智能工廠在工業(yè)制造企業(yè)的推廣

陽恩貴，曾 毅

（1.拓浦精工智能制造（邵陽）有限公司佛山分公司，廣東佛山 528247；2.恒潔衛(wèi)浴集團(tuán)有限公司，廣東佛山 528137）

0 引言

智能制造既是實現(xiàn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的高端技術(shù)，又是支撐制造業(yè)高水平的基礎(chǔ)性技術(shù)。發(fā)展智能制造將為制造業(yè)的全面發(fā)展提供有力推動和必要保障，也是國家的重大戰(zhàn)略部署。雖然小家電行業(yè)整體增速依然承受較大壓力，但是在消費(fèi)升級的驅(qū)動下，中國家電企業(yè)正在逐漸放棄過去以大規(guī)模傳統(tǒng)生產(chǎn)、價格競爭、渠道壓貨為特點(diǎn)的傳統(tǒng)商業(yè)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(chǎn)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(chǎn)品快速增長的市場和產(chǎn)業(yè)升級，智能工廠是趨勢。

中國的家電企業(yè)目前多數(shù)為傳統(tǒng)人工操作生產(chǎn)模式，效率低、品質(zhì)不穩(wěn)定，材料成本、制造成本、人工成本高，企業(yè)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(yè)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(tǒng)和各模塊子系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用情況（沖壓、表面處理、注塑、物流），通過采用智能制造生產(chǎn)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(yè)在小家電智能制造產(chǎn)業(yè)中的競爭力。

1 智能工廠

（1）建立基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的“智能感知”系統(tǒng)，實現(xiàn)車間數(shù)據(jù)化、移動化、實時化、可視化管理，真正實現(xiàn)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(yè)領(lǐng)先信息化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集，數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）之間的數(shù)據(jù)自動傳輸。

（3）信息化系統(tǒng)包括：PLM產(chǎn)品研發(fā)管理、ERP物料訂單管理、SRM協(xié)同供應(yīng)鏈、MES生產(chǎn)執(zhí)行、APS高級智能排產(chǎn)、CPS數(shù)據(jù)采集、BI大數(shù)據(jù)分析、EMS能耗管理、WMS智能倉儲等14個模塊[3]。

（4）工業(yè)4.0智能工廠的組成：設(shè)備自動化、生產(chǎn)可視化、物流智能化、管理移動化、決策數(shù)據(jù)化。各模塊系統(tǒng)相互聯(lián)通，智能管理倉儲信息實時控制，實現(xiàn)移動APP平臺管理[4]。

2 智能工廠各車間設(shè)備及工藝

2.1 沖壓設(shè)備及工藝

（1）先進(jìn)的生產(chǎn)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(chǎn)線從傳統(tǒng)的多機(jī)連線轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗯_大沖床配三次元機(jī)械手完成多工序。其特點(diǎn)是線體短、搬運(yùn)距離短、速度快；視覺定位系統(tǒng)與三次元線高效結(jié)合，加工過程可自動較正位置，不同產(chǎn)品都適用，產(chǎn)線柔性高。

圖2 沖壓車間

（2）砂光段采用視覺撿工件系統(tǒng)和自動砂光機(jī)機(jī)器人上、下料，實現(xiàn)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(jī)構(gòu)，合格率達(dá)到99.9%以上。

（4）整個生產(chǎn)線高度自動化集成，檢測智能化，物流實現(xiàn)AGV，生產(chǎn)過程采用MES系統(tǒng)，通過中央控制室智能管控；生產(chǎn)線實現(xiàn)“精益化、自動化、信息化、智能化”四化融合。

2.2 表面處理設(shè)備及先進(jìn)工藝

（1）氧化線。采用全自動臺式前處理+吊掛式氧化系統(tǒng)，生產(chǎn)線高效節(jié)能；采用地鏈?zhǔn)街睅娚皺C(jī)+機(jī)器人方式實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)件，節(jié)約人工及成本；全自動添加處理配料系統(tǒng)，保證生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性。中央控制系統(tǒng)，PLC主機(jī)配備以太網(wǎng)通信模塊，讀取PLC的功能數(shù)據(jù)，監(jiān)測整個產(chǎn)品表面處理制程，如圖3所示。

圖3 表面處理車間

（2）清洗線。采用全自動加藥系統(tǒng)，配套自動攪拌裝置、國外先進(jìn)的計量泵及管路，以確保表面處理工藝的穩(wěn)定性。

（3）噴油線。采用全自動噴油系統(tǒng)，控制系統(tǒng)+機(jī)器人噴涂，可以實現(xiàn)實時流量監(jiān)控、定量監(jiān)控，可快速進(jìn)行產(chǎn)品切換，保證產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約涂料用量。

2.3 注塑設(shè)備及先進(jìn)工藝

（1）注塑工藝包括自動供料、自動流水線、機(jī)械手自動取件、剪件、處理披鋒、包裝、AGV自動配送等。

（2）注塑機(jī)供料系統(tǒng)高度智能化，將收集到的各項信息（包括設(shè)備、產(chǎn)品等）輸送到智能系統(tǒng)。不同的產(chǎn)品和模具、工藝自動調(diào)節(jié)，并將相關(guān)工藝數(shù)據(jù)實時傳輸給注塑機(jī)控制系統(tǒng)。

（3）通過MES系統(tǒng)，能夠查看、監(jiān)控及操作注塑車間的所有設(shè)備，有效追蹤產(chǎn)品從原料到成品整個流程環(huán)節(jié)中的所有設(shè)備及其運(yùn)行狀況和參數(shù)等，當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題，能夠快速找到問題源頭，及時得到解決[5]。

（4）車間實現(xiàn)人車分流，采用空中廊橋連接，避免物流環(huán)節(jié)相互干擾，車間運(yùn)轉(zhuǎn)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(jié)合，車間實現(xiàn)立體式智能物流及快捷輸送。

3 智能物流

（1）智能化立體倉庫是采用堆垛機(jī)實現(xiàn)高位貨架取貨，且堆垛機(jī)行走占用空間小，同等面積可以設(shè)置更多的貨架倉位，同時可以進(jìn)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(tǒng)，貨物存取節(jié)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(chǎn)零部件送至產(chǎn)線，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提升了效率，這是普通倉庫所不能達(dá)到的[6]。

（3）智能化立體倉庫采用自動巷道堆垛機(jī)取代人工存放貨物，既快捷又省力?？梢詼p輕工人勞動強(qiáng)度和減少工人數(shù)量，人員約為普通倉庫的1/10，同時工人可不進(jìn)入倉庫內(nèi)部，工作環(huán)境得到很大改善。

（4）智能化倉庫采用先進(jìn)的物流管理系統(tǒng)對倉庫貨物進(jìn)行管控，增強(qiáng)對貨物的管理能力，使管理更加科學(xué)、準(zhǔn)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(shè)備，使出入庫變得更加省事方便，可以按照訂單系統(tǒng)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(zhuǎn)率。

（6）智能化倉庫系不需要太多人來維護(hù)，節(jié)約人力成本，又能改善工作環(huán)境。而且采用先進(jìn)的物流管理系統(tǒng)，大幅提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平。

（7）普通倉庫屬于“靜態(tài)存儲”，功能比較單一，而智能倉庫采用先進(jìn)的管理系統(tǒng)和自動化的存取設(shè)備，既能夠按需自動存取，又能與外部產(chǎn)線實現(xiàn)有機(jī)的連接。智能倉庫通過先進(jìn)物流管理系統(tǒng)和自動化設(shè)備，成為企業(yè)生產(chǎn)物流中的一個非常重要的環(huán)節(jié)[8]。

4 結(jié)束語

通過智能制造系統(tǒng)的搭建及應(yīng)用，實現(xiàn)工業(yè)創(chuàng)新和高效生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，合格率達(dá)到98.5%以上，人員節(jié)省50%，效率提升3倍。

以智能化帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級，很大程度地提升了企業(yè)的市場競爭力。智能化平臺為企業(yè)提供更為專業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的服務(wù)，實現(xiàn)資源共享，有效節(jié)約資源，降低成本，提升效率，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展和跨越式發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)制造企業(yè)的信息化建設(shè)探索出一種有效的發(fā)展路徑。