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1、随着新一轮工业革命的发展 工业转型的呼声日渐高涨 面对信息技术和工业技术的革新浪潮 美国人出台了先进制造业回流计划 德国人提出了工业4 0战略 中国加紧推进两化深度融合 并发布了中国制造2025战略 如何实现智能化 如何建设智能工厂 是当前很多企业面临的问题 就这个问题 在对多家优秀制造企业参观学习后 做如下汇报 目录 一 现状二 智能工厂模型三 智能工厂核心 MES四 建设方案 差距 自动化加工设备覆盖率低数控加工设备较少 目前只有两台数控锯床 三台数控车床与数控折弯机 剪板机各一台 其余均为普通机床 焊接 辅助工具自动化率较低 目前仅有一套焊接机器人加工板类零件 一台焊接专机加工滚筒辐板
2、其余焊接与辅助工作均由人工手动完成 装配环节基本依靠手工目前装配工作全部依靠手工 定点组装 效率低下 延误交期时不能及时发现 定位 相关配套的部件装配吊装依靠车间大吊车 等待耗时较长 原有布局与库房领料模式所限 导致装配用时中领料 等料时间占比过大 质检过程缺乏先进手段质检手段主要依靠人工使用卡尺或千分尺测量 成品检测也无法做到及时有效 追溯准确 导致发生问题后无法详细判断事故类别 依靠人工检测判定合格与否 也存在准确性差 波动性大等问题 无法进行长期可靠 稳定的检测作业 而且检测数据需要人工统计 进行二次汇总后才向上级汇报 效率很低 数据整理周期长 准确度低 规范性差 时效性严重滞后 信息化
3、建设存在断层 车间管理成为 黑匣子 随着企业发展 目前在设计与运营管理阶段 信息化建设初见成效 普遍实现无纸化办公 保证信息的准确 及时传递 但在生产阶段 信息化建设较差 与其他部门相比存在显著差异 同时车间管理由于信息化程度不足 导致上级领导无法准确 及时掌控生产流程与进度 车间 黑匣子 现象明显 供应链各相关环节信息 孤岛 生产系统是一个由加工 装配 质量 设备 供应 仓储 安全等多个环节统一协调工作才能正常运转的系统 但在实际运营过程中 不可避免的存在 部门墙 这一现象 各环节的信息不能准确及时的传递 造成信息孤岛的产生 上级领导只得抽出大量时间和精力被动协调部门之间各类信息的流转与配合
4、 而无法主动发现问题 解决问题 目录 一 现状二 智能工厂模型三 智能工厂核心 MES四 建设方案 2 1数字化工厂与智能工厂 数字化工厂的定义是 数字化工厂是在计算机虚拟环境中 对整个生产过程进行仿真 评估和优化 并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式 是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物 主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁 从定义中可以得出一个结论 数字化工厂的本质是实现信息的集成 智能工厂是在数字化工厂的基础上 利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务 提高生产过程可控性 减少生产线人工干预 以及合理计划排程 同时 集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体 构建
5、高效 节能 绿色 环保 舒适的人性化工厂 智能工厂已经具有了自主能力 可采集 分析 判断 规划 通过整体可视技术进行推理预测 利用仿真及多媒体技术 将实境扩增展示设计与制造过程 系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构 具备协调 重组及扩充特性 已系统具备了自我学习 自行维护能力 因此 智能工厂实现了人与机器的相互协调合作 其本质是人机交互 智能制造系统在制造过程中能进行智能活动 诸如分析 推理 判断 构思和决策等 通过人与智能机器的合作 去扩大 延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动 它把制造自动化扩展到柔性化 智能化和高度集成化 智能制造系统不只是 人工智能系统 而是人机一体化智能系
6、统 是混合智能 系统可独立承担分析 判断 决策等任务 突出人在制造系统中的核心地位 同时在智能机器配合下 更好发挥人的潜能 机器智能和人的智能真正地集成在一起 互相配合 相得益彰 本质是人机一体化 智能工厂是数字化工厂的升级 又是智能制造的载体 当下 国内很多企业都在炒作智能制造 但是绝大多数企业还处在部分使用应用软件的阶段 少数企业也只是实现了信息集成 也就是可以达到数字化工厂的水平 极少数企业 能够实现人机的有效交互 也就是达到智能工厂的水平 而绝大多数企业距离智能制造的要求或者工业4 0表述的状态 还相差很远 2 2智能工厂顶层设计 实现全过程的透明化和数字化 MES通过双向的直接通讯在
7、企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息 MES是实现智能工厂的核心和中间桥梁 起到承上启下的关键作用 2 3智能工厂模型 层级 MES 制造企业生产过程执行管理系统MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理 当工厂发生实时事件时 MES能对此及时做出反应 报告 并用当前的准确数据对它们进行指导和处理 这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动 有效地指导工厂的生产运作过程 从而使其既能提高工厂及时交货能力 改善物料的流通性能 又能提高生产回报率 2 3智能工厂模型 数据 目录 一 现状二 智能工厂模型三 智能工厂核心 MES四
8、建设方案 3 1MES介绍 3 2MES功能模块 一 现状二 智能工厂模型三 智能工厂核心 MES四 建设方案 目录 4 1智能设备层自2015年起 为了适配日渐高企的产能 采取了多项有效措施 主要有增加部分数控设备 使用焊接机器人与自动焊接设备 转运物料时使用电动转运车等 这些技改一方面保证了生产订单的发货 另一方面也为智能工厂的设备层建设打下一定基础 但与智能工厂层级中要求的智能设备层仍存在较大差距 4 1 1数控机床机床做为加工行为的直接产生设备 设备的数控程度与自动化程度直接决定了工厂的智能程度 目前加工设备中 铣床 龙门铣床仍然全部为落后的手工机床 车床与钻床中 非数控机床仍然占据相
9、当大的比重 钣金类设备与锯床中 普通机床继续保持 半壁江山 针对以上情况 结合实际需求 在未来两 三年内对锯床 铣床 车床设备全部实现数控化 龙门加工中心 钣金机床基本实现数控化 只保留1 2台普通设备 钻床设备中数控类机床占比超过50 4 1 2装配流水线目前装配过程存在的种种问题 此处不再赘述 本方案准备先将制动台类检测设备的装配工位建设成流水线式装配工位 然后逐步推广到所有常规产品的装配流程 现就流水线式装配工位做简要介绍 如下 流水线式装配工位主要由部装工位 总装工位 线边库 传动链板 智能起重设备五大部分组成 部装工位主要负责定点组装产品中较关键重要部件 组装好后 通过智能起重设备起
10、吊运输到总装工位后安装到产品台架上 总装工位为产品的主装配工位 根据装配工艺及节拍平衡 一般分为三到五个分工位 产品台架通过传动链板依次在分工位停留 并安装部件与其他零部件后下线调试并最终进入打包区 线边库为关键零部件和较常用标准件的放置区 存放一定周期内产品装配所需要使用到的相应物料 以线边库的设立使用来大大降低来回往返仓库领料所耗费的时间 传动链板为根据具体台架设计的专用传动机构 保证产品主体按照设置好的节拍时间进行流动 智能起重设备主要为电动平衡器 可根据所起吊的货物重量自动调节平衡 操作者轻轻推动即可进行后续安装作业 使用此设备可降低装配过程中等待起吊设备的时间 以上即为装配流水线的主
11、要构成部分 相关设备的前期调研选型工作已经开展 并对装配工艺进行了初步的拆分重组 4 1 3自动化应用目前仅焊接工位使用焊接机器人进行平板类设备的焊接作业和轴盘类零部件自动化专机焊接辐板组件 其他工位与作业工种使用机器人或自动化设备较少 计划焊接工位再增加一台框架类产品的专用焊接机器人 其他工位根据情况更多得应用自动化加工设备 比如涂胶粘砂工位的自动粘砂设备 表面处理工位的抛丸喷砂打磨设备和滚筒类部件的自动化焊接专机等自动化设备的普及应用 4 1 4立体仓储与AGV小车 随着近几年识别技术水平的发展进步 立体仓储与AGV小车已被越来越多的企业所接受 使用并依赖 立体仓储与AGV小车作为现代汽车
12、制造业准时制物流的 致胜法宝 也必将 飞入寻常百姓家 逐渐成为一般制造业的 标配 公司根据场地限制与实际需求 准备先行推广AGV小车在装配工位零件配送至线边库和机加工位物料转运这两个常见场景中的使用 后期场地问题解决后建立立体仓储并接入控制层信息 进而打造自己的准时制物流与智能配送 4 2设备控制层生产作业现场和智能设备会产生大量实数据 这些生产数据可以对企业的快速决策起到重要作用 而单纯待在设备内部的数据对实际生产没有任何意义 只有将这些信息 数据收集控制起来 才能产生价值 4 2 1DNC DNC联网 集中管控NC程序NC程序统一存储 提高数据安全性 共用性 NC程序自动下发至相应机台 提
13、高工作效率 NC程序版本管理 规范作业 DNC DistributedNumericalControl 称为直接数控 也是网络化数控机床常用的制造术语 其基本原理是使用计算机对具有数控装置的机床或机床群直接进行程序传输和管理 设备网络化管理通讯 取代了纸质数控程序的传递和手动输入程序的低效率 将设备统一联网管理 实现高效准确的程序传输 帮助设备发挥最大价值 实现车间的完全网络化管理 为不同车间生产需求搭建多样的车间网络系统 消除车间数控设备之间的信息孤岛 彻底改变以前数控设备的单机通讯方式 全面实现数控设备的集中管理与控制 NC程序管理更加规范化 DNC系统完善的程序传输流程 严谨的用户权限管
14、理 方便的程序版本管理以及良好的可追溯性 实现对NC程序全生命周期的跟踪管理 明显降低工作人员的劳动强度 服务器端无人职守 设备端全自动远程传输 操作者不用离开设备就能完成程序的远程调用 远程比较和远程上传等全部工作 明显减少了操作者因程序传输而在车间现场来回奔波的时间 车间现场更加整洁 DNC系统实现了NC程序的集中管理与集中传输 车间现场不再需要大量的台式计算机及桌椅板凳 取而代之的是少量美观大方的现场触摸屏 整个车间显得更整洁 更符合车间精益生产管理的要求 4 2 2工位现场终端 生产现场的数据相当一部分仍然要依靠生产现场的作业人员进行收集 由于生产现场作业人员身兼生产与收集数据两职 若
15、采用原始的人工收集方式 不仅输入速度慢 而且出错率高 数据分散在许多不同的工序环节 需要利用工位固定终端或手持终端把条码作为纽带把各个生产环节的信息联接起来 从而跟踪产品从生产开始直到装配入库发货的全过程 根据生产订单或生产计划 在每一件产品开始生产前用终端条码打印机列印出制程卡 该制程卡与单件品或某一批产品一一对应 并在生产过程中随着产品在生产线的每个环节进行流通 在每个生产环节 生产现场作业员使用思终端扫描制程卡上的条码 以获取前一生产环节的生产数据 并在制程卡上记录本作业环节的相关信息 直至产品成型包装 工作人员用条码表示需要采集的项目 并列印在标签上 同时也可以对一些辅助的数据对象 如
16、工序 作业员 生产线 生产班次等 进行条码标识 以进一步实现终端数据的自动化收集 对于无法在生产线上布置电脑 且不需要实时收集数据 各个环节的数据之间无关联或关联性不强的应用场合 可以使用手持终端先分散采集 后集中批量处理 此时给生产现场作业人员配备带有条码扫描功能的手持终端 进行现场的数据采集 同时在现场也可查询相关信息 在此之前会将系统中的有关数据下载手持终端中 各种样式的终端将现场采集的数据上传到生产管理系统中 自动更新系统中的数据 同时也可以将系统中已更新后的数据下载到终端中 以便在现场进行查询和调用 4 3制造执行层MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理 当工厂发生实时异常时 MES能对此及时做出反应 报告 并用当前的准确数据对它们进行指导和处理 这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动 有效地指导工厂的生产运作过程 从而使其既能提高工厂及时交货能力 改善物料的流通性能 又能提高生产回报率 4 3 1柔性排产 优化生产 将复杂排产运算 压缩到分钟内完成1 将产能约束和优化规范整合到生产排程2 图形方式呈现排产结果 可快速浏
