智能製造很遙遠？「數字化工廠」為你縮短距離

　　2018-01-23 11:46操作系統/機器人

　　

　　貴州省委書記孫志剛一行參觀黎陽數字化生產線建設項目。

　　

　　2017年11月20～21日，貴州省委書記孫志剛，省委副書記、代省長諶貽琴分別率2017年全省第二次項目建設現場觀摩會代表來到中國航發黎陽參觀數字化生產線建設項目。走進生產現場，自動化的生產線映入眼帘，觀摩組又被此起彼落的機器人懸臂、高度信息化管理模式所震撼，不少代表駐足詢問。這就是大數據+工業製造深度融合發展的生動縮影。

　　數字化生產之所以備受關注，因為數字化工廠真正意義上將機器人、智能設備和信息技術三者在製造業完美融合，涵蓋了製造的物流和信息流等環節，主要解決工廠、車間和生產線以及產品涉及到的製造實現的轉化過程，是智能製造的典型代表。

　　如果說傳統製造是一台問題頻發的手工機床，那數字化生產就如同一台「高效率」「有大腦」的數控加工中心，完成了由傳統的經驗和手工方式，向計算機輔助數字模擬與優化的蛻變。換句話說，數字化生產縮短了傳統製造向智能製造跨越的距離。

　　ERP、PDM、MES、DNC、MDC、MMS……這些高深莫測的代名片語成了「數字化製造系統」，正如同一個健全的人，作為唯一數據源的「大腦平台」PDM（產品數據管理系統），在接收到外界需求信息后，刺激「腦細胞」ERP（企業資源計劃管理系統）根據數據產生應對指令並傳輸到「小腦」MES（製造執行系統）,在「眼睛」MDC（製造數據採集與監測系統）和軀體的協同下，完成各類動作，而動作的完成方法和質量標準就分別通過DNC（分散式數控系統）和MMS（測量管理系統）來限制。

　　對應到產品製造過程：PDM管理產品工藝基礎數據，並作為唯一源頭向其他系統提供數據；ERP創建生產訂單，並下發至MES；MES根據生產訂單創建流水卡片並進行排產；加工前MES指派各系統進行生產準備，包括PDM的文檔準備、ERP工裝刀具資源準備、DNC數控程序準備、模擬系統的程序驗證準備；機床實際加工中，自適應系統輔助加工，自動優化加工參數；MDC監控設備的運行參數和狀態，並將分析結果在PDM中存儲；加工完成後，MES指派MMS進行測量，對結果進行質量分析；工藝知識庫收集製造過程中的加工參數、技術經驗、質量分析等數據，反饋至工藝中進行優化，形成「數據→知識→質量」的良性循環。

　　如此，以PDM為基礎數據核心繫統，以MES系統為業務流程主線，以業務流集成、信息流交互、協同生產、綜合分析為主旨的數字化製造系統，將各系統集成聯繫，通過業務流的深度集成，實現信息流的高效交互傳遞，達到提高管理效率，增強管理力度，提升生產效率的目的。

　　這些高端的系統體系構成「數字化製造系統」，使機匣分廠成為了名副其實的「數字化工廠」，在系統實施建設以來，實現了對生產過程的信息化管理和透明化監控，加工過程的智能化調節，生產任務的自動化排產。系統投用后，機匣分廠產品質量穩步提升，合格率從93%提升到了97%，生產成本下降了25%，設備利用效率提升了21%，綜合生產效率提升了21%，用最直接可靠的方式，讓「數字化工廠」發揮智能製造的強大動力。

　　此外，虛實「雙胞胎」數字化生產線平行作業能夠有效提升作動筒產能。作動筒數字化生產線之所以被稱為「雙胞胎」，是因為它主要由數字化虛擬生產線和智能化實體生產線兩個部分構成。數字化虛擬生產線是利用世界最先進的生產線模擬、機器人模擬技術，同時結合工具資料庫、工藝結構庫等，從生產線的設計驗證到實施實現全三維模擬模擬。同時對零件加工的整個工藝設計、製造和檢測過程進行全數字化設計和模擬，兩者完全是一一對應關係，如同「數字化雙胞胎」，幫助實現零件加工的數字化、智能化、高柔性、自動化。

　　「雙胞胎」雖說長得一樣，但存在的空間不同。「哥哥」數字化虛擬生產線存在於虛擬空間，思維敏捷，具備虛擬驗證技術。生產線模擬模擬、生產線機器人PLC調試模擬、容差分析、機械幾何加工模擬、機械加工物理模擬等虛擬模擬技術盡為其所用，通過對數字化環境的優化和關鍵技術的改進，形成數字化生產線設計方案，對生產線上的各個環節進行模擬，指導「弟弟」完成機器人編程和控制、加工機理、刀具路徑、物料運動等過程，實現對實體生產線建設和管理的指導。「弟弟」智能化實體生產線存在於實體空間內，在「哥哥」對加工各環節的可行性評估支持下，完成自動排產、自動加工、自動檢測、加工及監測數據自動存儲、分析和反饋，不斷優化生產過程，保證產品質量穩定。

　　一虛一實，相互協作，將整個生產線關於設備、生產、檢測的數據同步收集並進行實時分析，數據進行可視化管理，達到對產品進行不斷修正優化完善的目的。同時將優化后的產品數據反饋至伺服器，通過信息網路覆蓋生產各環節，指導生產線全過程，形成數字化、網路化、智能化的產品製造，真正發揮「數字化雙胞胎」的強大作用。實際生產中，唯一用到人工的地方，僅僅是生產準備階段預先對零件、刀具等進行裝載，整個生產線的生產過程完全實現了無人工干預，從公司MES接收到任務后，即可實現自動排產、自動加工，自動檢測，加工及檢測數據自動存儲、分析及顯示。三台可視化顯示屏分別顯示設備運行數據、實時加工情況、生產數據及質量數據，加工完成的零件可以隨時提取。該生產線建成以後，使以前需要50多人同時操作、有31道繁瑣生產工序的傳統生產流程變成了僅用1人操作、通過3道工序即可完成，年產目標量相較於傳統方式提升了20倍，大大提升了產能、降低了人力成本，與此同時，還保證了產品的質量和一致性，做到了「少投入、多出品、出精品」。