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從云浮走出的石材加工工業軟件與裝備智能解決方案 |
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| 加入時間：2021/7/25 22:40:14 點擊數：1605次 |
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因為“卡脖子”，近年國家鼓勵并大力扶持工業軟件的發展。在政策引導下，也是在傳統產業轉型升級的推動下，云浮市科特機械有限公司（以下簡稱“科特機械”）通過“數字大板”“科特石材排版軟件”“Al對刀”等工業軟件的研發，開發了石材加工數字化智能化關鍵技術及裝備，解決了石材二次加工中品質難以把控、出材率低等痛點，極大地提高了石材二次加工的生產運營效率。該項目也獲得了2020年建筑材料科學技術獎科技進步類二等獎。
項目解決了石材二次加工中的痛點 我國石材產業規模和總量已位居世界首位，但是，整體大而不強，石材加工生產效率、加工質量與精度、原料利用率及自動化水平等方面還有較大提升空間。開采的石材荒料在鋸解、拋磨后得到石材大板（也稱毛光板）。由于復雜的地質成因，即便是同一塊荒料所出的石材大板，紋理、色彩和輪廓都有變化，而大板存放一般都是打扎疊放，只能看到最表層的大板。想要通過石材大板再加工，獲得具有設計感和美感的工程板，只能靠工人師傅粗略規劃，切割后地面擺放看效果。這樣一來，不但加工結果不可預測、難以滿足客戶的需求，而且加工效率低下、原料浪費嚴重。這個石材二次加工環節，無疑成為石材加工產業的痛點。
數字化是各不相同而又打扎疊放的大板實現可視的有效辦法。石材大板圖像化在貿易中已有應用，采集圖像的石材掃描儀最初由意大利研發，但是，引進的掃描儀效果并不理想，不少產品因為“不像”而退貨。為了達到色彩豐富，質感真實的效果，科特機械項目組合作研發CCD傳感器相機，甄選高品質鏡頭，研發高顯指LED線陣光源，精細設計機械結構并自主開發色彩管理算法，研制出石材行業用高分辨率掃描儀；再通過控制相機安裝精度與鏡頭畸變矯正程序保證圖像尺寸精準，版面精確；最后通過板厚測量、光澤度識別等裝置及輪廓識別、缺角標注減尺等措施，在圖像文件中嵌入板材厚度、材質、強度、光澤度及可用區域輪廓等數據，形成內容豐富而完整的“數字大板”。將一片片石材大板掃描進數據庫以后，工程選料有了素材，石材設計師能根據建筑的設計需求，規劃出豐富多彩的工程石材。
解決了大板數字化的問題以后，科特機械項目組又著手開發了智能排版軟件。智能排版軟件充分考慮了規格、版面、色彩、紋理、出材率等影響因素，也考慮到石材線狀切割的特點具有自動處理T型刀縫的功能。在導入數字大板、工程板碼單以后，智能排版軟件就能通過出材率優化算法給出最優大板切割方案，并能在每張數字大板圖像上顯示切割方案，在排版方案圖上顯示出工程板安裝效果。石材設計師還可以在排版方案中對設計進行變化、調整，以達到滿意的色彩和紋理設計效果，而相應的最優切割方案也隨之自動變更。
石材切割方案定好以后就是橋切機的執行環節�？铺貦C械項目研發的智能橋切機能自動讀取大板身份標識，自動調取相應切割方案，自動進行圖像坐標匹配（Al對刀），而后開始切割作業，實現上板、切割、下板過程的全自動化。
科特機械項目的開展，使得石材二次加工環節的班產能由50-70平米上升到200-220平米，出材率由75%-80%提升到85%-95%,人力由3人降為1人，固廢下降至為原來的1/3。同時，企業能精確管控技術經濟數據，預知真實裝飾效果，客戶能實現所見即所得，極大地提升了石材加工企業的管理服務水平。
自動化、數字化、網絡化、智能化是產業轉型升級強有效的工具和手段，在傳統制造業中應用新的信息技術，能有效解決傳統制造業中的一些問題。據了解，科特機械也不是一開始就規劃、計劃好的，而是逐步深入完善的。2014年著手掃描儀的研發，掃描儀發布后，2015年開始做智能排版軟件，2016年進行橋切機控制系統研發并逐步迭代升級。把掃描儀器與橋切機串聯起來，形成一個系統的自動化、智能化解決方案是在2016年才形成的思路。在打算改進橋切機的時候，科特機械內部都不明白要怎么改進，而當時剛好有一個國際設備展，科特機械就組織去參觀學習，回來以后確定要做智能橋切機。隨著研究一步一步地深入，科特機械的眼界不斷地開闊，認識不斷地提升，通過問題的逐個突破和技術的累積疊加，才有了今天的項目成果。
▲云浮科特項目團隊（從左到右：祝家豪、盧旭湛、文智瑩、陳思揚、崔洪章、盧榮森、麥文志、陳自標） 科特機械的項目，其實將已有的先進技術成果，比如相機、掃描儀、控制系統，恰到好處地應用，做一個集成和創新開發，解決了石材產業中的一些關鍵技術問題。同時在工業軟件這塊進行了一些原始創新，包括色彩管理算法、最佳出材率優化算法、AI對刀等，這些融合了工藝與經驗的工業軟件，正是項目的核心與關鍵。作為傳統裝備企業，軟件開發難度非常大，有點摸不清方向，感覺難以逾越�？朔@些困難，依靠團隊不斷地學習與提升，也依靠恰當人才的引進。據悉，科特機械項目團隊就十幾個人，大多數都是科特機械原來的員工，只有程序設計人員是專門引進的，科特機械引進有過類似系統開發經驗、有過成熟軟件產品研發經驗的人才，然后在項目中，團隊互相學習、深入交流、共同進步。程序設計人員深入地了解石材加工工藝特點、思路、方法，機械設計人員、工藝技術人員也不斷地學習和掌握新的信息通訊技術，通過團隊成員的成長與進步，通過團隊智慧和力量的凝聚，克服了項目中遇到的諸多難題。
經濟務實得到客戶充分肯定
科特機械項目的技術成果已在廣東、福建、貴州、云南、浙江等地多家石材加工企業應用，得到了客戶的極大認可與肯定，不少企業在引進一條產線試用以后，馬上又計劃再引進幾條新產線�？蛻暨@么認可，主要是科特機械比較務實，科特的軟件、裝備和服務能充分考慮客戶的實際需求�？铺貦C械都是針對客戶的實際情況，提出針對性的經濟實用的解決方案，而且，科特機械也會替客戶長遠考慮，做好軟件、設備的兼容擴展性，給客戶未來發展預留足夠的擴展空間。從目前來看，項目成果非常適合人造石、巖板的加工，一方面是因為原料比較均勻，另一方面是產品品類相對單一，產線的經濟效益是最佳的。如果是多樣化的產品，要做到全流程都不需要人為干預，技術上可以實現，但是投資會比較大，而且整個系統比較復雜，系統維護比較麻煩，整體成本就會高一些。當然，隨著社會、行業的發展，行業技術水平的提高、人工成本與員工素質的提高，市場的需求會不斷地變化。
▲云浮科特橋切機安裝調試車間 在儀器儀表設備等基礎硬件的選擇上，科特機械就遵循一個原則，能滿足對性能和穩定性的要求，不管是國產的還是國外的品牌，適用就好。當然，在性能滿足需求的情況下，科特機械首選國產的，這樣科特機械的裝備有比較好的性價比。比如，在科特機械的解決方案里，科特機械鼓勵客戶選用的是科特自己研發的三軸橋式機器人，雖然現在倡導使用六軸機器人，但是六軸機器人的價格基本是科特機械三軸機器人的6-7倍價格，科特機械也試用了一些其他機器人，但是，因為用的是嵌入式系統，實際使用中不如科特的三軸機器人方便。
科特機械對研發創新是鼎力支持，科特總經理陳思揚是技術專家，動員人力、資金等各項資源，親自抓進度和協調。廣東省對科研創新項目的經費支持力度也比較大，科特機械的團隊也在逐步壯大�？铺貦C械還將智能解決方案往后續加工流程上擴展，把磨邊、拋光等都包含進智能解決方案里來，努力實現石材加工全流程的自動化、智能化。同時，科特機械也在跟樹根云合作，把科特機械的設備都聯入工業互聯網，方便對設備進行遠程的更新、升級，包括傳統設備和不具備聯網功能的，科特機械也在添加新的通信設備，聯入科特的工業互聯網平臺。
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