渠淮波 任智學(xué) 蘇世民

（山東棗礦中興電氣有限公司，棗莊 277000）

隨著科技的進步和自動化水平的提高，智能化技術(shù)在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)作為電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對其進行智能化改造是適應(yīng)企業(yè)發(fā)展趨勢的選擇[1]。某企業(yè)的成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)原采用傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)方式，效率低下、質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的需求。為提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本以及實現(xiàn)企業(yè)的智能化發(fā)展、轉(zhuǎn)型，企業(yè)對二次線生產(chǎn)工藝進行了智能化優(yōu)化，并取得了一定成效。

1 背景概述

某電力設(shè)備企業(yè)在早期發(fā)展階段，主要依靠傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝和人工生產(chǎn)成套開關(guān)柜二次線。隨著技術(shù)的不斷進步和市場需求的變化，該企業(yè)開始探索智能化生產(chǎn)方式。通過引入先進的自動化和智能化技術(shù)，逐漸實現(xiàn)成套開關(guān)柜二次線加工的自動化和智能化，涵蓋從原材料處理、加工、裝配到檢測的全過程。通過采用機器人技術(shù)、傳感器技術(shù)、機器視覺技術(shù)及人工智能技術(shù)等先進技術(shù)，公司已實現(xiàn)成套開關(guān)柜二次線的快速、精準(zhǔn)、高效生產(chǎn)[2]。

2 傳統(tǒng)的二次線生產(chǎn)工藝

該企業(yè)開關(guān)柜二次線傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程主要包括以下7 個步驟。第一，技術(shù)部下發(fā)二次線配線設(shè)計圖紙，配線員工將圖紙移交專門人員進行審核，審核確認(rèn)后，將圖紙手工輸入系統(tǒng)。第二，根據(jù)圖紙線號管標(biāo)號，使用線號打印機進行打印，完成線號管標(biāo)號。第三，利用切線剝皮機切剝線束前端絕緣外層，確保切剝長度與線號管長度一致。第四，手工將線號管套在切剝后的線束前端。第五，二次線配線人員使用剝線鉗來處理末端絕緣外層。第六，二次線配線人員通過手工的方式，完成冷壓端子套裝。第七，二次線配線人員利用冷壓鉗，完成線束兩端冷壓端子處理工作。

從上述工藝流程可看出，傳統(tǒng)二次線配線工作主要依賴配線人員的手工操作，他們的崗位熟練度、工作狀態(tài)等對二次線配線工藝質(zhì)量有著直接影響。然而，當(dāng)前的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，傳統(tǒng)手工工藝已無法滿足實際使用需求與產(chǎn)品質(zhì)量要求。因此，如何利用信息技術(shù)實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，成為當(dāng)前成套開關(guān)柜生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題。

3 二次線生產(chǎn)工藝的智能化

通過分析傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，發(fā)現(xiàn)線號管打印、端子壓接兩個環(huán)節(jié)為影響二次線生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，該企業(yè)決定采用全自動套線壓接設(shè)備來完成二次線生產(chǎn)的智能化升級。全自動套線接機設(shè)備需要具備如下功能：第一，利用位移傳感器，實時檢測線材長度，完成切斷；第二，建立自動化管號噴識系統(tǒng)，自動噴號；第三，設(shè)置快速換模，以應(yīng)對不同類型端子的生產(chǎn)任務(wù)；第四，建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)100%端子自動檢驗；第五，建立Hipre View 8 柔性制造系統(tǒng)，實現(xiàn)按單生產(chǎn)，避免產(chǎn)量過剩。智能化方案實施詳情如下。

3.1 優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)手工二次線生產(chǎn)過程中使用的設(shè)備通常為輥道輸送線、切線剝皮機、剝線鉗等，不僅生產(chǎn)效率較低，而且受人工因素影響較大，難以把控二次線生產(chǎn)質(zhì)量。為實現(xiàn)成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)智能化建設(shè)，該企業(yè)引進放線機、二次線加工區(qū)、模具以及放線裝置，利用個人計算機（Personal Computer，PC）端實現(xiàn)4 個模塊的集成，實現(xiàn)自動切剝、套線號管、壓接，降低人為因素的影響，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量[3]。放線機能夠進行自動、高精度的放線，二次線加工區(qū)與模具能夠?qū)崿F(xiàn)二次線的精確加工和制作。成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)的智能化設(shè)備布局如圖1 所示。

圖1 成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)智能化設(shè)備布局

3.2 雙線自動切換

成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)導(dǎo)線通常為BVR 線，線芯截面面積為1.5～2.5 mm2。在生產(chǎn)過程中，需根據(jù)實際訂單量，隨時調(diào)整二次線生產(chǎn)任務(wù)。在二次線生產(chǎn)過程中，導(dǎo)線通常采用BVR 1.5 和BVR 2.5 這2 種規(guī)格。在本次智能化優(yōu)化方案中，該企業(yè)運用雙工位設(shè)置，當(dāng)需切換生產(chǎn)規(guī)格時，只需將相應(yīng)的工位調(diào)整到生產(chǎn)線的主導(dǎo)位置，即可實現(xiàn)2 種規(guī)格二次線的自動化切換。

智能化設(shè)備可生產(chǎn)不同規(guī)格的二次線，通過雙工位實現(xiàn)電線規(guī)格的自動切換，節(jié)省人工。電纜切換部有多個電纜導(dǎo)向器，夾緊機構(gòu)可切換狀態(tài)?；瑝K、導(dǎo)軌和移動驅(qū)動件協(xié)同工作，驅(qū)動電纜導(dǎo)向器移動。移動驅(qū)動件采用絲桿結(jié)構(gòu)，滑塊通過連接板與絲桿連接。電纜導(dǎo)向器與滑塊通過導(dǎo)向桿和彈簧連接，驅(qū)動件和氣缸可以驅(qū)動拉桿移動，使電纜導(dǎo)向器與輸送通道對齊或錯開。電纜傳送部包括傳送帶、驅(qū)動輥、導(dǎo)向輥和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動件，2 個傳送帶相對設(shè)置共同限定輸送通道。此設(shè)備可處理各種線型，能減少裝置占用空間。

3.3 切剝一體化

在智能化生產(chǎn)優(yōu)化過程中，針對如何減少勞動力、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量進行了深入研究。利用電腦剝線機，實現(xiàn)對線芯截面在4 mm2以下的二次線的定尺寸切斷。為確保電線剝線機的準(zhǔn)確、穩(wěn)定輸入，對設(shè)備進行進一步優(yōu)化。通過增設(shè)放線機傳感器、電線打結(jié)檢測裝置、缺陷檢測裝置以及送線器測長輪，能夠全面監(jiān)控電線的輸送和加工過程。這些檢測裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)電線輸送和加工過程中存在的問題，及時進行調(diào)整和解決，進而顯著提升電線的輸入精度，為后續(xù)的二次線切剝工作打下堅實基礎(chǔ)。

在剝皮長度設(shè)定方面，充分考慮實際生產(chǎn)需求，根據(jù)不同的電線規(guī)格和加工要求，將進線側(cè)和出線側(cè)的剝皮長度設(shè)定為1.00～15.00 mm 的可調(diào)節(jié)區(qū)間。這樣能夠根據(jù)不同的電線規(guī)格和加工要求調(diào)整剝皮長度，從而滿足不同長度電線的剝皮需求，提高生產(chǎn)效率。通過精確的參數(shù)設(shè)定，切線長度精度達到1+0.2L（單位為mm，L為切割長度），實現(xiàn)高精度的切割和剝皮以及對切線長度的精確控制[4]。

3.4 線號管智能化噴印

線號管智能化噴印設(shè)備經(jīng)過全面優(yōu)化，實現(xiàn)噴印字符種類、大小、位置和方向的智能化調(diào)整，以便減少人工生產(chǎn)過程中常見的輸錯和插錯問題，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。圖2 為優(yōu)化后的設(shè)備，具有噴印、剪切和收集功能，幾乎可完全取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)。該設(shè)備采用精密的機械結(jié)構(gòu)，通過升降板和剪切刀的配合，保證剪切長度和精度。升降板的高度和位置經(jīng)過精心設(shè)計，確保其與剪切刀精確配合，滿足所有規(guī)格線號管的生產(chǎn)需求。

圖2 號碼管噴印剪切一體機

此外，該設(shè)備使用了智能化噴印系統(tǒng)。通過高精度的噴頭和先進的控制系統(tǒng)，設(shè)備能夠自動識別線號管的規(guī)格和尺寸，根據(jù)生產(chǎn)要求進行個性化定制噴印，保障噴印的清晰度與準(zhǔn)確性。該設(shè)備還配備了自動化出料系統(tǒng)，剪切完成的線號管沿出料板自動滑出，既保證了生產(chǎn)過程的流暢性，也避免了人為操作的誤差。

4 智能化方案運用效果分析

成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)工藝優(yōu)化后，人工成本、線材損耗、壓接品質(zhì)以及工作效率均得到明顯改善。對比優(yōu)化后的智能化生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，結(jié)果如表1 所示。

表1 智能化生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝對比

從表1 可以看出，在人工成本方面，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝每月的人工成本為150 000 元，優(yōu)化后二次線生產(chǎn)主要由智能化設(shè)備進行，減少了人工操作環(huán)節(jié)，降低了錯誤率，提高了生產(chǎn)效率，每月人工成本節(jié)省了約33.3%。

在線材損耗方面，智能化生產(chǎn)工藝的損耗率僅為2%，而傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的損耗率高達13%，主要原因是傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，人為因素導(dǎo)致剝皮、截取等超出訂單要求范圍，產(chǎn)生大量殘次品。而利用智能化傳感器設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)精度與長度的精準(zhǔn)控制，從而減少線材損耗[5]。

在壓接品質(zhì)方面，智能化生產(chǎn)工藝的合格率為99%，比傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝高出14 個百分點。這是因為利用智能化設(shè)備對生產(chǎn)的二次線進行100%檢查，能避免因疏忽、疲勞等人為因素造成的質(zhì)量問題。

在工作效率方面，智能化生產(chǎn)工藝每小時可完成1 000 條線的加工，相比之下，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝僅能完成500 條。此外，利用自動化設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)24 h 生產(chǎn)。

5 結(jié)語

二次線生產(chǎn)質(zhì)量直接關(guān)系到電力工程成套開關(guān)柜的安裝質(zhì)量。傳統(tǒng)的二次線生產(chǎn)工藝過于依賴人工，無法消除人為因素造成的質(zhì)量與成本問題。為跟上時代發(fā)展的步伐，某企業(yè)對成套開關(guān)柜二次線生產(chǎn)進行智能化升級，通過使用雙線自動切換、切剝一體化、二次線號管智能化噴印等設(shè)備，有效降低了人工成本和線材損耗量，提高了產(chǎn)品合格率與工作效率，具備較好的應(yīng)用價值。