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我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究.doc

我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究

Alva旭敏
2017-10-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究doc》,可适用于项目管理领域

我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究第期(总第<期)O<年<O月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERINGAUTMAT<NNO(ct(文章编号:<<(<)><>我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究陈’荣袁宁。王晗。曾侧伦。易飞(<(中车长江车辆有限公司武汉分部湖北武汉<(中车长江车辆有限公司湖北武汉<(中车工业研究院有限公司北京<)摘要:在前期借鉴智能制造大量资料并实地调研智能工厂落地方案的基础上搭建了适合我国国情的智能工厂顶层技术架构并提出我国离散制造业发展智能制造的预实施领域为我国离散制造企业发展智能制造提供了可参考的方向和依据。关键词:离散制造智能工厂技术架构中图分类号:TP文献标识码:A引言以“互联网”为技术支撑新一轮全球经济变革正拉开序幕工业领域的产业转型与升级已经成为各国努力的目标德国提出了“工业(”国家战略以巩固其制造业在全球的领先地位美国提出了“再工业化”以“工业互联网”为代表的先进制造业计划有序推进日本等国家也出台相关智能制造振兴计划积极抢占新的战略制高点。<年月日国务院公布李克强总理签批的“中国制造”中国版“工业(”为中国走向制造业强国开出了良方。智能制造是上述各国战略规划的核心共性问题因此智能制造在工业各领域的转型升级中必然会发挥主导作用。离散型制造业在我国工业领域长期占据重要位置但是传统的离散型制造企业在创新能力、生产效率和效益、生产模式、信息化建设、研发能力等方面仍有待于提高制约着智能制造模式在我国工业中的快速发展。本文针对典型离散型制造业构建智能工厂的顶层技术架构为我国离散制造业的转型升级提供方向和技术指引。<智能工厂顶层技术架构设计离散制造智能工厂体系架构由生产维护技术体系、企业运维技术体系、智能制造支撑环境体系及通用技术体系共同构成。生产维护技术体系是企业的核心贯穿从设计到生产再到产品维保的整个环节企业运维技术体系是企业运营管理的核心技术体系智能制造支撑环境体系是支撑智能工厂正常运转的基础环境体系通用技术体系出现在整个智能制造工厂中的每个环节起着基础支撑作用<。离散制造智能工厂顶层技术架构逻辑框图如图<所示。图l显示了智能工厂各关键模块间的逻辑关系可以看出整个智能制造工厂由大体系、<O大模块共同构成不同模块由自身功能决定与其他模块存在协作、交互、反馈等关系。理想的离散制造智能工厂包含了图<中所示的所有模块并形成完整体系但是由于离散制造业中企业之间的生产水平参差不齐且企业运营模式也有所差异因此在离散制造业智能工厂的策划建设中需根据企业实际情况合理选择图<中所需模块为企业“量身定做”智能工厂并进行点、线、面的滚动式智能化升级以达到切实解决各企业实际问题、提高效益的目的。下文针对智能工厂技术架构中的智能研发、中央控制系统、柔性自动化生产线等关键环节进行阐述。智能研发在智能工厂环境中智能研发在组织结构上主要包括产品设计和工艺设计在逻辑和技术创新模式上可分为协同研发、全三维研发等。(<协同研发目前在研发过程中主要存在横向信息孤岛和纵向信息孤岛两大突出现象制约着创新能力与研发效率。为解决此类问题需消除研发信息孤岛的现状逐步打造集团级、全国级以及全球级的研发信息平台打破设计、工艺、生产之间的信息孤岛合理配置研发资源提升企业创新能力和研发效率。在智能工厂中主要使用以下手段来实现协同研发:(<)横向协同研发。打造横向协同研发信息平台在产品研发时根据项目实际情况选择性地成立集团级、全国级或全球级的研发项目组根据项目分工将各子企业、部件厂、供应商的研发团队放置在此协同研发信息平台中在设计过程中项目成员之间可实时查阅对方的三维虚拟图纸及相关设计资料实现项目组成员异地的互联互通提高研发效率并合理利用研发资源。()纵向协同研发。在智能工厂中产品的设计收稿日期:<修订日期:<<作者简介:陈荣(<)女湖北仙桃人助理工程师本科主要从事铁路货车整车制造工艺技术和生产组织方面的工作。<年第期陈荣等:我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究部门、工艺部门、生产部门将处于同一个协同研发信息平台中在设计部门设计过程中工艺、生产相关部门能够在平台中随时查阅实时的设计图纸消除研发部门与生产部门之间的时间差(设计过程中)使它们能够企业运维技术体系供应商管理及全球化采购供应平台=======================一智能制造支撑环境体系彼此协调同步开展工作从而使各方的配合更加默契。通过以上措施研发团队的工作将变得更加简单、高效有效缩减研发周期及工艺设计周期提高研发创新能力。监测检测系统匿圃匿变售后与服务系统l产品档案ll(产品追塑)f智能研发囤生产维护技术体系中央控制系统(MEs)fJ智能物流系统智能物流装备柔性自动化生产线柔性自动化检修线通用技术体系全三维虚拟优化设计大数据云计算工业机器人应用技术移动互联物联网智能决策支持生产服务型制造图<离散制造智能工厂顶层技术架构逻辑框图(全三维研发在智能工厂中三维研发的各种相关资料将会为工艺、生产等部门提供帮助。(<)对工艺设计的帮助。智能工一的工艺设计需从传统的工艺设计模式平滑式地升级为三维工艺设计。在上述纵向协同信息平台中三维装配工艺规划首先根据产品三维模型提取和构建零部件的几何特征、管理属性信息和物理特征信息等通过产品的装配过程仿真确定零部件的装配顺序、路径、工艺要求、特殊装配操作技巧等信息实现虚拟验证以仿真结果为主干将装配工艺以装配动画、交互式静态三维结果、动态三维装配动画等形式输出至生产部门。()无纸化办公。从产品设计、工艺设计再到生产部门都是基于同一个数字化平台产品设计阶段的三维模型及相关信息可直接传递至工艺及各生产部门工艺部门完成的工艺流程、工艺方法、工艺参数、作业规程等通过显示器或智能终端以三维模型模拟装配的形式直接显示在各工位上指导工人操作堆积如山的图纸及工艺文件将不再出现。中央控制系统中央控制系统重在实现IT管理下的订单生产。MES提供生产优化分析和物料分析提升生产可执行性利用条码扫描等手段实现生产进度管控、防呆防错、质量管理、关键物料追溯等数据采集和管理功能实现从订单开始到产品产出的整个生产活动的信息化管控优化生产执行过程中的事前计划、事中控制和事后分析与反馈提供与ERP、OA、QMS等信息系统的集成。图为智能工厂中央控制系统工作逻辑图。柔性自动化生产线柔性自动化生产线是基于自动化制造技术、信息技术、传感器技术及机器人协同技术等一体的现代先进技术的统称实现在同一条生产线上自动加工制造不同产品的目标。图智能工厂中央控制系统工作逻辑图智能工厂柔性自动化生产线的新造工作逻辑图如图所示。柔性自动化检修线可与新造柔性自动化生产线并行根据检修数量和检修工艺流程建立柔性生产线。柔性自动化检修线工作逻辑图如图所示。发展智能制造的预实施领域从智能制造的具体实践和技术角度来说在发展智能制造的过程中建议首先将以下几方面作为主攻点:(<)智能研发。产品研发需要消除信息孤岛在PLM平台中实现异地协同设计、设计一制造并行设计采用多学科集成的仿真技术、虚拟样机技术进行机械工程与自动化<年第期模拟设计在设计过程中进行模拟组装和性能测试。()数字化在线检测与控制系统。依托计算机支持的协同工作技术(CSCW)对零件制造过程实行与计算机相结合的集检测、反馈、控制于一体的在线集成控制及时发现制造过程中的质量变化趋势并进行相应的调整以预防废品的产生使制造过程处于工艺稳定状态。H獭}工业信息技术l工艺方法机器人视觉技术<的多样性((((JII产品的多<<样性iL一条AB,。l运行设备,广n,I的多样性鲨H}生产线,‘:l倍感器、ljL<舌蓑擎、Ij生产能力的多样性产品NI(<N产品Il撕碚Il藿缔云行制遥f(<蔹rIl一辅助制造JL<i硅图柔性自动化生产线的新造工作逻辑图结束语本文在前期借鉴智能制造大量资料实地调研智能工厂落地方案的基础上搭建了适合我国国情的智能工厂顶层技术架构。并提出我国离散制造业发展智能制造的预实施领域为离散制造企业发展智能制造提供了可参考的方向和依据使智能制造的发展技术路线、方向、目标、实施方案等更有针对性对于尽快实现我国离散制造业从中国制造到中国“智”造的转变有一定的参考价值。图柔性自动化检修线工作逻辑图参考文献:<陈大川王桂棠许小东等(基于物联网的精密铰链智能制造系统EJJ(机电工程技术<():(张曙(工业(和智能制造J(机械设计与制造工程<():I(张曙(机床产品创新与设计M(南京:东南大学出版社(IntelligentFactory’STechnicalFrameinDispersedManufacturingIndustryCHENRongYUANNingWANGHanZENGCelun。YIFei(<(CRRCYangtzeCo(Ltd(WuhanBranchWuhan<China(CRRCYangtzeCo(Ltd(Wuhan<China(CRRCIndustrialInstituteCo(Ltd(Beijing<China)Abstract:Usingagreatdealofinformationaboutintelligentmanufacturingandrelyingonthefieldstudyofestablishingintelligentfactorywesetupthetoplevelframeofintellligentmanufacturingtechnologyaccommodatedtoowncountry(Thenwepointoutthepreimplementationfieldofintelligentmanufacturingindispersedmanufacturingindustrytoprovidethereferencingdirectionforthedispersedmanufacturingcompaniestoconductintelligentmanufacturing(Keywords:dispersedmanufacturingintelligentfactorytechnicalframe(上接第<页)()针对目前矿企管理者施工组织不科学的局面通过前期严格规划、过程严格监测、后期跟踪问效的方法加强对掘进作业的组织管理以此保证施工的有序及高效运行。另外要强化后勤保障质量效益最大程度减少维修与调整时间。()定期组织员工技能培训尤其是在引进新装备新技术时邀请生产厂家专家面对面教授和指导以提高员工对新装备的操作技能。结语相比于国外其他发达国家我国在快掘工艺的改进方面还有很长的路要走。从现实情况可以看出国内自主研制的掘进机其可靠性、实用性和作业能力还比不上国外的产品。同时国产其他煤机装备在关键技术上还是依靠进口达不到完全自主的水平这还需要我们投入大量精力进行改进。参考文献:><#'>E<赵学社(煤矿高效掘进技术现状与发展趋势J(煤炭科学技术():<<(<#'>E王虹(我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展J(煤炭科学技术<(<):(高云峰江小军(浅谈我国煤矿巷道掘进装备技术EJ(煤炭工程<(<O):<<<<(马长乐袁龙飞张羽等(大断面煤巷快速掘进施工工艺J(煤矿安全<():<(王金华(我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术J(煤炭科学技术(<):<(苏晓辉付建卓(掘锚机在矿井煤巷快速掘进中的应用EJ(中国煤炭():<(<#'>E朱传鹏王亚辉何景忠(煤巷快速掘进技术的影响因素(及改进措施分析EJ(内蒙古煤炭经济O<(<):AnalysisnFastDrivingTechnologyfCoalRoadwayZHAOJianming(LIUHunju(<(CollegeofMechanicalEngineeringTaiyuanUniversityofTechnologyTaiyuan<>China(ShanxiJinchengCoalMiningGroupChenguangLogisticsCo(Ltd(JinchengChina)Abstract:Basedonthesummaryoffastdrivingtechnologystatusofcoalroadwayathomeandabroadthecharacteristicsandlimitationsofdrivingandsupportinginfourkindsoftechnologywereanalyzedandsummarized(ThenbasedonthreekindsoffastdrivingtechnologyofcoalroadwayinChinatheworkingprinciplethelimitationofapplicationanddevelopmentprospectwerediscussed(Intheendtherestrictivefactorsaffectingcoalroadwayandthesolutionwereresearched(Keywords:coallanefastdrivingdrivingandanchorboltsupportset

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