淺談裝備制造業數字化的應用與對策

【摘 要】數字化裝備制造已經成為新的制造技術和制造模式，并成為推動21世紀制造業向前發展的強大動力。本文主要就裝備制造業數字化的應用與對策進行了探討。

【關鍵詞】裝備；制造業；數字化；應用

近年來，裝備制造企業數控設備大幅度增加，而相關的數控配套技術及管理沒有同步協調發展，引進的數控設備存在利用率和加工效率低的問題，制約了企業制造水平的進一步提高。因此，提高裝備制造業設備利用率和加工效率，提升產品制造能力，推動企業數字化制造技術的發展，是當前亟待解決的問題。

一、建立以數字化設備為中心的現場服務體系

相關數據表明建立以數控設備為中心的服務體系，根據刀具、夾具、物料等制造資源需求計劃，分廠生產準備部門提前進行刀具、夾具、物料的準備并將其配送到加工機床旁，不僅減少了數控機床無謂停工時間，更提高數控設備利用率。

為實現資源準備向集中配送方式轉變，應該設置物料準備工作站，刀具準備工作站和數控工藝準備工作站。

數控設備故障的及時診斷和處理也是提高數控設備效率的重要環節。培養精通機械和電氣方面的復合人才，在分廠設置維修、維護責任工程師，建立分廠故障處理數據庫，提高故障診斷和處理反應能力。

二、采用先進刀具，推廣切削新理念和新技術

在裝備零件制造成本中管理費約占1/4，加工費占到7/10，刀具費用所占甚少，所以應該使用好的刀具，如此一來就算刀具費用增加，但能有效提高切削速度或進給量，大大提高切削效率，減少加工費用，降低零件制造成本。雖說刀具價格較貴，但由于提高了加工效率。分攤到每一工件上的刀具費用不但沒有增加甚至有所減少。

當然，在保證有好的使用刀具外，還應注重提高切削效率和延長刀具壽命，方能真正降低制造成本。因此，應該通過應用新刀具、新工藝來提高生產效率。變比價采購為比效采購，對于不同刀具廠商，各種型式和種類的新刀具，應設置專門的技術人員開展新刀具的切削試驗和應用研究。轉變切削理念，通過對公司典型材料的切削試驗，選擇最適應實際加工需要的刀具，維持一定期間刀具的穩定性，同時使刀具切削參數標準化，并推廣使用，避免機臺加工同類產品刀具的頻繁更換，提高數控設備的加工效率。

引入刀具管理軟件，通過信息集中，實現刀具資源的共享。逐步建立重點刀具和通用刀具切削數據庫，逐步在關鍵機臺、瓶頸工序實現切削用量的工藝同化。轉變切削觀念，選擇與刀具、機床等相適合的切削參數，已成為機床操作者必須掌握的技能。建議邀請主要刀具公司的刀具專家授課，理論講解與實例教學相結合，開展新刀具的應用技術培訓。此外，調研中同時了解到，一些公司已在設計中有意識地更多考慮數控加工的需求，比如，根據刀具系列化的需求選取圓角半徑和孔徑的系列化、較復雜的切點和交點采用坐標法標注，避免編程時的復雜計算等等。

三、應用高效數字化裝備加工技術

數控加工工藝、程序編制的規范化在一定程度上體現了企業數控加工技術應用的水平，通過規范化來約束數控程序的多樣化，進而提高刀具軌跡的質量。比對典型零件機械加工工藝經驗，建立規范化的數控加工工藝模板與數控程序模板，可以大幅度提高工藝、程序的質量和產品的加工效率。

針對典型產品，實現專業化生產。引進專業化的數控加工編程軟件，確定最優加工策略，對原有的零件加工路線和NC程序進行優化和固化，實現產品的標準化工藝，提高數控加工程序的穩定性和加工效率。

建立數控刀具系列化數據庫，不同產品都選用規范化、系列化的刀具，一方面有利于加工方法及切削參數的規范，保證了零件的加工質量；另一方面，縮短了刀具訂貨周期，減少了庫存刀具的品種，節約了成本，縮短了新產品的工藝準備周期。其次，通過切削參數的優化，針對不同的機床、刀具、工件材料以及不同的加工特征，建立銑削工藝參數數據庫，為銑削參數的選擇提供科、統一的依據。

四、構建網絡化DNC/機床監控與數據采集系統

首先，應加快數控設備DNC聯網的步伐，提高數控加工程序傳輸的可靠性和數控加工程序管理的水平。此外，建議在機床側就近設置客戶機，配置程序編輯與仿真軟件、車間級CAD/CAM軟件等。在DNC聯網基礎上，開展關鍵機床監控與數據采集的試點。機床運行情況、實時故障情況能及時向上反饋并進行統計和分析，提高制造系統的快速響應能力。

五、結合車間對生產效率的需求選購數控設備

建議中小型數控機床采購減少經濟型，增加全功能型。自動換刀、較高的轉速均有利于生產效率的提高，增加內冷方式，有利于采用高效率的先進刀具。建議新購置的數控機床均要求提供網絡接口，以利于數控網絡的構建、機床實時監控和數據采集以及將來構建數字化車間的需求。

六、應用數字化信息設備

數控設備能為生產管理提供了有效的狀態信息、監控信息、檢測信息，通過DNC、網絡進行程序的雙向傳輸，信息的采集和遠程控制等已經成為數控車間必須具備能力；同時，計算機還能把計劃執行狀態、完成信息等提供給生產管理系統。

數控加工中刀具已不再是單純的加工工具，而是直接參加工藝設計和程序編制的重要基礎數據，刀具要預調，預調信息要帶入系統；刀具號、刀補號、刀具參數、刀具檢測以及換刀等指令信息都作為不可或缺的重要信息資源參與生產過程。

機加工藝、數控工藝、數控程序、加工參數等信息都需要集成。數控車間信息集成主要包括以下三個方面：車間級CAM，車間級DNC和車間級MES。

強化數控車間CAM系統，以解決由于編程能力不足、編程水平不高導致數控機床利用率低，零件數控加工覆蓋率低的難題。通過擴大CAM應用可充分發揮數控機床的加工潛力，極大地提高數控機床利用率，將數控應用覆蓋到所有應該采用數控加工的零件。

建設數控車間DNC系統，以摒棄目前采用的人工聯機傳輸程序代碼的落后數控通訊方式，通過DNC網絡不僅可以實現程序代碼高速、暢通的傳輸與通訊和集成化管理，還可實現復雜零件的在線加工和機床運行信息的采集與系統狀態的監控，為MES提供生產一線信息。

啟動數控車間MES系統，實現對數控加工程序的存儲管理與權限管理；對刀具庫、工裝庫、工藝規程、機床設備等制造資源、工藝資源的有效管理與充分利用；對車間生產信息（計劃、調度、統計、采集、監控）的綜合管理與決策支持。即通過車間MES系統把與數控加工相關的所有數據、流程、業務、資源用信息技術、網絡技術管理起來，使數控車間的運營效率和管理水平與先進制造能力相匹配。

七、應用高效數控加工技術

高速加工作為高效率的加工手段之一，因為降低切削力，能提高加工質量，降低能耗，在制造業特別是模具制造業得到了廣泛的應用。

大型裝備制造業有其自身的特點：產品的大型化、裝備的大型化，目前高速加工技術的應用還相當有限。鑒于此，在現有數控裝備條件下，開展高效加工技術的研究和應用，更符合大型裝備制造業的實際。通過典型零件工藝優化、刀具系列化技術研究、切削參數研究、高效加工策略研究、高效切削技術研究，提高大型裝備數控加工效率。

參 考 文 獻

[1]中國裝備制造業發展思考[J].化工設備與防腐蝕.2004（1）：9～5

[2]李相銀，韓建安.中國裝備制造業區域產業競爭力比較分析[J].江蘇商論.2004（3）：114～116