大国工匠郭东妮以系统思维推进智能制造落地 从单点突破到产业链赋能的创新实践

在制造业加快向高端化、智能化、绿色化迈进的背景下,企业智能化改造需求日益迫切。

日前,“大国工匠助企甘肃行”活动走进兰州方大炭素新材料科技股份有限公司信息自动化站,围绕下料车间的自动化升级难点展开现场研讨。

信息自动化站主任姜志恒提出,目前下料环节需要工人切割原料袋并解开两层绑带,若引入机器人替代人工,面临识别难、操作难、防护难等多重挑战。

问题:从现场来看,绑带绑扎位置随机、袋体形态不规则,导致视觉识别与定位精度受限;两层绑带需依次处理,动作链条长、节拍衔接复杂;作业环境粉尘大且具有导电性,对设备防护等级、稳定性和维护提出更高要求。

同时,绑带材质柔软且“易损料难精准断带”,使常规机械手或夹具难以兼顾效率、精度与可靠性,若强行复制人工动作,往往成本高、收益不确定。

原因:这些难题并非单一设备或单项算法可以完全解决,背后折射出智能化改造常见的“工艺先天不适配”问题。

一方面,传统工艺往往以人工便捷为导向,环节中存在随机性、柔性操作和非标准动作;另一方面,机器人擅长重复、标准、结构化作业,对输入条件、工装夹具、环境稳定性要求更高。

当工序设计、物料包装、现场环境与自动化目标存在错配时,单纯“上设备”容易陷入反复调试与成本攀升,难以形成可复制、可推广的样板。

影响:若解绑带环节长期依赖人工,不仅制约整体产线节拍提升,也增加粉尘环境下的劳动强度与职业健康风险,并可能在人员波动、技能差异等因素影响下带来质量一致性隐患。

更重要的是,这类“关键卡点”往往影响企业对智能化改造的信心和投入节奏,进而影响生产升级的系统推进。

对行业而言,炭素等流程型、粉尘型工业场景的智能化改造如果缺乏可落地的路径,难以形成示范效应,产业链的技术扩散速度也将受到影响。

对策:针对企业提出的具体问题,长沙长泰机器人有限公司事业部副总工程师郭东妮提出“跳出工序看工艺、跳出车间看链条”的思路:不把机器人当作简单替代人工的工具,而把智能装备的可用性作为倒逼工艺优化的抓手。

她建议企业充分利用集团规模与采购议价能力,向上游供应商提出更适配机械手操作的包装与固定方式要求,将绑带固定由传统绑扎改为粘接、磁吸卡扣等更易标准化、可控性更强的方案,通过上下游协同推动工艺变革,从源头降低识别与操作难度。

对于视觉定位精度受限的问题,她指出袋类物件不规则、受挤压变形明显,视觉定位存在技术边界,依赖单一技术路径往往难以取得质的突破。

更现实的做法,是在工艺侧减少随机性、提升可识别特征的稳定性,通过“工艺标准化+多传感融合+工装约束”综合提升成功率,把不确定性前移消解,而不是在末端无限叠加复杂度。

针对粉尘与导电性带来的环境挑战,她提出工程化防护思路:为智能装备加装带气吹的密闭罩、空调降温盒等外部防护装置,创造可控的局部环境,降低粉尘侵入与温升影响,延长设备寿命并稳定运行质量。

她强调,智能化改造不只是“买设备”,更是“建体系”,包括防护、维护、备件、人员培训和数据闭环等一整套工程能力建设。

前景:业内人士认为,智能设备替换传统设备是趋势,但路径选择决定落地成效。

郭东妮长期从事机器视觉算法研发及其智能制造应用工程攻关,近年在铸造、水泥、纺织等行业“智慧工厂”建设中积累了跨行业实践经验。

她提出,推动智能化改造要先理清工艺实现流程,再寻找智能化与工艺深度链接的切入点,既要以典型场景快速见效,也要从系统角度规划站点、产线与供应链协同升级,才能真正实现“以点带面”。

在她看来,智能制造的核心价值在于以技术革新解放一线劳动力,让劳动者逐步告别粉尘环境、远离职业病风险,从高强度重复劳动中解放出来,同时推动生产向更高效率、更高一致性迈进。

从解绑带难题到工艺革新倡议,郭东妮的实践揭示了一条制造业升级的深层逻辑:智能化不是简单的机器替代,而是生产关系的系统性重构。

当技术突破与工艺进化形成共振,中国制造方能真正实现从“规模领先”到“质量跃升”的跨越。

这场始于车间的变革,终将书写产业高质量发展的新篇章。