智能制造很遥远?“数字化工厂”为你缩短距离

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贵州省委书记孙志刚一行参观黎阳数字化生产线建设项目。

2017年11月20~21日,贵州省委书记孙志刚,省委副书记、代省长谌贻琴分别率2017年全省第二次项目建设现场观摩会代表来到中国航发黎阳参观数字化生产线建设项目。走进生产现场,自动化的生产线映入眼帘,观摩组又被此起彼落的机器人悬臂、高度信息化管理模式所震撼,不少代表驻足询问。这就是大数据+工业制造深度融合发展的生动缩影。

数字化生产之所以备受关注,因为数字化工厂真正意义上将机器人、智能设备和信息技术三者在制造业完美融合,涵盖了制造的物流和信息流等环节,主要解决工厂、车间和生产线以及产品涉及到的制造实现的转化过程,是智能制造的典型代表。

如果说传统制造是一台问题频发的手工机床,那数字化生产就如同一台“高效率”“有大脑”的数控加工中心,完成了由传统的经验和手工方式,向计算机辅助数字仿真与优化的蜕变。换句话说,数字化生产缩短了传统制造向智能制造跨越的距离。

ERP、PDM、MES、DNC、MDC、MMS……这些高深莫测的代名词组成了“数字化制造系统”,正如同一个健全的人,作为唯一数据源的“大脑平台”PDM(产品数据管理系统),在接收到外界需求信息后,刺激“脑细胞”ERP(企业资源计划管理系统)根据数据产生应对指令并传输到“小脑”MES(制造执行系统),在“眼睛”MDC(制造数据采集与监测系统)和躯体的协同下,完成各类动作,而动作的完成方法和质量标准就分别通过DNC(分布式数控系统)和MMS(测量管理系统)来限制。

对应到产品制造过程:PDM管理产品工艺基础数据,并作为唯一源头向其他系统提供数据;ERP创建生产订单,并下发至MES;MES根据生产订单创建流水卡片并进行排产;加工前MES指派各系统进行生产准备,包括PDM的文档准备、ERP工装刀具资源准备、DNC数控程序准备、仿真系统的程序验证准备;机床实际加工中,自适应系统辅助加工,自动优化加工参数;MDC监控设备的运行参数和状态,并将分析结果在PDM中存储;加工完成后,MES指派MMS进行测量,对结果进行质量分析;工艺知识库收集制造过程中的加工参数、技术经验、质量分析等数据,反馈至工艺中进行优化,形成“数据→知识→质量”的良性循环。

如此,以PDM为基础数据核心系统,以MES系统为业务流程主线,以业务流集成、信息流交互、协同生产、综合分析为主旨的数字化制造系统,将各系统集成联系,通过业务流的深度集成,实现信息流的高效交互传递,达到提高管理效率,增强管理力度,提升生产效率的目的。

这些高端的系统体系构成“数字化制造系统”,使机匣分厂成为了名副其实的“数字化工厂”,在系统实施建设以来,实现了对生产过程的信息化管理和透明化监控,加工过程的智能化调节,生产任务的自动化排产。系统投用后,机匣分厂产品质量稳步提升,合格率从93%提升到了97%,生产成本下降了25%,设备利用效率提升了21%,综合生产效率提升了21%,用最直接可靠的方式,让“数字化工厂”发挥智能制造的强大动力。

此外,虚实“双胞胎”数字化生产线平行作业能够有效提升作动筒产能。作动筒数字化生产线之所以被称为“双胞胎”,是因为它主要由数字化虚拟生产线和智能化实体生产线两个部分构成。数字化虚拟生产线是利用世界最先进的生产线仿真、机器人仿真技术,同时结合工具数据库、工艺结构库等,从生产线的设计验证到实施实现全三维仿真模拟。同时对零件加工的整个工艺设计、制造和检测过程进行全数字化设计和仿真,两者完全是一一对应关系,如同“数字化双胞胎”,帮助实现零件加工的数字化、智能化、高柔性、自动化。

“双胞胎”虽说长得一样,但存在的空间不同。“哥哥”数字化虚拟生产线存在于虚拟空间,思维敏捷,具备虚拟验证技术。生产线仿真模拟、生产线机器人PLC调试仿真、容差分析、机械几何加工仿真、机械加工物理仿真等虚拟仿真技术尽为其所用,通过对数字化环境的优化和关键技术的改进,形成数字化生产线设计方案,对生产线上的各个环节进行仿真,指导“弟弟”完成机器人编程和控制、加工机理、刀具路径、物料运动等过程,实现对实体生产线建设和管理的指导。“弟弟”智能化实体生产线存在于实体空间内,在“哥哥”对加工各环节的可行性评估支持下,完成自动排产、自动加工、自动检测、加工及监测数据自动存储、分析和反馈,不断优化生产过程,保证产品质量稳定。

一虚一实,相互协作,将整个生产线关于设备、生产、检测的数据同步收集并进行实时分析,数据进行可视化管理,达到对产品进行不断修正优化完善的目的。同时将优化后的产品数据反馈至服务器,通过信息网络覆盖生产各环节,指导生产线全过程,形成数字化、网络化、智能化的产品制造,真正发挥“数字化双胞胎”的强大作用。实际生产中,唯一用到人工的地方,仅仅是生产准备阶段预先对零件、刀具等进行装载,整个生产线的生产过程完全实现了无人工干预,从公司MES接收到任务后,即可实现自动排产、自动加工,自动检测,加工及检测数据自动存储、分析及显示。三台可视化显示屏分别显示设备运行数据、实时加工情况、生产数据及质量数据,加工完成的零件可以随时提取。该生产线建成以后,使以前需要50多人同时操作、有31道繁琐生产工序的传统生产流程变成了仅用1人操作、通过3道工序即可完成,年产目标量相较于传统方式提升了20倍,大大提升了产能、降低了人力成本,与此同时,还保证了产品的质量和一致性,做到了“少投入、多出品、出精品”。

责任编辑:李居阳

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