从20世纪90年代初开始，我国卫生陶瓷产量一直处于世界第一，是世界卫生陶瓷生产和出口大国，但国内大多数卫生陶瓷企业仍然处于对有经验的技术工人依赖性很强的半自动化、半手工化阶段。近年来，随着用工、环保等问题的出现和产业转型升级的需要，卫生陶瓷行业急需摆脱增量拓能、以量博利的发展模式，实现产品创新升级、提质增效。卫生陶瓷行业在机械设备和技术支持等方面不断创新，引入智能机器人，突破了卫生陶瓷产业发展瓶颈，大幅提高劳动生产率，以技术创新引领传统卫生陶瓷企业新的发展。
此前卫生陶瓷产业普遍依赖人工
卫生陶瓷制品具有体积大、器型复杂、形状多样等特点，国内多采用注浆法成型，不能一次成型的产品大多采用人工涂粘接泥后，手工搬运粘接。粘接完成等待一定时间后，人工通过坯车运送方式，将坯体送入特定干燥库房缓干。待坯体干燥后依赖人工将坯体上线检修、施釉后缓干。施釉缓干后，需要人工将坯体放到窑车上，进入窑炉烧成。烧成后再进行人工检验、装箱、码垛到托盘、发货。
卫生陶瓷生产过程的配料、泥浆制备、成型、入库干燥、青坯上线检修、施釉、装窑烧成及卸窑、检验组装、开箱码垛、出货等阶段，对人工普遍依赖，行业迫切需要转型升级。同时，卫生陶瓷产业工人密集、人员作业环境较差、人员劳动强度大、难以形成生产线自动化等劣势凸显。
智能马桶高压成型工作站取坯机器人 贺祥智能/供图
机器换人后生产效率大幅提升
成型阶段
将传统立式浇筑成型方式改为高压注浆成型方式，升级为以工业机器人为核心的“全自动高压成型机器人智能工作站”，对注浆成型的坯体结构、泥浆回浆方式、回浆速度等方面进行深入研究，带动注浆成型机架结构、模具模型、气液驱动系统、总线数字控制、人机界面等软硬件全面提升。
这种改变颠覆了传统立式浇注模型每天只能注浆1～2次的局限，实现24min/次的全天全自动化运行，结束了人员密度过高、人工搬运沉重坯体（40～50kg）的高强度作业状况。
粘接阶段
让工业机器人搭载机器视觉技术，自动完成模板匹配识别，调用对应型号的涂浆轨迹后，加权计算偏移量，实现自动涂粘接泥浆作业。
涂浆作业完成后，机器人自动通过Canny边缘检测算法，检测涂浆是否存在痕迹过宽、过窄甚至断裂的情况。当检测合格后搬运到后续工艺流程。若检测不合格，自动完成不合格品剔除。
入库及青坯上线阶段
工业机器人提供实时的运行状态、错误及警报状态、生产工艺数据库、生产型号及节拍、设备维保周期等生产数据。融合机器视觉技术、RFID技术、中检PDA技术、MES生产信息管理技术、WMS智能仓储管理技术、LMR移动机器人技术，对产品生产过程的全生命周期实施监控与品质追溯。
这种方式打破以往人工通过坯车无序搬运入库的模式，实现工业机器人自动搬运坯体装车、移动机器人自动搬运坯车入库缓干、移动机器人有序从缓干库房自动取坯、工业机器人自动青坯上线，有效管控坯体先入先出，降低了中间品在库数量。
自动施釉阶段
工业机器人配置承坯旋转变位机、喷枪、釉浆供给系统，实现自动喷釉，如有特殊要求可以实现多釉色自动切换。工业机器人自动施釉，操作人员可以远离喷釉柜，其劳动量减轻，生产效率提高，并且釉层厚度稳定。人工施釉效率为100～160件/（人·班），施釉机器人每个工位为500～700件/班。
装窑烧成及卸窑阶段
整个工序采用工业机器人+机器视觉+输送线（移动机器人搬运坯车）+智能读码器（二维码扫描）+伺服自动调整抓手。工业机器人预装自动码垛软件数据库，通过智能读码器自动识别窑车ID号，将每件搬运的坯体绑定到窑车ID后，上传至MES系统，实现工艺品质追溯。机器视觉自动识别输送线上不同型号的坯体，自动调整机器人伺服抓手张开的宽度和高度，以实现多种坯体混线和多层窑车高效、轻柔、自动装卸窑。
一条装窑生产线布置3台装窑机器人后，一般可代替15名装窑工人作业。
开箱码垛阶段
产品烧成后，通过预置检验合格，即可装入纸箱内。通过工业机器人可配置多种不同规格的纸箱，依据生产线需求纸箱的种类，按批次自动供应纸箱，并实现开箱和封底的自动化。
产品装箱后，工业机器人通过识别纸箱上的条形码，自动按种类完成预定垛型的码放，并运到指定托盘上。工业机器人通过预置码垛软件数据库，可以实现不同托盘尺寸、不同产品外形尺寸、不同垛型要求的自动分拣和码放，有效将工人从繁重的搬运工作中解脱出来。
智能机器人朝更高效敏捷方向发展
工业机器人带动卫生陶瓷生产进入数字智能时代，未来必将融合更多机器视觉和智能物流移动机器人，结合MES系统形成产品可追溯性和生产工艺大数据。
机器视觉技术的融入除了适应产品多样、柔性、定制生产以外，还要兼备品质检验功能，形成智能工厂的闭环运营。
移动机器人的融合逐步替代了传统输送线模式，智能物流仓储系统和机器人控制系统两大平台无缝对接，高效低成本实现仓储管理智能化。打通智能工厂关键物流节点的混合搬运场景，高效敏捷、持续降低成本，打造绿色低碳的韧性物流供应链，为企业增效提产。
（作者单位：唐山贺祥智能科技股份有限公司）
本文原载于《中国建材报》5月29日7版《智能机器人大幅提升卫生陶瓷生产效率》
欢迎点击下方按钮订阅《中国建材报》（含电子报）。
本文作者：张 辉
初 审：贺 丹
复 审：王天恒
终 审：佟令玫
