陳孝尚 蔡鶴

【摘 ?要】以智能制造為引領(lǐng)，數(shù)字化改造為核心，順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，設(shè)計(jì)規(guī)劃滑動(dòng)軸承軸瓦柔性生產(chǎn)線。改變傳統(tǒng)落后的加工管理方式，提升效率和質(zhì)量性能。

【關(guān)鍵詞】智能制造;柔性生產(chǎn)線;數(shù)字化;滑動(dòng)軸承;軸瓦

1.概述

目前國(guó)內(nèi)滑動(dòng)軸承行業(yè)普遍為單件小批量生產(chǎn)。采用傳統(tǒng)的單機(jī)人工作業(yè)方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，易出差錯(cuò)，工件轉(zhuǎn)運(yùn)不及時(shí)，產(chǎn)品信息追溯難等問題。我公司作為國(guó)內(nèi)滑動(dòng)軸承行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，致力于打破傳統(tǒng)制造的局限性，開拓創(chuàng)新，一舉成為行業(yè)智能制造的典范。設(shè)計(jì)規(guī)劃了一條滑動(dòng)軸承柔性生產(chǎn)線。

2.柔性生產(chǎn)線整體功能設(shè)計(jì)

對(duì)原有的組織管理流程和工藝方法進(jìn)行細(xì)致調(diào)研，根據(jù)精益生產(chǎn)的要求進(jìn)行梳理、優(yōu)化。優(yōu)化整合工序，減少裝夾次數(shù)，減少變形，提高精度。為實(shí)現(xiàn)軸瓦高效率的生產(chǎn)，設(shè)計(jì)并制作實(shí)際可行的自動(dòng)化設(shè)備，并采集相關(guān)上下線信息，制作線體總控軟件，實(shí)現(xiàn)高效率軸瓦柔性化生產(chǎn)。組線設(shè)備為德國(guó)進(jìn)口五軸五聯(lián)動(dòng)萬(wàn)能銑加工中心、數(shù)控車銑復(fù)合加工中心、三坐標(biāo)和上下料機(jī)器手等組成。主要軸瓦產(chǎn)品信息如下圖所示;

軸瓦柔性線主體由9個(gè)組裝系統(tǒng)組合而成，分別為：

人工裝配系統(tǒng);半成品進(jìn)出料循環(huán)系統(tǒng);二維碼打標(biāo)識(shí)別系統(tǒng);工件識(shí)別視覺防錯(cuò)系統(tǒng);機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng);智能工件倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng);機(jī)器人快換系統(tǒng);清洗烘干系統(tǒng);排屑系統(tǒng);智能線體控制系統(tǒng);

各工位以優(yōu)質(zhì)型材構(gòu)建基本的工作臺(tái)框架，采用型材和有機(jī)玻璃構(gòu)建安全框架保證設(shè)備和操作人員的工作安全。考慮安全因素，采用安全光幕及急停按鈕等安全措施。

各工位配置相應(yīng)的合格與不合格性指示燈以便于操作者直觀地進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視。整個(gè)生產(chǎn)線除了各工位具有信息指示燈、代碼和監(jiān)控信息外，狀態(tài)指示塔燈也是必備的，顏色和功能定義如下：

綠色 – 設(shè)備處于自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)前沒有故障

黃色 – 手動(dòng)模式/參數(shù)設(shè)置

紅色 – 設(shè)備處于故障報(bào)警狀態(tài)

3.柔性生產(chǎn)線總控系統(tǒng)

線體總控系統(tǒng)具備模塊化拼裝能力，包括程序傳輸管理、設(shè)備數(shù)據(jù)采集管理、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)管理、與上層MES對(duì)接等功能。控制邏輯：在線體控制上位機(jī)上輸入生產(chǎn)訂單號(hào);將毛坯裝到上料線;機(jī)器人接收到上料任務(wù)，將工件搬運(yùn)至料庫(kù)等待加工;機(jī)床一旦處于空閑狀態(tài)立即向機(jī)器人請(qǐng)求上料加工。機(jī)器人根據(jù)排產(chǎn)順序，將工件送入機(jī)床加工。將加工完成的工件搬出機(jī)床。機(jī)床和控制系統(tǒng)通過(guò)PLC握手信號(hào)交互并設(shè)置保護(hù)條件，加工程序與物料編碼唯一對(duì)應(yīng)，自動(dòng)識(shí)別調(diào)用。機(jī)床可實(shí)現(xiàn)72小時(shí)無(wú)人自動(dòng)加工。

系統(tǒng)配置模塊：①設(shè)備數(shù)據(jù)采集及可視化分析模塊（MDA/MDC）②程序傳輸及管理模塊（DNC）③Visual（電子看板）模塊④工單管理模塊⑤刀補(bǔ)管理模塊。

3.1設(shè)備數(shù)據(jù)采集及可視化分析——MDA/MDC

設(shè)備數(shù)據(jù)采集分為網(wǎng)卡采集及硬件采集兩種，對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)（產(chǎn)量、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、停機(jī)、空閑、調(diào)試等）進(jìn)行采集;通過(guò)網(wǎng)口采集的數(shù)據(jù)有設(shè)備狀態(tài)、各軸坐標(biāo)、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給倍率、主軸倍率、產(chǎn)量、報(bào)警信息等。通過(guò)硬件采集的數(shù)據(jù)有設(shè)備狀態(tài)、進(jìn)給倍率、主軸倍率、產(chǎn)量等;實(shí)現(xiàn)了將現(xiàn)場(chǎng)采集的設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)量、運(yùn)行參數(shù)、質(zhì)檢信息、生產(chǎn)任務(wù)、操作人員等數(shù)據(jù)通過(guò)MDA服務(wù)器進(jìn)行解析、匯總、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算并生產(chǎn)相應(yīng)的圖報(bào)表或看板信息，設(shè)備管理者只需在辦公室的PC端即可全面、快速了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的整體運(yùn)行狀況，以便實(shí)現(xiàn)快速處理現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)異常問題和執(zhí)行管理決策。

3.2程序傳輸及管理—DNC

采用串口、網(wǎng)口DNC系統(tǒng)混合聯(lián)網(wǎng)方案。針對(duì)串口設(shè)備：首先將串口交換機(jī)的串口通過(guò)RS232數(shù)據(jù)線與數(shù)控機(jī)床的串口進(jìn)行相連，真正實(shí)現(xiàn)了將現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床像電腦一樣進(jìn)行統(tǒng)一管理，編程人員只需在機(jī)床端即可遠(yuǎn)程下載NC程序。

程序傳輸及管理的主要功能：

（1）程序遠(yuǎn)程調(diào)用，操作工只需要在機(jī)床端就可以實(shí)現(xiàn)程序的上傳和下載。（2）程序回傳自動(dòng)命名，系統(tǒng)可以對(duì)上傳的程序進(jìn)行自動(dòng)命名。（3）程序列表查看，操作者可以在機(jī)床端查看服務(wù)器對(duì)應(yīng)目錄中的程序清單。（4）程序在線加工，對(duì)于大的程序，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)程序的在線加工（機(jī)床必須有在線加工功能）。（5）可根據(jù)不同角色進(jìn)行權(quán)限配置，同時(shí)支持將權(quán)限細(xì)化到某一文件夾甚至到某一文件，以及支持分配只讀、修改等某一項(xiàng)權(quán)限功能（6）支持多種程序比較功能方式。（7）系統(tǒng)具備自動(dòng)版本管理功能，確保現(xiàn)場(chǎng)使用的加工程序?yàn)樽钚鹿に嚨某绦?。如果用戶想回用老版本的程序，可以通過(guò)置新版本操作實(shí)現(xiàn);同時(shí)版本刪除權(quán)限可以通過(guò)權(quán)限進(jìn)行控制。

3.3 Visual（電子看板）

Visual（電子看板）是現(xiàn)代化管理的主要工具，將采集到的信息按需要生成報(bào)表并展示。

Visual（電子看板）的主要功能：

并以產(chǎn)線3D布局狀態(tài)方式直觀展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的即時(shí)狀態(tài)，如綠色表示設(shè)備處于運(yùn)行加工，藍(lán)色表示設(shè)備空閑、黃色表示設(shè)備調(diào)試、紅色表示設(shè)備停機(jī)、灰色表示設(shè)備關(guān)機(jī);

可視化車間看板;

按工序先后次序展示設(shè)備加工效率（條狀圖），可直觀查看瓶頸工序;

實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息刷新發(fā)布，一目了然掌握車間實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀況，包括實(shí)時(shí)生產(chǎn)任務(wù)信息，預(yù)計(jì)產(chǎn)量，完成量，完成率，合格率，加工設(shè)備信息;

3.4工單管理

線體總控系統(tǒng)工單管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)批次追蹤與生產(chǎn)管理的基本功能。

工單管理的主要功能：

（1）產(chǎn)品維護(hù)。此模塊供生產(chǎn)管理人員根據(jù)產(chǎn)品信息在系統(tǒng)中進(jìn)行維護(hù)，包括產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品名稱以及工藝工序信息及其備注信息。

（2）工單登陸。在工單登錄頁(yè)面會(huì)自動(dòng)顯示出和工序一一對(duì)應(yīng)的工單，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)需要下發(fā)時(shí)，在系統(tǒng)中進(jìn)行派發(fā)操作，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工單生產(chǎn)情況，包括工單實(shí)際產(chǎn)量、正在執(zhí)行工單的設(shè)備、正品數(shù)、次品數(shù)。當(dāng)完成該工單的設(shè)備結(jié)束時(shí)進(jìn)行設(shè)備報(bào)工、完成該工單的所有設(shè)備結(jié)束時(shí)進(jìn)行工單報(bào)工、當(dāng)所有工單加工結(jié)束后，產(chǎn)品加工結(jié)束。

（3）班次統(tǒng)計(jì)。以班次為基礎(chǔ)，并以表格顯示出人員或者設(shè)備在某一個(gè)班次的產(chǎn)量、運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間。

（4）工單產(chǎn)量。按照不同統(tǒng)計(jì)方式查詢工單生產(chǎn)情況 將工單實(shí)際產(chǎn)量、計(jì)劃平均產(chǎn)量及實(shí)際平均產(chǎn)量以折線圖或柱狀圖的形式在一張顯示。

（5）工單進(jìn)度看板。將工單進(jìn)度情況在看板上進(jìn)行實(shí)時(shí)展示 將正在作業(yè)中的工單任務(wù)在看板上進(jìn)行展示，能更加快捷了解生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度。

3.5自動(dòng)刀補(bǔ)功能

軸瓦精加工完成后，機(jī)器人將其搬運(yùn)到三坐標(biāo)上，自動(dòng)進(jìn)行尺寸和形位公差測(cè)量。測(cè)量結(jié)果軟件自動(dòng)采集，根據(jù)軸瓦設(shè)計(jì)精度要求，通過(guò)算法計(jì)算得到自動(dòng)刀補(bǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)以太網(wǎng)傳送到機(jī)床對(duì)應(yīng)的刀具磨損補(bǔ)償表上，以此保證加工的尺寸的穩(wěn)定。自動(dòng)刀補(bǔ)功能的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖如下：

4.小結(jié)

本條自動(dòng)產(chǎn)線集成了條碼管理、視覺檢測(cè)、三坐標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)、排產(chǎn)和插單管理，是離散制造的先進(jìn)代表。可實(shí)現(xiàn)客戶定制化需求和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)兩種方式，符合中國(guó)制造2025的要求。實(shí)現(xiàn)了以機(jī)器換人的目的，原先需要15個(gè)人作業(yè)，現(xiàn)在只需要3人。生產(chǎn)效率提高50%，在制品減少30%，提高了國(guó)內(nèi)滑動(dòng)軸承制造的水平。開創(chuàng)了滑動(dòng)軸承智能制造的先例，起到了行業(yè)帶頭作用。

參考文獻(xiàn)

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