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现代智能自动化生产线掌握系统解决方案

概述

工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中最紧要的技术之一,主要解决生产功效与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业,都必需依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程起着明显的提升作用:
(1)提高生产过程的安全性;
(2)提高生产功效;
(3)提高产品质量;
(4)减少生产过程的原材料、能源损耗。
据国际权威咨询机构统计,对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约1:4至1:6之间。

目前,工业自动化系统通常分为5级:企业办理级、生产办理级、过程掌握级、设备掌握级和探测驱动级。前两级办理级涉及的高新技术主要是计算机技术、软件技术、网络技术和信息技术;过程掌握级涉及的高新技术主要是智能掌握技术和工程方法;设备掌握级和探测驱动级涉及的高新技术主要是三电一体化技术、现场总线技术和新器件交流数字调速技术。

也可将上述5级分层归纳为:企业办理决策系统层(ERP)、生产执行系统层(MES)、过程掌握系统层(PCS)三层结构和计算机支撑系统(企业网络、数据库),并实现系统集成,从而实现企业的物流、资金流、信息流的集成,提高企业竞争力。企业办理决策系统层(ERP)、生产执行系统层(MES)必需建立在设备自动化和过程自动化基础上。

数控机床自动化办理系统

目前,国内大多数机床监控系统属于专用系统,其开放性较差,已不克不及满足当今制造业的发展需求,属于工厂内典型的 “自动化孤岛”。而计算机软件技术及工业掌握网络技术的发展,使得工厂自动化设备的互联成为可能。组态软件作为自动化系统“水平”和“垂直”集成的桥梁和纽带,已经广泛应用于工业自动化的各个领域。组态监控技术为实行数据采集、过程监控、生产掌握提供了基础平台,与探测部件、掌握部件构成复杂的应用系统,在节能、提高计量精度、改善产品质量、完成部门间精确传递生产信息等方面发挥核心作用,有利于企业消除信息孤岛、降低运作成本、提高生产功效、加快市场反应速度。

基于对生产线数据的采集和产品质量跟踪、追溯,需要一套高度精细化和智能化的制造执行系统( MES )来掌握整个生产过程,以使企业向生产制造柔性化和办理精细化标的目的发展,提高市场应对的实时性和灵活性,降低不良品率,改善生产线的运行功效,增强生产现场数据采集和在制品办理、产品质量和售后办事能力,降低生产成本等。
数控机床加工的生产办理模式

数控机床的高柔性、高功效、不乱的加工精度和加工复杂型面能力,能对用户需求做出快速的反应,深获制造业的青睐。在一些大中型制造企业,依据生产的需要和数控机床的特点,已形成多种生产组织办理模式的制造系统,主要包孕:

- 基于分布式数控(DNC)的车间(工段)信息办理系统-对车间(工段)内的数控机床群体,通过其各自的数控系统与上位机的通讯,并传达生产规划与掌握信息。这种信息集成的办理模式,在目前的制造系统中占最大比例。

- 柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS)-FMS和FMC除了具有完善的DNC办理系统外,还有自动化仓库、物料搬运和装卸、刀具探测、预调和传送以及状态监控等硬件模块和相应的物流和刀具流掌握软件。

- 自动化工厂(FA)-以自动化中央立体仓库为中心,由多条FMS及相应企业信息办理系统组成的高度综合自动化工厂(车间)。

- 柔性机床组成的生产线-主要用于大批量生产的行业,如汽车、摩托车和家电等。尽管目前已投产的柔性生产线比重不大,但由于它适应对本家零件的多品种混流批量生产,已成为当前柔性加工的主要发展标的目的。主要包孕两种类型∶柔性自动线(FTL),由能够自动变换多轴头的数控组合机床、三座标加工单元和按次物料运送系统等组成的生产线;柔性加工生产线(FML),由高效、通用数控机床和柔性物料运送系统等组成的生产线,其结构相当于多组FMC按工艺流程进行配置。

由上述4类数控机床组成的制造系统可知,DNC不仅需用面广,更是其他制造系统的技术基础。

数控车间信息集成办理系统

数控车间集成办理系统对以数控机床群为主的加工车间实行车间办理和信息集成,由多种单元技术组合而成。主要内容如下∶

办理单元

  • 任务办理∶接受生产任务,生成各机床加工任务清单,并发送到各机床
  • NC程序办理∶编纂、更新、修改、拷贝、更名、打印、加工轨显示、各台CNC的加工程序库办理、多台CNC机床同时在线加工
  • 工艺办理∶工艺信息输入、修改、更新和打印
  • 系统监控统计∶图形监视机床状态、运行统计、完成品统计; 通信单元∶完成办理单元与各机床集成器之间的信息传递;机床集成器∶完成各种CNC系统信息采集和任务双向传递;CNC机床的集成改造
  • 该系统有以下几种应用组合∶

  • 单元技术应用(如单机DNC办事、多机程序办理等);
  • 数控工段的DNC系统(上/下传送程序和参数的文件聚集办理;多台CNC在线加工等);
  • 数控工段(车间)集成办理系统(按企业需求与上级信息系统集成/采集机床信息,形成车间办理系统,具有DNC系统功能)。
  • 该系统形成单元技术基础和系统综合能力,以企业现有的加工车间为对象,按系统工程规划,解决对象对技术进步的要求为目的,以系统工程组合不同规模的信息集成和办理工程,实现制造环境的信息集成与办理。
    数控工具磨床智能自动化生产线应用实例
    数控工具磨床智能自动化生产线项目的设计功能主要分为两部分:
    1. 智能自动化流水线实例

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    整体智能自动化生产线掌握系统结构图整体分为五个部分。其中包孕自动化数控生产设备通讯开发设计实现,生产线智能掌握核心,人机交互,机器人掌握与通讯,辅助掌握与执行单元。

    通过自动化数控生产设备的通讯模块,所有生产线上的设备实现通讯连接,生产的信息和机器状态被生产线掌握核心的信息处理模块收集起来。智能核心分析模块和决策,跟据所得到的机器信息,以及系统设置信息,最优化的自动安排生产过程。并通过机器人通讯模块接口,对机器人发出掌握命令,从而完成整个生产线流水线的生产掌握。如果发生故障或者异常情况,掌握中心可以向单台生产设备发送掌握命令,完成停机,报警或者其他指令。

     

    2.自动化生产线和数控机床的监控办理系统

    把每台机器的产品加工情况、生产情况、维护情况、停机故障情况、值班情况等信息采集反馈到中控系统, 录入中心数据库, 进而进行综合分析、对比计算与显示, 从而达到监测目的;
    把机器的加工参数、优化程序、维护计划、生产指标、值班安排等掌握指令和程序从综控系统下载到各数控机器,从而达到分布式的优化安排、协调与掌握,以实现整个生产线的最优化掌握与运行。

    具体可分为一下功能:

  • 将所有XX新开发的开沟机数控系统连接在一起统一办理和监控;
  • 建立开沟机系统生产质量监控数据库;
  • 搜集/采样每台开沟机的生产过程数据 / 质量监控数据 / 维护保养数据;
  • 分析生产过程数据 / 质量监控数据 / 维护保养数据,产生直不雅图表/质量报表, 依据不同情况对生产/安全/质量情况进行评估分级;
  • 特别对停机/故障情况进行分类处理,机械故障/电气故障/软件故障/正常维护,对每一类进行更细的分类处理, 从而提高生产功效,降低故障情况;
  • 对操作人员进行统一办理,操作机器能力,故障分析能力等;
  • 统一对开沟机生产进行规划,动态调整生产细节,优化生产过程;
  • 对产品参数进行质量跟踪/分析,产生优化方案;
  • 建立Web 办理网络,公司办理人员可以在任何地方便利查看公司的机床运行情况/产品完成情况/客户需求情况,并在线远程提出质询意见,发出办理命令;

    若把这些功能模块化, 可以分为一下几个模块:

    掌握助手
    显示实时数据
    及时辨别机器故障
    显示过程图形趋势和操作参数
    计算生产力
    定位废品与功效

    计划助手
    图形计划板
    多级式计划
    更换和变更生产作业
    显示劳动力需求
    显示原材料供应情况
    显示库存情况
    连接ERP系统

     

    质量助手
    获取并显示工艺参数
    分析显示质量分布动态图
    分析废品率、废品种类以及废品原因
    产生制作QA 分析文档
    对比工艺和部件以及程序参数
    及时处理或自修复质量问题
    分析研究历史质量关系

    设置助手
    上传或下载设置参数和加工程序(G代码)
    存储和办理所有加工数据和程序
    优化与分析对比设置组合
    自动网络备份机器运行参数与工艺参数

     

    维护助手
    创建维修计划
    定义维护等级、周期
    自动提示维护预警
    办理各种机器设备
    安排维修程序

     

    人力资源助手
    换班统计数据
    工作统计数据
    月度统计数据
    值班功效统计数据