王 殿，郝鵬飛

(中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原030024)

1 德國工業(yè)4.0 和中國制造2025

德國工業(yè)4.0 的三大主題“智能工廠”、“智能生產(chǎn)”、“智能物流”。重點研究智能技術(shù)系統(tǒng)在制造業(yè)范圍內(nèi)的應(yīng)用，結(jié)合了生產(chǎn)物流管理、人機工程、3D 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對制造業(yè)的智能化革新提出了技術(shù)支持。

中國制造2025 是基于德國工業(yè)4.0 模式結(jié)合本國特殊國情提出的制造業(yè)“百年計劃”，以深度整合信息化與工業(yè)化為長遠奮斗目標(biāo)。研究制定智能制造發(fā)展戰(zhàn)略，加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品，推進制造過程智能化，深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用，加強互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從而保證制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型順利實施。

2 智能系統(tǒng)概念

作為中國制造2025 的核心，智能系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵決定了制造業(yè)轉(zhuǎn)型的成功與否。而作為智能系統(tǒng)的核心——模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化成為了支撐智能系統(tǒng)的左右手。

2.1 模塊化

模塊化是將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)通過自上而下的分解為較為簡單的、已經(jīng)成熟的部分，通過對已經(jīng)成熟的底部模塊的智能化實現(xiàn)整體生產(chǎn)活動的智能化系統(tǒng)建立，從而達到工期的減少、效率的提高。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化

通過對系統(tǒng)設(shè)計行業(yè)內(nèi)采用的國標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的固化，將其結(jié)合到智能系統(tǒng)的設(shè)計中，以程序的形式對生產(chǎn)中的各種行為進行規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)化的實施對產(chǎn)品的質(zhì)量、生命周期以及后續(xù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)有很大的意義，也是各廠商一直努力推進的工作。

3 傳統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析

傳統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線設(shè)備主要分為行車、機架、槽體以及外設(shè)等部分，作為生產(chǎn)線動力設(shè)備的行車是電鍍生產(chǎn)線主要部件之一，導(dǎo)軌位于機架上，槽體按工藝進行擺放，外設(shè)的安裝大部分是現(xiàn)場進行。

3.1 行車

電鍍生產(chǎn)線的行車是電鍍生產(chǎn)的重要保證部件，實現(xiàn)了工位轉(zhuǎn)化，工件起落等動作，實現(xiàn)了手動電鍍的自動化。行車常見的結(jié)構(gòu)分為懸臂行車、龍門行車，其結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖1 懸臂行車結(jié)構(gòu)

圖2 龍門行車結(jié)構(gòu)

3.2 機架

電鍍生產(chǎn)線機架是電鍍生產(chǎn)的基礎(chǔ)，主要實現(xiàn)電鍍槽的擺放、行車行走導(dǎo)軌、定位片、電纜、排風(fēng)管以及給排水等輔助設(shè)施的安裝和擺放，常見機架結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

3.3 槽體

電鍍工藝中陰極與陽極得失電子從而形成覆于工件表面鍍層的活動發(fā)生在電鍍線的槽體中，包括電鍍工藝前處理都是在槽體中進行。電鍍的工藝直接決定了槽體的材料、結(jié)構(gòu)、外形尺寸以及相應(yīng)的附加外設(shè)。

圖3 懸臂行車機架結(jié)構(gòu)

圖4 龍門行車機架結(jié)構(gòu)

3.4 外設(shè)

電鍍生產(chǎn)線的外設(shè)選取直接關(guān)系到電鍍的質(zhì)量，電鍍生產(chǎn)線中關(guān)鍵外設(shè)包括：整流器、過濾機、加熱裝置、制冷裝置、超聲波發(fā)生裝置、震動電機等。各個外設(shè)相互協(xié)調(diào)工作，經(jīng)過相應(yīng)的管路連接，完成電鍍工作，

4 電鍍生產(chǎn)線智能制造系統(tǒng)框架

構(gòu)建電鍍生產(chǎn)線智能制造系統(tǒng)是對智能設(shè)計、智能制造以及智能物流的有機結(jié)合，通過對傳統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線各模塊的分析、設(shè)計，形成智能分系統(tǒng)。對設(shè)計數(shù)據(jù)進行儲存、共享至相應(yīng)的設(shè)計環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)以及輔助環(huán)節(jié)，通過對零部件的分解形成單獨的零件設(shè)計信息，并且對零件進行編碼儲存。通過在企業(yè)構(gòu)造的MIS 系統(tǒng)實現(xiàn)對編碼零件的加工，形成加工派工單、加工工藝表以及最終的交貨日期。通過智能物流系統(tǒng)實現(xiàn)對電鍍生產(chǎn)線中各零件、各零件的管理以及后續(xù)裝配環(huán)節(jié)的調(diào)用。系統(tǒng)框架如圖所示5 所示。

4.1 電鍍生產(chǎn)線智能設(shè)計框架

圖5 智能化生產(chǎn)系統(tǒng)框架

電鍍線智能化設(shè)計基于模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化，通過將固化后的智能設(shè)計模塊經(jīng)過規(guī)則機制調(diào)用到相應(yīng)的模塊設(shè)計程序中，實現(xiàn)了整體電鍍線的智能化設(shè)計，原理框架如圖6所示。

4.2 電鍍生產(chǎn)線智能制造框架

智能化制造系統(tǒng)的建立主要基于企業(yè)自身的MIS 系統(tǒng)，通過建設(shè)智能工廠/ 數(shù)字化車間，加快人機智能交互、工業(yè)機器人、智能物流管理、增材制造等技術(shù)和裝備在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，促進制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實時監(jiān)測和自適應(yīng)控制。電鍍生產(chǎn)線的智能制造解決了基本構(gòu)件的分類工藝編制、加工設(shè)備的匹配、加工參數(shù)的選取以及加工進度的監(jiān)視，見圖7所示。

圖6 電鍍生產(chǎn)線智能化設(shè)計框架

圖7 電鍍生產(chǎn)線智能化制造框架

4.3 電鍍生產(chǎn)線智能物流框架

如何將電鍍生產(chǎn)線中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進行歸類劃分、分類管理是解決智能化物流管理的關(guān)鍵，對各部件中的零件進行編碼技術(shù)的應(yīng)用是物流管理的核心。應(yīng)用企業(yè)自身構(gòu)建的MIS 系統(tǒng)很好地實現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線零件的編號以及在各加工環(huán)節(jié)的監(jiān)視，對電鍍生產(chǎn)線中零部件的編碼結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 零部件編碼結(jié)構(gòu)

5 總結(jié)與展望

隨著中國轉(zhuǎn)型發(fā)展面臨問題的突出，李克強總理將“推進制造過程智能化”作為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的突破點，如何在傳統(tǒng)制造業(yè)中建立起完善的智能系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及開發(fā)出智能生產(chǎn)模式成為了企業(yè)轉(zhuǎn)型的重點，本文就傳統(tǒng)電鍍線構(gòu)件復(fù)雜、繁多、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一等特點對電鍍線生產(chǎn)進行了初步的智能化系統(tǒng)建立的研究。隨著我國制造業(yè)智能化程度的不斷提高，開設(shè)以及研究智能化工廠勢在必行，提前步入智能化制造進程對于企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級將是很大的未來優(yōu)勢。

傳統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線零部件的設(shè)計通常由人工完成，大部分存在設(shè)計的失誤、選型的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致成本的浪費。傳統(tǒng)電鍍生產(chǎn)線零部件的制造通常經(jīng)過傳統(tǒng)的派工單下達、生產(chǎn)周期安排、生產(chǎn)工藝編制、成品檢驗出廠，時間節(jié)點的沖突以及工藝重復(fù)編制等過程都會造成產(chǎn)品周期的延遲以及產(chǎn)品人工費的增加。應(yīng)用智能化系統(tǒng)來解決此類問題已經(jīng)迫在眉睫。圖9為中國電子科技集團公司第二研究所研制的電鍍線生產(chǎn)周期的平均時間，平均生產(chǎn)時長一般在160 個工作日左右。

圖9 傳統(tǒng)電鍍線生產(chǎn)周期

通過對MIS 系統(tǒng)的構(gòu)建以及智能化生產(chǎn)車間的搭建，傳統(tǒng)電鍍線生產(chǎn)將會實現(xiàn)部分或者全部無紙化加工，從設(shè)計參數(shù)的獲得到制造環(huán)節(jié)的信息流傳遞以及后續(xù)物流環(huán)節(jié)的管理都可實現(xiàn)信息的最優(yōu)化選取。在設(shè)計環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)以及物流環(huán)節(jié)都會大幅減少人為參與帶來的時間浪費以及設(shè)計誤差。如圖10所示，應(yīng)用智能化設(shè)計系統(tǒng)后電鍍線制造周期將會減少100 天左右，達到60～80 天。

圖10 智能化電鍍線制造周期

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