未来转弯处，柔性生产中的激光焊接

文/朱磊·通快（中国）有限公司

智能化手段的核心不是淘汰人，而是提升生产力，同时还要让人更轻松，更有价值感。” 说出这句话的时候，重庆银河试验仪器有限公司（以下简称“重庆银河”）的总经理张志贤正在江苏大明精工制造有限公司（以下简称“江苏大明”）考察一台激光焊接设备——通快TruLaser Weld 5000（以下简称“TLW5000”）。彼时，江苏大明的焊接首席技师杜华军正在“慷慨激昂”地分享着这套设备的使用心得。

钣金工厂与产品工厂

“今年工作要坚持稳字当头、 稳中求进，面对新的下行压力，要把稳增长放在更加突出的位置。” ——2022年政府工作报告。

关于那次考察的行程安排，张志贤只有一句话：“我只有两个小时的时间，不要接待，不要拖沓，直接带我去现场。”

显然，杜华军的“慷慨激昂”感染了张志贤，在半个月后，重庆银河向通快公司订购了一台超大幅面TLW5000，如图1所示。

图1 重庆银河生产现场超大幅面TLW5000

一个是国内金属加工领域的龙头企业，一个是环试设备领域的隐形冠军，看起来完全不沾边的两个企业，却因为一台激光焊接设备发生了微妙的联系。

江苏大明的主要业务是高端金属材料加工，其业务范围广泛，涉及新能源、轨道交通、电梯、食品机械、船舶等各行各业，典型订单批量是几十到几百件。其激光焊接工作区如图2所示，总计6台激光焊接设备，其中就包括4台通快TLW5000。某锂电产线所需400套镍盒，由通快TLW5000加工，仅4天就完成交付，如图3所示。

图2 江苏大明激光焊接工作区

图3 江苏大明TLW5000设备4天完成400套镍盒

重庆银河的主要产品是气候环境可靠性试验设备，业务特色是个性化定制，大多数情况下此类设备的销售订单都是一台或者几台。首台90%的焊缝由TLW5000激光焊接而成的环试设备如图4所示。

图4 重庆银河首台90%的焊缝由TLW5000激光焊接而成的环试设备

手持激光焊接还是自动激光焊接

“自然界的一切归根到底是辩证地而不是形而上学地发生的。”——恩格斯，1873～1886，《自然辩证法》。

不管是以江苏大明为代表的现代钣金工厂，还是以重庆银河为代表的产品工厂，“专业定制化”的业务核心以及由此带来的“多品种、小批量”生产模式，在焊工日趋短缺的当前，都急需一个突破口。看起来，自动激光焊接不太可能成为合适的方案，因为其编程示教相对复杂，方案相对固定，更适合单品种规模化生产。而手持激光焊接则因较低的技能门槛而备受柔性生产的青睐。

实际上，最近两年在很多制造型企业的宏观叙事中，激光焊接已然是一个绕不开的关键词。数据表明，2021年的手持激光焊接市场容量是40000台（套），以年均超过100%的复合增长率成为柔性生产中缓解焊工短缺压力的最佳工具。

然而，对于手持激光焊接这种看起来最简单的选择，江苏大明和重庆银河却有着不一样的看法。

杜华军认为，手持激光焊接的劣势和优势一样突出。手持激光焊接将人工操作的柔性优势发挥到了极致，也降低了操作人员的门槛，但根本上并没有消除对劳动力短缺的依赖。况且手工操作的不稳定性、最大功率的限制，把手持激光焊接局限在了一些焊接要求不高的应用场景中。

而对于重庆银河来说，手持激光焊接并不能缓解劳动密集型产业的痛点，即订单的波动与焊工人数难以精准匹配，订单激增时可能需要20个手持激光焊接焊工，而在订单走弱时可能只需2个焊工就足够了；同时手持激光焊接的不稳定也会给环试设备的“核心”——密封内胆的密封性造成影响；并且，手持激光焊接带来的安全问题也不容小觑，激光打在板材表面的能量带来的反射轻则可能灼伤皮肤，重则造成视网膜脱落。而自动激光焊接的困难也是显而易见的，它虽然保障了质量稳定性也显著降低劳动密集程度，但在柔性生产中难以快速切换，这也是很多企业对自动激光焊接望而却步的原因。

正因如此，在2020年智能工厂投资计划中，对于4台TLW5000的引入，江苏大明总经理周良采取了一套谨慎的对赌策略：即先引入一台标准配置的TLW5000，如图5所示，如果在柔性生产中验证可行（主要验证是否能快速切换），就执行包括4台TLW5000在内的总计6台通快激光焊接系统的采购计划，如果验证失败，江苏大明有权退机并取消后续焊接设备的引入计划。

图5 江苏大明生产现场首台TLW5000

在首台机器到场培训时，通快的培训工程师透露了一个有趣的故事：周良每天都会抽出至少一个小时亲赴现场学习观摩，他难以想象，一个企业的老总会对一台加工设备如此好奇和投入。

如果说江苏大明的决策过程是企业家对新技术的一次审慎尝试，重庆银河的投资更像是一场勇敢的冒险。在此之前，没有人会这么想，更没有人会这么做，在批量小到只有一件的状态下，竟然能实现自动激光焊接生产。采用TLW5000对环试设备密封内胆的激光焊接过程如图6所示，采用激光焊接技术后，环试设备内胆的外观与质量稳定性得到显著提升，焊后效果如图7所示。

图6 重庆银河采用TLW5000激光焊接环试设备密封内胆

图7 重庆银河环试设备密封内胆激光焊接效果

创新的着力点

“当景气循环到谷底的同时，也是某些企业家不得不考虑退出市场或是另一些企业家必须要 ‘创新’以求生存的时候。” ——熊彼特，1942，《资本主义，社会主义与民主》。

企业创新有五个常见的着力点：产品创新、技术创新、市场创新、资源配置创新和组织创新。

在一次采访中，杜华军介绍了某“取样柜”项目的攻克经验。这个产品在运用激光焊接之前，一直都用传统手工焊，由于品质要求极高，整个加工需要600多工时，这其中，焊接和后处理占据了相当大的比重。在投入TLW5000之后，焊接工艺团队结合激光焊接的特点，对加工工序进行了优化，将原本的“先折再焊”调整为“先焊部件、再折、再满焊”，谁能想到，这么一个看似简单的调整，直接将原本的600工时压缩到了100工时，且加工质量有了很大提升。

对于周良来说，投资TLW5000的着力点是技术创新和市场创新，即不止在技术上提升效率和质量，也向市场传达了角色转变的强烈信号：从传统意义上的钣金加工商转换为可以提供包括专业焊接解决方案在内的技术服务供应商，从“切一刀折一刀”到“焊一下”再到“焊别人所不能焊”，“做别人所不能做”，看起来是加工业务拓展的一小步，实际上是价值链延展的一大步。

而张志贤的着力点则在技术创新和组织创新。所谓组织创新即把组织机构比作生物的机体，机体必须随着内外部环境的变化而不断地进行调整和变革，才能顺利地成长、发展，避免老化和死亡。

在对TLW5000的硬件配置和软件功能深入了解后，张志贤认为这套设备的独特功能客观上具备了柔性生产的条件，随即成立了激光焊接投产小组：主要包括在现场执行操作的“示教操作员”，在办公室进行离线编程的“程序员”，钣金工艺优化和工装设计员，并形成了一套独特的工作流程，简单概括就是：电脑编程、云端下发、现场调整、闭环优化。示教操作员现场示教如图8所示，基于TLW5000系统运行逻辑的焊接程序调用指导书如图9所示。

图8 重庆银河示教操作员现场示教

图9 重庆银河基于TLW5000系统运行逻辑的焊接程序调用指导书

截止目前，这个小小的“组织机体”已经实现了60%的产品焊接工艺转化工作，他们会持续优化直至实现100%的转化率。

2021年11月，重庆银河召开了智能化选型平台发布会，如图10所示，他们上线了产品智能化选型平台。TLW5000在这个智能化转变的节点上贡献了多少，我们或许难以判断，但可以确定的是，一切都在朝着张志贤心中的远方坚定前行。

图10 重庆银河正式推出智能化选型平台

结束语

“当这个时代到来的时候，锐不可当。万物肆意生长，尘埃与曙光升腾，江河汇聚成川，无名山丘崛起为峰，天地一时无比开阔。”——吴晓波，《激荡三十年》。

这是一个越来越多人喜欢怀念“黄金时代”的年代，有人也会“冷静”地用易卜生的名句提醒：每个人对于他所属的社会都负有责任，那个社会的弊病他也有一份。这句话我更愿意反过来陈述：每个人对于他所属的社会都负有责任，那个社会的激情与热爱他也有一份。当你看到花在向阳处生长，也会看到苔藓在背阴处扩散；当你嗅到朽木的腐烂气息，也会嗅到嫩芽在吐露芬芳。