數字化生產示范線車間建設
內蒙古第一機械集團股份有限公司是國防科技工業重點保軍骨干企業,是國家唯一的主戰坦克和8x8輪式戰車研發制造基地,是央企子企業中唯一的集履帶式、軌道式和輪式重型車輛于一體的特種車輛研發制造集團,也是內蒙古自治區最大的裝備制造企業。
隨著工業化進程的不斷深入,以信息化輔助生產的管理模式也逐步暴露了一些不足,最明顯的是體現在和工業現場控制的結合和統一方面,長期以來,工業技術發展和信息化發展在企業內部呈現了兩條單一的發展路線,兩者只是單向的帶動和促進關系,沒能發揮工業化、信息化相互促進和彼此帶動的良好效應。表現在具體層面是為了信息化而信息化,出現了工業化和信息化脫節的狀況,一方面工業技術的發展未能更好的體現信息技術的指導和支持作用,另一方面信息技術也未能更好的結合工業化實際,未能更好的體現和工業化的互動作用。而這也在一定程度上制約了企業的進一步發展,如何更好的實現工業化和信息化的融合,更好的發揮兩者的互動作用成為企業發展的新課題。
無人化生產線 助推內蒙一機數字化智能生產
數字化車間的整體建設從實際出發,以信息技術和工業技術的應用為手段,以改善工藝流程、提高生產效率為目標,建設符合企業實際,切實提高企業技術和管理水平的數字化車間。內蒙古一機集團股份有限公司精密設備維修安裝公司于2020年投資建設數字化智能制造試驗線,目標是建成一條在線監測維修技術在無人化生產線上的樣板工程。
因此這一條生產線整合了眾多數字化智能生產的必備要素:諸如開發專用的生產執行系統、融入無人柔性搬運、JIS生產理念、拉動式精益生產思想,并且兼顧加工過程實時模擬仿真、工業機器人送料、RFID過程信息存儲等無人化生產的先進技術,通過對數字化車間的加工能力和技術規模進行綜合評估,從加工角度來看,建設產線切實提高了用戶關鍵產品的生產效率,即在無人化”關燈生產“模式下,重新編制工藝并規劃生產節拍,達到多臺設備準時化生產的目的。
從技術融合角度看,產線從物料準備端開始,加入立體智能倉庫、精度更高的上料機器人和毛刺打磨機器人、車銑復合機床、AGV轉運車、自動檢驗等技術。通過進一步整合上述先進技術,提升公司對智能生產線產品的調試競爭力。
數字化生產示范線車間自建成以來,成功組建了一批可以自主調試數字化產線的技術團隊,將以數字化生產示范線升級建設項目為牽引,未來在一機集團幾個重點領域內,建設具有促進現有工藝水平能力提升的規模化數字化生產集群單元。
示范線加工的原有四種產品單件加工時間均在4小時以上,單件產品價值200元。產線升級完成后,預計單件加工時間將縮短至3小時以內,且產線3臺加工單元完全可以實現節拍化生產,實現四種產品同時在設備中進行加工,如果實現全年24小時量產,可完成日加工 96件,因此預計年產值達340萬左右。產線升級完成后,還可加工其他適合尺寸零件。一次投入完成建設,設備正常使用壽命至少10年以上,項目投入產出經濟效果非常好。
部分工序的能效提升達100% 數字化示范生產線的“降維打擊”
數字化示范生產線是內蒙一機整合近年來數控設備裝調、工業機器人維護、遠程監控維修等成熟技術,以及現代先進制造企業的數字化仿真、產品全生命周期管理、預知生產維修等先進技術的樣板工程。在前期已經可以順利加工原始設計模型的條件下,隨機抽取加工了公司的某項在制產品,充分驗證了其快速換產能力和效率提升能力。僅從加工角度來看,部分工序的能效提升甚至可以達到100%,直接可以去掉了部分工藝流程,是對傳統制造工藝的一次“降維打擊”。
1、無人化加工:通過六軸機器人實現零件的夾持、裝夾、轉運等工作,加工中心和車床實現零件的自動加工,整個過程全部無需人員參與,生產區域全封閉。該項技術的應用,排除了生產過程中過多人員參與導致的不確定項,提高了生產加工效率和穩定性。同時,加工區域封閉且無人化,最大限度的解決了生產過程中人員的安全問題,從根本上杜絕了安全事故的發生。
2、智能生產控制:采用智能車間管理系統實現加工中心、數控車床和機器人的總體協調控制,系統精確的將任務下達給各設備,控制各設備互相配合、互相協作完成整個加工過程,同時,系統對整條生產線的數據進行采集和監控,自動完成生產計劃安排、物料管理、刀具管理等功能。
3、單機多工序:智能產線利用一臺五軸加工中心,實現工件只需通過一次裝夾,即可完成包括曲面、斜孔等復雜工藝流程加工,不僅縮短了加工周期,而且避免了由于多次裝夾造成的誤差。
4、國產工業機器人的應用:智能產線首次實現國產機器人在自動化生產線上的應用,打破了以往工業機器人由KUKA、ABB等國外公司的壟斷局面,并且完成了國產機器人與數控設備總體協調控制,實現了技術上的突破,并且大幅度降低了項目前期投入成本。
5、故障在線監測:操作區域、內部加工區域全部安裝有海康威視視頻監控系統,具備任意時段回看功能,幫助車間管理層分析產線加工或故障狀態原因。另外,為了實現預知維修,整條智能產線加裝了我公司獨有的振動在線監測分析系統,對易疲勞部位的軸承、聯軸節、傳動齒輪副的振動頻譜進行加工過程中不間斷的記錄和分析,通過軟件自動判斷或頻譜工程師的人工分析,對重點部位下發點檢或維修計劃,使產線的設備維護工作更加輕松有效。
內蒙一機智能車間大數據形成一定程度的積累后,可以進一步研究基于“云平臺”的生產維保模式,即將現在的移動端APP報故平臺與云端系統進行數據交互,實現后,車間管理員和設備維修服務工程師可以通過移動終端設備連接云服務器,訪問到現場設備的實時數據,隨時隨地了解車間最真實、最直接的情況,為遠程故障判斷維修提供真實準確的解決方案,這是現有的電話交流所不能企及的高效準確的設備維保模式。
本文章選自中國上市公司協會發布的《中國上市公司數字化轉型典型案例》