工程機(jī)械行業(yè)自動化智能車間典型案例

文/江蘇恒佳自動化設(shè)備有限公司

鈑金制作是制造業(yè)中常見的一項加工工藝，用于對金屬材料進(jìn)行切割、成形、折彎等操作，以制成各種鈑金產(chǎn)品。過去，鈑金制作一直采用傳統(tǒng)的手工加工方式，但這種方式存在許多問題，如人工操作繁瑣、效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。鈑金自動化設(shè)備的出現(xiàn)解決了這些問題，為制造企業(yè)提供了更加高效、精確、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式，從而提高了企業(yè)的競爭力。

隨著數(shù)字化技術(shù)和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，鈑金自動化設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、電梯、汽車、電器柜生產(chǎn)等行業(yè)。智能化、自動化生產(chǎn)線不僅可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，而且可以降低生產(chǎn)成本，為實現(xiàn)更高水平的生產(chǎn)模式注入新的動力，如圖1 所示。鈑金自動化設(shè)備的必要性也日益凸顯，尤其是在工程機(jī)械行業(yè)，這個領(lǐng)域的鈑金加工和自動化設(shè)備已經(jīng)成為生產(chǎn)的必要手段。

圖1 電器柜生產(chǎn)車間下料-成形生產(chǎn)線示意圖

鈑金自動化設(shè)備在工程機(jī)械行業(yè)的突出優(yōu)勢

工程機(jī)械的生產(chǎn)基本上是大規(guī)模、大批量生產(chǎn)，傳統(tǒng)的人工加工方式難以滿足生產(chǎn)效率和質(zhì)量的要求，而鈑金自動化設(shè)備可以大幅提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低勞動力成本。同時，工程機(jī)械的鈑金加工多為厚板加工，而且板材尺寸較大。傳統(tǒng)方式是人工操作行車轉(zhuǎn)運物料，效率低且過程中易出現(xiàn)安全事故，而鈑金自動化設(shè)備可以精準(zhǔn)、快速、安全地將物料轉(zhuǎn)運到各個工位。此外，工程機(jī)械行業(yè)對生產(chǎn)管理要求高，需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的信息化管理。自動化鈑金加工設(shè)備可以與生產(chǎn)管理系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、工藝管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量檢測等一系列管理功能，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工程機(jī)械車間原料庫如圖2 所示。

圖2 工程機(jī)械車間原料庫

鈑金自動化設(shè)備在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用

江蘇恒佳自動化設(shè)備有限公司（以下簡稱“江蘇恒佳”）作為國內(nèi)鈑金自動化的先驅(qū)者，擁有十多年的鈑金自動化裝備制造經(jīng)驗和技術(shù)積累，參與了國內(nèi)諸多行業(yè)龍頭鈑金智能車間的整體設(shè)計，并交付使用。本文將結(jié)合江蘇恒佳的設(shè)備在某工程機(jī)械企業(yè)的案例，詳細(xì)介紹自動化設(shè)備在現(xiàn)代化鈑金車間的應(yīng)用。

工程機(jī)械車間平面庫如圖3 所示，該智能車間為后續(xù)工序提供切割完畢的平板部件，年鋼材用量5000t。車間智能下料線如圖4 所示，這套自動化生產(chǎn)線由四大部分組成，包括原料存儲及物流轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、自動上下料及分揀系統(tǒng)、車間中控系統(tǒng)及主機(jī)加工系統(tǒng)（激光切割機(jī)），整個板材下料生產(chǎn)線實現(xiàn)了物料的精準(zhǔn)定位管理，自動轉(zhuǎn)運，自動上下料、自動切割和自動分揀。整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、節(jié)拍統(tǒng)一、控制一體化，是現(xiàn)代化智能車間的典型案例。

圖3 工程機(jī)械車間平面庫

圖4 工程機(jī)械車間智能下料線

原料存儲及物流轉(zhuǎn)運

這條下料生產(chǎn)線主要處理的是大小不一、板厚不同的物料，其中最大幅面的材料為10000mm×2000mm 的平板，最重達(dá)3t。因此，考慮到板材本身的物理特性，為了提高物料調(diào)取效率，設(shè)計并采取了平面庫的形式存儲物料，并配合江蘇恒佳自主設(shè)計制造的HR3000L 智能行車系統(tǒng)及2臺10t 負(fù)重的AGV 進(jìn)行物料的周轉(zhuǎn)。

該智能車間的原料存儲區(qū)域采用18個存儲庫位，每個工位板材存儲量可達(dá)20t，物料滿儲量為360t，可供該車間生產(chǎn)15 天。智能行車系統(tǒng)可以根據(jù)車間中控管理系統(tǒng)派發(fā)的生產(chǎn)訂單，自動匹配并尋找需要的物料，并將此物料搬運到為這條生產(chǎn)線配套的大負(fù)載AGV 上，再由自動導(dǎo)引AGV 轉(zhuǎn)運到下一個工位。

自動上下料及分揀

根據(jù)客戶實際生產(chǎn)需求及產(chǎn)能，此條生產(chǎn)線配備了4 臺高功率激光切割機(jī)，2套自動上下料機(jī)械手，6 套自動分揀機(jī)械手。當(dāng)前道工序的AGV將生產(chǎn)需求的板料轉(zhuǎn)運到指定工位后，由自動上下料機(jī)械手將每臺激光切割機(jī)需要的板料從AGV 上抓取至對應(yīng)激光切割機(jī)的工作平臺上，其間物料的生產(chǎn)調(diào)度及激光切割機(jī)的工作分配，均由中控系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)訂單自動完成。待激光切割機(jī)加工完成后，分揀機(jī)械手將不同的部件自動分揀并碼垛至指定區(qū)域，為后續(xù)工序做好準(zhǔn)備。

自動分揀是鈑金自動化設(shè)備中的一個難點，在實際生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)很多應(yīng)用問題。江蘇恒佳針對此條生產(chǎn)線的實際工況，進(jìn)行了大量的自適應(yīng)學(xué)習(xí)和優(yōu)化，最終實現(xiàn)了切割的成品工件全自動分揀并分類碼垛。

HSCMS 中控系統(tǒng)

此系統(tǒng)由江蘇恒佳自主開發(fā)，實現(xiàn)了原料存儲及上下料系統(tǒng)與激光切割機(jī)的聯(lián)動作業(yè)，并實現(xiàn)了整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)調(diào)度。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個智能生產(chǎn)線的運行管理，所有相關(guān)參數(shù)可在電腦屏幕上顯示，如機(jī)床設(shè)備編號、機(jī)床型號、機(jī)床類型、運行時間、運行速度、運行狀態(tài)、能耗等，如圖5 所示。

圖5 中控系統(tǒng)界面

此外，該系統(tǒng)能夠接收并讀取MES系統(tǒng)下發(fā)的零件生產(chǎn)訂單，可顯示訂單內(nèi)容，能根據(jù)加工情況更新并識別套料軟件生成的切割零件信息清單。根據(jù)生產(chǎn)訂單和程序清單，系統(tǒng)可以自動或人工進(jìn)行排產(chǎn)，同時還可以在界面上顯示訂單生產(chǎn)狀況，以保證設(shè)備的利用率合理。

HSCMS 中控系統(tǒng)通過MES 系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口接收生產(chǎn)訂單并將生產(chǎn)訂單文件存儲在指定路徑下，以便套料軟件調(diào)用。

另外，系統(tǒng)還負(fù)責(zé)板材庫的數(shù)據(jù)管理，板材入庫信息掃碼錄入后，能夠?qū)崟r上傳板材倉庫的數(shù)據(jù)信息，包括庫中板材的材質(zhì)、長度、寬度、厚度、數(shù)量、重量、物料編碼及庫位等。系統(tǒng)還能實時監(jiān)控每臺設(shè)備的狀態(tài)，收集加工參數(shù)，及時報警并上傳至客戶MES 或其他上位系統(tǒng)；收集各設(shè)備的報警信息，并分類顯示全局報警、自動循環(huán)報警等；重點采集激光切割機(jī)的加工數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)、切割參數(shù)（輸出功率、切割板厚、速度、氣壓等）、耗氣量、切割速度、切割時間、待料時間、故障信息以及能耗檢測等，通過OPC-UA 上傳至中控系統(tǒng)。

結(jié)束語

近幾年來，自動化技術(shù)的更新迭代使得自動化設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的重要手段，為各行業(yè)的發(fā)展注入了新的動力。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，未來的數(shù)控鈑金加工設(shè)備將會更加智能化，這些設(shè)備將能夠更好地滿足客戶的需求，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量?？梢灶A(yù)見，隨著自動化技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，鈑金自動化設(shè)備將迎來更加廣闊的發(fā)展前景，為制造業(yè)帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。