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制鞋業(yè)距離大規(guī)模自動化還有多遠？

2020-12-04 08:43:28來源：高工機器人網(wǎng) 閱讀量：395 評論

導讀：據(jù)2019《世界鞋業(yè)年報》數(shù)據(jù)顯示，制鞋產(chǎn)業(yè)高度集中在亞洲，其鞋產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的90%。

　　【興旺寶行業(yè)動態(tài)】

　　有人說，中國鞋業(yè)像是被“關(guān)起來”的巨鱷。一方面，中國鞋業(yè)的市場規(guī)模之巨大無疑。據(jù)2019《世界鞋業(yè)年報》數(shù)據(jù)顯示，制鞋產(chǎn)業(yè)高度集中在亞洲，其鞋產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的90%。其中，中國鞋類產(chǎn)量134.75億雙，以55.5%的占比位居，遠高于其他。印度*二，鞋類產(chǎn)量26億雙，占比10.7%。越南、印度尼西亞分別位居第三、第四。

　　另一方面，中國鞋業(yè)市場近來并不平靜，達芙妮退出市場，富貴鳥被迫退市，貴人鳥貸款逾期……與之相對應的還有中國傳統(tǒng)制鞋廠面臨的諸多問題，如員工數(shù)量多且流動性大；工資成本高昂且人員操作水平參差不齊；員工培訓進度慢，整體生產(chǎn)進度減緩；生產(chǎn)環(huán)境有毒害物質(zhì)或會對員工健康安全造成影響等。

　　2020年疫情之下，這些問題被放大的同時，企業(yè)主更加意識到“訂單碎片化”已是新常態(tài)，制鞋業(yè)正逐步從手工時代進入機械化時代，并邁向數(shù)字化時代的分水嶺，新時期生產(chǎn)制造的核心競爭力和準入門檻將重塑。

　　洞察到這些機遇和挑戰(zhàn)，長盈精密的子公司天機，在3C行業(yè)積累了豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗后，擁有對新工藝的理解以及將積累的經(jīng)驗優(yōu)勢轉(zhuǎn)換到新行業(yè)的能力，于是從2018年開始切入制鞋自動化領(lǐng)域并持續(xù)深耕。

　　如今天機在制鞋自動化領(lǐng)域已打造了多種設(shè)備，包括智能畫線機、針車自動換梭機、3D視覺及力控鞋幫打磨機、鞋底動態(tài)跟隨噴膠設(shè)備等，實現(xiàn)了大底/鞋幫打磨自動化、大底動態(tài)跟隨噴膠自動化、大底成型拉模上料生產(chǎn)自動化、畫線自動化、電腦針車換梭自動化、鞋幫涂膠/藥水自動化、制鞋打磨噴膠烘烤整線自動化、制鞋中段全自動生產(chǎn)線等。

　　天機目前能應對的鞋型有運動鞋、勞保鞋、皮鞋、休閑鞋等，服務(wù)于阿迪達斯、耐克、知恩、法國代爾塔等。

　　天機相關(guān)負責人告訴「高工機器人」，在制鞋自動化改造的過程中，鞋底噴膠與打磨是挑戰(zhàn)大的兩個工序，加之鞋子具有非標性，一條生產(chǎn)線上也許同時生產(chǎn)上百種鞋，不同的材料、款式、尺碼、顏色，同時鞋子更新?lián)Q代迅速等，從而導致制鞋業(yè)還未形成規(guī)模的自動化應用，而天機要做的正是推動鞋業(yè)產(chǎn)線的全自動化進程。

　　鞋底涂膠主要有以下三個難點。首先由于膠水具有腐蝕性、粘性，這兩個特性不僅影響到機器人的性能及使用壽命，而且會對傳送帶造成腐蝕、粘連而無法正常使用，一經(jīng)腐蝕的傳送帶還會致使3D相機誤差判斷，帶來更嚴重的后果。同時，噴膠工序會產(chǎn)生大量霧化物質(zhì)，也會對鞋面造成一定的污染。另外，在進行噴膠工序時，膠水會堵住噴槍槍口，導致無法正常出膠。

　　基于以上三個挑戰(zhàn)，天機在不斷實驗與摸索中找到了解決方案。為解決膠水腐蝕以及粘連傳送帶的問題，天機采用一種具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑特點的特殊噴涂材料附著于傳送帶上，并增加了清洗機構(gòu)保證其潔凈。針對膠水粘性問題，設(shè)置了清洗結(jié)構(gòu)，用來清理槍頭，且噴頭的噴射寬度可調(diào)，保證噴膠效果，達到涂膠均勻性與拉力性能的優(yōu)化。后，天機還研發(fā)了干燥機構(gòu)解決噴膠產(chǎn)生大量霧化物質(zhì)，保證鞋面不受污染。

　　在鞋底噴膠工序中，市面上大多是定點涂膠作業(yè)，天機采用的是動態(tài)跟隨涂膠，進一步加快工作節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率。

　　由于鞋底、鞋幫的高點與低點不在同一個平面上，凹凸分布不一致，在進行軌跡動態(tài)跟隨時容易發(fā)生位置偏離。一些自動化方案采用2D視覺來識別鞋型，但此類方案不能獲得對象的空間坐標信息，因此不支持形狀相關(guān)的測量，諸如對象平坦度，表面角度，體積或區(qū)分相同顏色的對象,而3D視覺恰恰彌補了2D視覺在這些應用上的缺點。

　　為解決這一難點，天機選擇在傳送帶的上方搭載天機自主研發(fā)的3D智能相機，通過非接觸式掃描對產(chǎn)品進行三維定位與測量，形成可視化操作，適配算法庫，掃描鞋底、鞋幫后輸出點云原始數(shù)據(jù)，1.25s即可建立模型，實現(xiàn)對產(chǎn)品輪廓的精準識別，在進行軌跡跟隨時做到精確高效。

　　打磨也是制鞋工序中的一大難點。在實際制鞋過程中，由于產(chǎn)品多樣化，同型號、同尺碼的鞋子也無法達到工業(yè)要求的一致性，尤其是同一款鞋，不但區(qū)分左右腳，還分不同的尺碼。產(chǎn)品表面高點和低點的實際受力大小不一樣，且凹凸分布不一致。難以精確控制機器人的運動軌跡以擬合每一個產(chǎn)品表面，所以傳統(tǒng)機器人無法實現(xiàn)精密打磨。

　　為此，天機的3D智能相機和力控打磨系統(tǒng)，配合TR8的打磨功能，為客戶解決難題。3D視覺識別出鞋底涂膠面，自動生成三維模型。力控打磨系統(tǒng)采用精度0.1N、頻率100hz的六維力-力矩傳感器，響應頻率達250hz的六軸機械臂，實時監(jiān)測并反饋打磨數(shù)據(jù)，通過力控打磨系統(tǒng)進行打磨加工，能使系統(tǒng)對接觸力更好的感知和反應，降低編程工作復雜度，節(jié)約工時，實現(xiàn)柔性自適應打磨生產(chǎn)。作業(yè)過程中，機器人即時高質(zhì)量修正路徑，從而實現(xiàn)對打磨力的恒定控制。

　　與此同時，天機還可提供不同打磨材質(zhì)、不同打磨工序的工藝包，使得打磨作業(yè)細化、專業(yè)化，在一定程度上達到打磨性能的提升。并且，通過經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累，天機持續(xù)對打磨技術(shù)以及工藝包進行更新。

　　截止目前，天機已打造了多個制鞋系統(tǒng)集成項目。其中，天機為客戶定制的鞋底噴膠烘烤檢測全自動生產(chǎn)線，是市面上為數(shù)不多的實際投入生產(chǎn)使用且運行狀況良好的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線對鞋底進行作業(yè)，共7道工序，包含噴藥水、噴膠、烘烤、熒光檢測及噴碼等。

　　這條制鞋整線正常運轉(zhuǎn)僅需2名操作員，線體產(chǎn)能約為3000雙/10H，良率達到97%以上；鞋底噴膠及噴藥水采用雙通道，雙機械臂模式，大幅度提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)噴槍不等待；自動到位觸發(fā)相機掃描，兼容各種鞋底類型，節(jié)省調(diào)試時間；相機掃描數(shù)據(jù)自動生成噴膠軌跡，調(diào)機時間大幅度縮減。該方案為客戶解決了人工噴膠、涂膠的不均勻、缺膠、溢膠等問題，且大幅度提高生產(chǎn)效率，投資回報周期小于1年。

　　此外，制鞋中段自動化生產(chǎn)線包含多種制鞋中段工藝，可對鞋幫和鞋底進行作業(yè)。自動化制程包含對鞋幫進行打磨、噴藥水、涂膠及烘烤；對鞋底大底噴藥水、噴膠及烘烤等。鞋幫及大底出烤箱后50s內(nèi)即可貼合，每小時產(chǎn)能大于150雙，良率97%以上。具有數(shù)據(jù)產(chǎn)能統(tǒng)計功能，可以實時監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并進行分析比對。

　　針車自動換梭縫紉自動化解決方案，則是對鞋面、服裝等產(chǎn)品進行作業(yè)，實現(xiàn)電腦針車自動換梭芯、梭芯自動上下料、縫紉等工藝。10臺機器人搭配30臺自動換梭智能針車，自動剪線換梭芯，生產(chǎn)連續(xù)不間斷。結(jié)合雙層拉帶流水線高效生產(chǎn)。導入前，達到同等產(chǎn)能需要30名操作員。導入后，整線僅需10名操作員。

　　為達到鞋型混線生產(chǎn)，天機通過增加適配算法庫，生產(chǎn)換線時可以通過切換算法來實現(xiàn)混線生產(chǎn)，滿足產(chǎn)品的個性化需求，給客戶帶來高效率的同時確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性。未來要突破的難點是工藝之間的有效結(jié)合，促使實際產(chǎn)線環(huán)境穩(wěn)定性的提升。

　　隨著人口紅利消失，勞動力價格的提升以及競爭日益激烈的市場，制鞋產(chǎn)線走向全自動化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。

　　但是，如上文所述，鞋子的非標性、推陳出新速度加快等因素，再加上非標設(shè)備不僅成本超出客戶承受能力，而且產(chǎn)線難以批量復制規(guī)模化，對于設(shè)備商來說效益很低；以及在制鞋的很多工站目前來看還難以脫離人工作業(yè)的，例如機器在短時間內(nèi)還未能完全代替人工做到對鞋子進行智能的不良外觀檢測。制鞋產(chǎn)線要實現(xiàn)全自動化還有很長的路要走。

　　這幾年進入鞋業(yè)領(lǐng)域的自動化團隊，有的堅持下來不斷打磨產(chǎn)品，有的研發(fā)打了水漂，挖掘還不夠深，選擇了退出。對于天機選擇堅守的驅(qū)動力，天機相關(guān)負責人表示，天機將創(chuàng)新的理念融于鞋業(yè)自動化中，與客戶形成戰(zhàn)略聯(lián)盟，共創(chuàng)價值，深挖客戶的痛點，為客戶打造優(yōu)質(zhì)的個性化解決方案。“天機希望*服務(wù)于智能制造行業(yè)，助力中國制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。”