中去，从而实现全程可追溯。之后，每辆车的每个零部件出现问题后，可以通过这些零部件上的信息编码，利用系统可以即刻找到问题源：零部件是谁供应的，在哪个地方出现问题，由谁安装的，所有信息一清二楚。

　　在汽车企业的数字工厂中离不开机器人的应用，它主要完成两项工作：车身焊接和喷涂。部分的零件组装和检测也会用到机器人，但是使用规模、数量和程度不如前两者。国内的汽车企业在组装环装方面基本靠人来完成，并没有做到大规模的由机器人组装的程度。

　　数字工厂里，机器人在是一个标准部件或设备，不是特殊部件或设备。数字工厂特别强调设备的标准化及技术的标准化。在数字工厂里，机器人首先被定义为一个标准的设备或部件，它的组成部件控制系统、伺服电机也都是标准产品。不同的是，它们的软件是不同的。机器人的某些类型的控制器也可以通过Ether CAT等统一的现场总线方式跟上层控制管理系统进行联接。

　　机器人之间及机器人与数字工厂控制管理系统通过以太网联接的，而任务也是通过以太网下达给机器人，然后机器人按照任务规定的程序完成相应的工序。

　　协同整合制造

　　机器人本身能发挥什么作用，比如它各种各样的动作能否满足生产过程需求，这需要集成商解决这个问题。机器人不像一般普通设备，买回来就能使用。而是在投入使用前，要与生产流程、生产工艺、前后端设备、过程的动作环节紧密地融合在一起，才能起到预期作用。

　　机器人作为一种智能化的自动化设备，与其他自动化设备需进行协同和整合，首先需要解决标准化问题。数字工厂中的设备并非一家企业提供。机器人也往往不是一个品牌，如果加上周边设备和仪器的情况就更复杂了。要想让它们一起正常且顺畅的工作，就要对它们提出标准化的要求。如是否采用统一的以太网标准接口。如果标准统一，每台设备之间就可能很方便地与数字工厂的控制系统联系在一起。如果部分设备采用不同总线或及其他技术协议，就会在后期应用中增加成本，只得通过其他技术手段，把这些不同总线转换成同一个总线标准。所以，在建立数字工厂初期，提前考虑包括机器人在内的设备标准统一问题，就可以大大节省后期改造成本，不用额外投入财力和精力来解决不同标准的通讯方式等问题。

　　对机器人进行控制管理时，把它当作一般设备即可。数字工厂中有两大类设备，一种是智能设备，一种是普通设备。机器人是智能设备中的一种。无论对何种设备，数字工厂都有一套完整的管理系统。所有设备都通过一个协调总线联系在一起，并与管理系统相联。每台设备的运行状况可以即时动态的监控与检测。这与传统工厂的定时检测与维修相比，是个巨大的进步。举例来说，在传统工厂中，只有在设备出现问题时，才有可能被发现而送修，或者只得在没出现问题时硬性地规定半年小维、一年大修等检修期限。而在数字工厂里则不是这种机械式的维修与维护。它是动态的保养，包括机器人在内的每台设备的指标、状况作为数据可以实时传递到系统中去。由系统对这些数据进行检测分析。一旦哪个数据出现问题，系统可以即时干涉或报警，反馈到维修部门提前做出维修计划。这就使设备的定时检修进化到动态检修。包括机器人在内的智能设备，加入到这种动态的检修系统中去，会大大增加效率和便利性。如，机器人内部的润滑油必须维持在一定水平，这就必须检测，但是柔性生产带来的工作强度不平均，所以定时检测很难到正确结果，甚至还会出现风险。现在有了实时检测，油脂的温度、粘度、存留度都会及时被发现，由系统决定是否需要更换和补充。

　　数字工厂的灵魂是人

　　传统工厂中日常管理及生产管理，包括设备管理、财务管理、供应管理，整个流程通过人来进行，在数字工厂中变成以软件为支撑的数字化管理。但是，这种管理水平的高低依赖的仍是企业在人工管理时的流程的合理性和优化程度。

　　所以，那种依赖技术手段来优化未能解决好的管理问题的想法是错误的，是行不通的。一个企业，计划的流程是什么、生产的流程是什么、财务的流程是什么、技术设备的流程是什么，不是通过一个标准软件就能解决好的。

　　数字工厂中，最终起着决定因素的，或者说它的核心，仍然是人，而不是设备或软件。所以，数字工厂管理水平的高低，起到决定作用的，是企业管理者对企业管理流程的定义和设计。从中可以看出，是先有管理思想和管理流程的优化完善，后有整个工厂的数字化管理的高水平。从这个意义上说，它是原来传统企业管理的一种实现途径。以前的管理通过人、流程、纸张或其他相关手段以分立式呈现，在数字化之后，则通过信息化及相应软件以立体整合式呈现。这就把人从简单的重复性劳动中解脱出来。

　　如果企业在管理上并没有达到一定层次，靠后期的技术是解决不了问题的。技术不会彻底解决管理问题。企业管理最终解决的永远是人，软件技术永远替代不了人。在数字工厂里，简单的重复性劳动不再需要过多的人了，但绝不意味着不需要人的决策。人的决策在数字工厂还是最关键的。在生产过程中，有些突发状况，必须要由人来干涉和解决。例如在一个工位上，正常情况下零部件是合格的，突然发现某天零部件不合格了，又没有合适备选的替代品，这时候必须人为进行干涉。目前水平较高汽车制造的数字工厂里，遇到这种情况时，也依然采用这种人工干涉的方式，由人来重新调度工位和工序问题。所以，人在数字工厂中有最高权限，可起到决策作用。

　　所以，运转良好的数字工厂，技术固然重要，但不是最重要的，最重要是管理制度和管理流程是否合理，这里起决定作用的是管理者的水平。

　　不同应用 相同标准

　　对于不同品牌、不同型号的机器人， 需要进行标准化工作。在数字工厂中，需要对整个设备、技术进行标准化的一个规范，各个厂家、各个品牌的产品都要采用标准化的技术。

　　这样，数字工厂在通过信息化管理设备时会减少很多成本，消除一些因兼容性问题带来的故障点。设备提供方和使用方如果遵守同一标准和技术规范，数字工厂就可以实现不同品牌、不同型号都可以在一起协同生产。

　　不同类型的机器人是为了应用于不同的工艺场合，但其本身都是有标准化规范的，只不过为应对某些特别用途，加装上了用于该用途的专用工具而已。例如焊接机器人，就是前面加装了焊枪、焊条输送设备及电流控制单元，完成了当初设计时的用途。为了配合焊接的工艺，它是按照特定要求，通过一定轨迹完成一定姿态。完成焊接作业是特定用途，但是控制它按照一定轨迹做出相应姿态的则是标准化技术。搬运机器人也是如此，它前端装的是夹具、抱具或吸盘，最终实现的工艺不一样，但是让其做出某些动作或姿态的设备则是标准化的。

　　如果都是6轴6关节的话，焊接机器人与搬运机器人并无本质不同，它们的功能指标都是一致的。如平行机器人，其原理和要求都是一样的;而串行机器人，其要求和技术规格也都是一样的。

　　在完成不同工艺时， 如焊接、搬运、码垛、打磨、喷涂时，只是末端执行器及附属系统的不相同，而不属于机器人本身功能的范畴。机器人本身的功能运行的轨迹都有一定的标准，只不过为了不同工艺而有差别，以实现特定动作。

　　眼下，中国正处于战略转型的爬坡期，面对国际竞争格局的重大改变，以寻求以数字化制造改变制造模式，走智能制造之路成为我们迫在眉睫的任务。用机器人搭建数字工厂，支撑起中国的智能制造，从而实现产业模式的换代升级，是一种理性的选择。