如何避免工業機器人交付使用中的缺陷?

「每周，在綜合服務部門的客戶產品使用問題匯報會議上，軟體、電氣、機械、測試、項目等部門的人員齊聚，看著投影幕布上客戶使用問題列表，產品經理總有一種『專家會診』的感覺。有時去到生產車間，看到被拆解的客戶返修的產品，如同『動了手術』一般。」一位工業機器人業內人士如此感慨。

這些客戶反饋回來的產品問題，可認為是被交付出去的錯誤，即缺陷，而在交付之前被修正的錯誤，不能算是缺陷。儘管存在客戶誤操作導致的錯誤，但是大部分可以算是缺陷。

當前，工業機器人的產品穩定性和功能性都在不斷迭代，新行業應用也在不斷挖掘，所以產品在使用時出現錯誤很難避免。但是缺陷必須高度重視，因為是在客戶使用時而非在產品或項目研發周期中發現，這會給客戶帶來不友好的體驗，從而影響尾款甚至後續訂單。儘管這並非絕對的「壞事」，對於工業機器人製造企業而言，客戶間接的完善了產品測試，以便產品升級迭代。不過，很少有客戶願意做新產品或新應用的「小白鼠」。

按豐田生產體系創建人新鄉重夫的說法：「我們絕對不可能避免錯誤，但是我們可以避免錯誤成為缺陷。」無論是工業機器人本體製造商，還是系統集成商，都可以避免缺陷。

主要有哪些缺陷？

工業機器人作為工業產品，客戶在使用時主要涉及三大類缺陷：軟體、硬體和服務。

工業有形產品質量模型

資料來源：公開資料

軟體易用性：機器人在編程示教時，設計方便非專業人士高效編程的使用方式（如ABB推出的Wizard簡易編程）。

軟體維護性：機器人控制器可以通過更新升級的方式解決BUG。

硬體安全性：協作機器人碰到人或者外部設備停止的能力。

硬體維修性：工業機器人因零點丟失重新標定後，原示教點可用及準確度的能力。

服務中響應性：客戶提出售後服務後，響應客戶的時效性（如8小時內遠程處理，24小時內上門服務）。

服務中有形設施：專職專業的技術支持團隊及其區域分配情況。

如何避免缺陷？

1.參考相關標準

在人類歷史上，對於有60餘年發展的工業機器人而言，其可供參考的標準已較為完善。

就中國而言，1991年我國就發布了機器人相關的行業標準，1993年我國發布了工業機器人相關的國家標準。

1991年6月11日，中國機械電子工業部同時發布了三個機械行業相關的工業機器人行業標準，它們分別是：JB 5063-1991《搬運機器人通用技術條件》、JB/T 5065-1991《弧焊機器人通用技術條件》和JB/T 5064-1991《裝配機器人通用技術條件》。

1993年4月3日，全國自動化系統與集成標準化技術委員會同時發布了二個工業機器人相關的國家標準，它們分別是：GB/T 14284-1993《工業機器人通用技術條件》和GB/T 14283-1993《點焊機器人通用技術條件》。

隨後的近30年間，我國不斷完善了工業機器人相關的安全、設計、性能、應用等方面的國家標準，為工業機器人產品及其應用行業提供質量保障，同時也是國家技術和經濟能力的綜合反映。

中國工業機器人及其相關的國家標準

（統計截至2020年7月10日）

資料來源：公開資料

按照國家統一標準將提高工業機器人集成的普適性和易用性，如採用規定的機器人末端法蘭標準，將眾多品牌工業機器人（以小型多關節和協作為例）與末端執行器法蘭統一，在安裝不同應用需求的末端執行器（電爪、氣爪、軟爪、力傳感器、打磨工具、焊槍、噴槍等）的情況下，可以自由切換，從而省去設計和加工多種末端連接件的麻煩。

2.以客戶為中心

對於工業機器人定製化項目而言，某些應用功能的開發和集成設備的設計，都需要以客戶為中心。因為大部分本體製造商，對於多種行業所需要的工藝經驗不足，且客戶積累多年的產線加工操作技巧也需要在軟體使用上體現。

沒有或較少焊接經驗的研發工程師要開發弧焊軟體，除了網絡上所能查詢到的資源外，最好能通過客戶調研、訪談、分析來定義需求，同時深入客戶現場了解焊接工藝和與人工焊接的區別，以便開發出完善、易用、高效的弧焊軟體。

此外，對於製造業的企業而言，要實現「智能製造轉型」，需要「以客戶為中心」的理念。因為未來的「智能製造」將以C2M（用戶直連製造）平臺模式為發展趨勢，即基於工業網際網路、大數據、人工智慧等新興技術，以及通過生產線的自動化、定製化、節能化、柔性化，運用龐大的計算機系統隨時進行數據交換的數位化，按照客戶的訂單要求，設定供應商和生產工序，智能化的生產出個性化產品的工業化定製模式。因此，「以客戶為中心」的管理和服務，不僅表現在企業運營中，而且將深入企業發展的各個部門和階段。

3.嚴把測試質量

產品測試貫穿在產品研發、生產、出貨的每個階段，是產品質量保證和風險把控的重要關卡，因此在產品測試階段，建立完善的測試方法，嚴格把控測試流程，執行權威的測試標準非常重要。

以客戶需求和應用為主的測試，將針對性的決定產品的質量。

首先，需要進行產品全功能的測試，保證產品整體性能。

其次，可以結合第三方機構進行專項測試和性能測試，以工業機器人為例，進行電磁兼容性測試、噪聲測試、振動測試、工業環境測試、位姿準確度和位姿重複性測試、距離準確度和距離重複性測試、軌跡準確度和軌跡重複性測試等。

再次，由於工業機器人適應多種行業和領域，因此需要建立多維應用測試實驗平臺，即搭建實際的應用場景（如碼垛、噴塗、拋光、焊接、裝配等）配合客戶的應用需求測試。

最後，由於大部分工業機器人都是以集成設備的形式出售給各行業終端客戶，因此，結合對應行業生產工藝，模擬產線人員操作測試，將提升設備驗收效率。

在工業機器人弧焊應用中，機器人畫圓弧的性能是非常重要的，不僅僅要測試該功能（以三點或者四點畫了圓弧為例）能否實現，還要測試圓弧軌跡的準確度和重複性，圓弧軌跡速度特性等，以保證適應不同工件的焊接需求。

4.執行項目仿真

在工業機器人領域，仿真不僅幫助評估機器人結構，同時表徵機器人本體的運動學和動力學特性，還能構建機器人工作環境和工作流程。此外，作為智能製造的源動力，數字孿生發揮連接物理世界和信息世界的橋梁和紐帶，仿真為其提供了局部單元建模基礎。

工業機器人仿真軟體在客戶項目驗收前的重要表現：

1）以最快方式初步評估項目可行性，以便深入溝通需求；

2）直觀構建工作環境和工作流程，便於項目方案的評估；

3）隨時接受和更改客戶需求變更；

4）減少項目部署調試時間；

5）讓項目參與人員遠離特定應用下危險環境。

目前，常用的工業機器人專用仿真軟體有RobotStudio、RoboGuide、MotoSim、SIMPro、RobotMaster、RoboDK等。部分機器人系統集成商會採用通用建模設計軟體進行機器人應用項目仿真，如Solidworks、PRO/E、SolidEdge、UG、CATIA等。

常用的工業機器人專用仿真軟體

資料來源：公開資料

大部分專用機器人仿真軟體是與離線編程功能整合的，仿真的同時採用離線編程，將大大節省項目開發周期，同時節省調試時間。以六軸工業機器人為例，其集成項目開發中，運用仿真可以直觀測試出機器人運行時奇異點位姿及數量，從而優化機器人執行工藝所需的運行路徑，同時提升機器人運行程序時的節拍效率，還可以減少真實機器人停機時間，對複雜工藝任務編程縝密思考，便於修改和測試機器人程序等。

5.優化服務體系

就有形產品而言，產品服務是實施「以客戶為中心」理念的必要條件。對於工業機器人產品而言，其產品服務包含：售前服務、售中服務和售後服務。

其中，售前服務是企業與客戶建立聯繫之前，企業對產品的宣傳推廣服務，如客戶服務熱線，線上宣傳，線下宣傳等；售中服務是企業與客戶建立聯繫的過程中，企業所實施的服務，如業務諮詢，演示參觀，需求對接，意向交流等；售後服務是企業與客戶達成合作開始到產品生命周期結束，企業所提供的服務，如項目合作，戰略合作，安裝調試，培訓指導，維修退貨等。

售前和售中服務可以看作交付產品之前的服務，因此，產品的缺陷轉變為服務的缺陷，於是健全的產品服務將決定產品的最終交易情況。

目前大部分企業採用CRM（客戶關係管理）系統，比較良好的建立和保證了企業與客戶的關係。CRM理念概括包含一個中心、兩個核心點、三個支柱，即一個中心是以客戶為中心；兩個核心點分別是客戶細分和客戶生命周期管理；三個支柱是市場營銷、銷售和客戶服務。

作為衡量製造業發展水平的標準之一，工業機器人也隨著智能製造的發展而顯得不可替代。於是在智能製造的推動下，企業不僅要完善CRM系統，還需要由生產性服務轉變為製造服務化，再上升到服務型製造，即按照《關於進一步促進服務型製造發展的指導意見》，積極利用工業網際網路等新一代信息技術賦能新製造、催生新服務，加快培育發展服務型製造新業態新模式，促進位造業提質增效和轉型升級。

企業可以通過Web3D技術，實現線上產品或項目3D展示和演示的功能，幫助客戶更加直觀的了解產品和項目，同時減少需求對接時間。還可以通過VR技術，更方便和直觀的提供項目設計展示，以便完善每個細節。此外，設備的管理對於終端企業和集成商來說都很重要，可以採用設備全生命周期管理（DLM），隨時隨地查看設備狀態，同時在遇到報警故障發生時，自動提供故障處理建議，提高故障排除效率。

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