智能工廠在工業制造企業的推廣
發布時間：2021-08-06 08:36:02
通過MES系統，能夠查看、監控及操作注塑車間的所有設備，有效追蹤產品從原料到成品整個流程環節中的所有設備及其運行狀況和參數等，當生產過程出現問題，能夠快速找到問題源頭，及時得到解決
1 引言
智能制造既是實現制造業結構調整的高端技術，又是支撐制造業高水平的基礎性技術。發展智能制造將為制造業的全面發展提供有力推動和必要保障，也是國家的重大戰略部署。雖然小家電行業整體增速依然承受較大壓力，但是在消費升級的驅動下，中國家電企業正在逐漸放棄過去以大規模傳統生產、價格競爭、渠道壓貨為特點的傳統商業模式，而是采取更加開放、多元、更加貼近市場的智能制造生產模式，以滿足“多品種、小批量”的個性化客戶需求[1]。面對小家電產品快速增長的市場和產業升級，智能工廠是趨勢。
中國的家電企業目前多數為傳統人工操作生產模式，效率低、品質不穩定，材料成本、制造成本、人工成本高，企業面臨招工難，效益低等諸多困難。在此背景下，迫切需要有企業能夠率先推出小家電智能制造示范基地。
本文主要介紹了智能工廠系統和各模塊子系統的建設及應用情況（沖壓、表面處理、注塑、物流），通過采用智能制造生產模式，一方面解決人工和材料成本的上升問題，另一方面通過柔性化制造滿足市場的“多品種、小批量”的個性化需求，可以有效提升企業在小家電智能制造產業中的競爭力。
2 智能工廠
（1）建立基于互聯網和大數據的“智能感知”系統，實現車間數據化、移動化、實時化、可視化管理，真正實現一體化智能工廠管控體系[2]，如圖1所示。
圖1 智能工廠管控平臺
（2）采用行業領先信息化控制系統，實現生產數據自動采集，數據采集分析系統與制造執行系統（MES）之間的數據自動傳輸。
（3）信息化系統包括：PLM產品研發管理、ERP物料訂單管理、SRM協同供應鏈、MES生產執行、APS高級智能排產、CPS數據采集、BI大數據分析、EMS能耗管理、WMS智能倉儲等14個模塊[3]。
（4）工業4.0智能工廠的組成：設備自動化、生產可視化、物流智能化、管理移動化、決策數據化。各模塊系統相互聯通，智能管理倉儲信息實時控制，實現移動APP平臺管理[4]。
3 智能工廠各車間設備及工藝
3.1 沖壓設備及工藝
（1）先進的生產線包括：拉伸、清洗、砂光、沖壓、焊接和鈍化，如圖2所示；沖壓生產線從傳統的多機連線轉變為多臺大沖床配三次元機械手完成多工序。其特點是線體短、搬運距離短、速度快；視覺定位系統與三次元線高效結合，加工過程可自動較正位置，不同產品都適用，產線柔性高。
（2）砂光段采用視覺撿工件系統和自動砂光機機器人上、下料，實現砂光無人化。
（3）落料采用多排套料，材料利用率提高8.5%，同時采取自動無劃傷排料機構，合格率達到99.9%以上。
（4）整個生產線高度自動化集成，檢測智能化，物流實現AGV，生產過程采用MES系統，通過中央控制室智能管控；生產線實現“精益化、自動化、信息化、智能化”四化融合。
3.2 表面處理設備及先進工藝
（1）氧化線。采用全自動臺式前處理+吊掛式氧化系統，生產線高效節能；采用地鏈式直帶噴砂機+機器人方式實現自動轉件，節約人工及成本；全自動添加處理配料系統，保證生產工藝穩定性。中央控制系統，PLC主機配備以太網通信模塊，讀取PLC的功能數據，監測整個產品表面處理制程，如圖3所示。
（2）清洗線。采用全自動加藥系統，配套自動攪拌裝置、國外先進的計量泵及管路，以確保表面處理工藝的穩定性。
（3）噴油線。采用全自動噴油系統，控制系統+機器人噴涂，可以實現實時流量監控、定量監控，可快速進行產品切換，保證產品品質，節約涂料用量。
3.3 注塑設備及先進工藝
（1）注塑工藝包括自動供料、自動流水線、機械手自動取件、剪件、處理披鋒、包裝、AGV自動配送等。
（2）注塑機供料系統高度智能化，將收集到的各項信息（包括設備、產品等）輸送到智能系統。不同的產品和模具、工藝自動調節，并將相關工藝數據實時傳輸給注塑機控制系統。
（3）通過MES系統，能夠查看、監控及操作注塑車間的所有設備，有效追蹤產品從原料到成品整個流程環節中的所有設備及其運行狀況和參數等，當生產過程出現問題，能夠快速找到問題源頭，及時得到解決。
（4）車間實現人車分流，采用空中廊橋連接，避免物流環節相互干擾，車間運轉更加高效順暢。物流采用地面AGV和空中廊橋輸送兩種方式結合，車間實現立體式智能物流及快捷輸送。
4 智能物流
（1）智能化立體倉庫是采用堆垛機實現高位貨架取貨，且堆垛機行走占用空間小，同等面積可以設置更多的貨架倉位，同時可以進行高度的延展，提高空間利用率。智能化立體倉庫的空間利用率比普通倉庫提升5倍以上。
（2）以自動化立體倉庫為中心的物流系統，貨物存取節奏和速度明顯加快，具備快速的出入庫能力，也能快速自動地將生產零部件送至產線，減輕了工人的勞動強度，提升了效率，這是普通倉庫所不能達到的[6]。
（3）智能化立體倉庫采用自動巷道堆垛機取代人工存放貨物，既快捷又省力。可以減輕工人勞動強度和減少工人數量，人員約為普通倉庫的1/10，同時工人可不進入倉庫內部，工作環境得到很大改善。
（4）智能化倉庫采用先進的物流管理系統對倉庫貨物進行管控，增強對貨物的管理能力，使管理更加科學、準確、可靠，出入庫管理、盤庫、報表等變得更加簡單方便快捷[7]。
（5）智能倉庫配備輔助輸送設備，使出入庫變得更加省事方便，可以按照訂單系統的需求來安排貨物的存取，不同的出口自動輸出不同訂單的貨物，提升倉庫周轉率。
(6）智能化倉庫系不需要太多人來維護，節約人力成本，又能改善工作環境。而且采用先進的物流管理系統，大幅提升企業生產管理水平。
（7）普通倉庫屬于“靜態存儲”，功能比較單一，而智能倉庫采用先進的管理系統和自動化的存取設備，既能夠按需自動存取，又能與外部產線實現有機的連接。智能倉庫通過先進物流管理系統和自動化設備，成為企業生產物流中的一個非常重要的環節[8]。
5 結束語
通過智能制造系統的搭建及應用，實現工業創新和高效生產，產品質量穩定，合格率達到98.5%以上，人員節省50%，效率提升3倍。
以智能化帶動傳統產業改造升級，很大程度地提升了企業的市場競爭力。智能化平臺為企業提供更為專業化、信息化、網絡化的服務，實現資源共享，有效節約資源，降低成本，提升效率，促進產業快速可持續發展和跨越式發展，為經濟欠發達地區制造企業的信息化建設探索出一種有效的發展路徑。
參考文獻：
[1] 李末軍.智能制造領域研究現狀及未來發展探討[J].工程技術與應用,2017(3):26.
[2] 張力平.面向未來的智能工廠[J].電信快報,2017(3):5.
[3] 紀豐偉.數據驅動的智能工廠[J].智能制造,2017(8):19-21.
[4] 楊春立.我國智能工廠發展趨勢分析[J].中國工業評論,2016(1):57-59.
[5] 羅鳳,石宇強.智能工廠MES關鍵技術研究[J].制造業自動化,2017(4):45-49.
[6] 趙強.物聯網技術下的智能物流建設及發展[J].中國新技術新產品,2016(4):4.
[7] 林君暖.基于物聯網環境的智能物流系統設研究[J].企業科技與發展,2016(2):38-39.
[8] 薛明.淺析自動化立體倉庫的應用及發展[J].物流技術,2014(1):48-49.
來源：《機電工程技術》
