摘? ? 要:起重機智能化就是把一些人工智能技術(shù)與自動化技術(shù)及無線通訊、ERP技術(shù)結(jié)合并應(yīng)用于起重機上,使起重機具有自動識別周圍環(huán)境能力,模擬人的操作、自動起吊運送物料。發(fā)展起重機智能化不僅可以減輕工人的勞動強度,提高起重機的穩(wěn)定性、可靠性和設(shè)備工效;而且能擴大起重機應(yīng)用范圍。目前研究開發(fā)新型的專用或通用的工廠車間用起重機產(chǎn)品,使其具有起重操作工的眼睛和大腦,能自動安全可靠的完成物料運輸任務(wù),是智能起重機需要研究的內(nèi)容和方向。
關(guān)鍵詞:起重機智能化;無線通訊;防搖擺;自動定位;自動識別吊裝運輸
隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,在冶金、機械、交通運輸、電力、建筑、采礦、化工、造船、港口和國防等工業(yè)部門中起重機的應(yīng)用越來越廣泛。它不僅只在生產(chǎn)過程中起輔助作用,而且已成為大批生產(chǎn)和流水作業(yè)不可缺少的組成部分;它是實現(xiàn)機械化、自動化,提高勞動生產(chǎn)率,減輕體力勞動的重要工具。起重機是在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品,是一種空間物料運輸?shù)墓こ虣C械,其工作的特點是動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性。按構(gòu)造分為橋式起重機、門式起重機、門座起重機、塔式起重機、汽車起重機、桅桿起重機,纜索起重機等等。
隨著社會發(fā)展,用戶對起重機械的安全性、可靠性、準確性、平穩(wěn)性等要求越來越高。同時科技也在不斷進步,無線通訊技術(shù)、檢測及傳感器技術(shù)、人工智能、PLC及變頻器等基礎(chǔ)自動化技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展,智能制造時代已經(jīng)到來。傳統(tǒng)的人工手動操作起重機已經(jīng)逐漸不適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)高效運轉(zhuǎn)需要。大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場存在環(huán)境較差、高溫、粉塵、工人勞動強度高、效率低、安全可靠性差、人身傷害事故多發(fā)等問題,因此企業(yè)人工成本很高。起重機智能化技術(shù)可以解決以上問題。
所謂起重機智能化就是把一些智能技術(shù)應(yīng)用于起重機上,使起重機能夠自動完成起重任務(wù),具有自動控制的操作和移動功能、可編程、具有人機交互功能和自診斷功能,能自動識別周圍環(huán)境,模擬人的操作、自動起吊運送物料。不再需要專業(yè)的操作工,只需1名工作人員在中央控制室內(nèi)就能監(jiān)控數(shù)臺起重機按生產(chǎn)需求有效作業(yè)。它能夠大幅降低人力需求,提高工作效率。它是人工智能技術(shù)與基礎(chǔ)自動化及無線通訊、ERP信息技術(shù)結(jié)合并在起重機上應(yīng)用的產(chǎn)物。
一、智能起重機的應(yīng)用
自動化碼頭主要應(yīng)用集裝箱門式起重機,輪胎式起重機等。時至今日,幾乎在全球各地港口都可以看到起重機智能化的應(yīng)用。具體來看,港口裝設(shè)有全自動卸船機、全自動堆取料機和全自動裝船機等,皆可透過遠程中控室進行監(jiān)控,實現(xiàn)無人化、自動化。在大型物流倉庫也有無人起重機自動存取貨物。
國內(nèi)各大鋼廠在工廠成品庫房,生產(chǎn)車間等,橋式起重機自動化技術(shù)也有大量應(yīng)用,智能化基本談不上。這是由于生產(chǎn)現(xiàn)場復(fù)雜、環(huán)境惡劣,安全要求高。受現(xiàn)場電磁干擾等條件限制,檢測功能不好實現(xiàn),起重機識別周圍復(fù)雜環(huán)境存在困難,自動規(guī)劃行走路線等實現(xiàn)起來存在困難。大多數(shù)的自動化起重機都是需要工作在整齊有序的工業(yè)環(huán)境中,起重機只是按照固定的程序進行操作,目標(biāo)的初始位置和終止位置都是事先規(guī)定的。每臺起重機吊具與所吊的物料都是單一固定的,目前還不能實現(xiàn)一機多用。
國外起重機智能化技術(shù)研究起步較早,自動控制水平較高。國內(nèi)外著名的自動化公司西門子、ABB也在研發(fā)工廠起重機智能化技術(shù),取得了一些成果,如西門子專家系統(tǒng)等,但還不夠成熟、完善,尚未大量推廣應(yīng)用。
二、智能起重機研究內(nèi)容及方向
1.起重機智能化在不同行業(yè)間發(fā)展不平衡由于起重機種類很多,應(yīng)用廣泛,不同行業(yè)智能技術(shù)應(yīng)用水平差距較大。比如港口用起重機智能化水平較高。冶金用起重機智能化水平較低,大部分僅僅采用自動化技術(shù),甚至是更為傳統(tǒng)的繼電器控制的人工操作起重機,效率低、安全可靠性差。因此,開發(fā)新型的專用或通用的工廠車間用起重機智能化產(chǎn)品,是目前起重機智能化需要解決的問題。
2.起重機智能化技術(shù)是多學(xué)科交叉結(jié)合的技術(shù)。包含傳動及基礎(chǔ)自動化、通訊、檢測及傳感器技術(shù)、人工智能及傳統(tǒng)的PID自動控制技術(shù)、ERP信息技術(shù)等。目前,自動化技術(shù)應(yīng)用已較為普遍,變頻器、PLC已在各種起重機上廣泛的應(yīng)用。ERP信息技術(shù)應(yīng)用也很廣泛。但是完全能模仿人、代替人的起重機還沒有成熟的產(chǎn)品。因此機器人技術(shù)是起重機智能化研究開發(fā)的最重要的內(nèi)容之一。機器人技術(shù)就是使機器具備一些人的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、學(xué)習(xí)能力以及決策控制能力。只有這樣才可以稱為智能起重機。也就是起重機具有起重操作工的眼睛、大腦。具有操作基本技能、豐富經(jīng)驗,能自動完成各種不同物料識別、吊裝、運輸?shù)热蝿?wù)。只有這樣機器才能代替人工作。
3.建全完善起重機智能技術(shù)體系
目前,起重機的智能化技術(shù)研究大都是為提高或改進局部性能的技術(shù),如:智能防搖擺、防碰撞、精確三位立體定位技術(shù)、故障診斷及監(jiān)測技術(shù)、遙控技術(shù)、自動取料等等,研究應(yīng)用也很多。目前發(fā)展及需要研究解決的是系統(tǒng)化、規(guī)范化、通用化。真正的成熟的起重機智能化應(yīng)該由軟件、硬件構(gòu)成一完善的體系。
總之,起重機智能化研究就是要隨著科技的進步,應(yīng)用最先進的技術(shù),使起重機具有完善的人工智能,并與信息系統(tǒng)結(jié)合,成為信息工廠、智能工廠的重要組成部分。
三、結(jié)束語
盡管我國起重機智能化技術(shù)應(yīng)用總體水平還不高,但無論是制造廠商還是用戶都逐漸認識到應(yīng)用起重機智能化的優(yōu)勢所在。智能起重機工廠車間應(yīng)用潛力非常巨大,前景也十分廣闊。國內(nèi)一些高校、科研院所也在進行一些研究。但僅僅限于局部、理論研究。一些起重機生產(chǎn)制造商,也在研究開發(fā)智能起重機,但也尚未有非常成熟產(chǎn)品大量應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。
起重機智能化優(yōu)勢明顯,應(yīng)用前景廣闊,基礎(chǔ)技術(shù)理論也已成熟,應(yīng)用研究推廣勢在必行。尤其是在鋼鐵、化工等生產(chǎn)現(xiàn)場危險、環(huán)境惡劣的場所,有非常大推廣應(yīng)用空間。目前,國家已發(fā)布2025智能制造規(guī)劃,我國起重機械產(chǎn)品進行自動化、信息化、智能化改造升級,開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成熟的工廠用智能起重機產(chǎn)品具有重大意義。
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作者簡介:譚慶雄,男,大連遼南起重機器有限公司,本科。