發動機數字化智能制造生產線技術研究

黃麒心 梁升波

摘 要： 結合目前智能制造技術與先進發動機制造生產線，研究了智能制造在發動機生產制造領域，設計針對發動機零部件及生產線架構，并闡述了實施的內容，關鍵技術的應用及實現方式，為智能制造在發動機制造領域及裝配制造提供參考。

關鍵詞： 中國2025 ；智能制造；生產線

1數字化智能制造的現狀

目前，我國的制造業已經實現由傳統的人工制造轉變成由機器自動化生產制造方式，隨著近年來自動化技術的不斷前行與發展，先后經歷了半自動化，自動化，柔性自動化時代。為適應產品制造的更多需求與精度要求，已擁有的自動化技術已經無法滿足要求，需要發展一種集大型數據，多種信息為載體，自動化高度集中，智能制造的自動化技術-數字化智能制造。近年來，世界各國針對發展智能制造，提出了自己的發展方向與構想，其中比較突出的是德國的“工業4.0技術”，美國的“再工業化”和中國的“中國2025”。目前，數字化智能制造生產線率先應用在我國的航空，汽車和電子等高度自動化的生產領域，先后建立了多條電子零部件以及發動機零部件數字化智能制造生產線。

2 發動機數字化智能制造的構成

2.1動機數字化智能生產線的特點

發動機數字化智能制造具有數字化，信息化，自動化，一體化，精益化和集成化等特點

2.2發動機數字化智能生產線的組成

數字化智能生產線分區域分主要由倉儲區、上下料區、加工區組成；按照設備類型主要分上下料倉儲設備、加工設備、搬運設備、檢測設備、監控設備、生產管理系統、企業管理系統和生產管理平臺等組成。

2.3發動機數字化智能生產線的主要部分

發動機數字化生產線硬件方面根據不同區域功能，可以分為倉儲區，上下料區，加工區，裝配區，輔助區。

發動機數字化生產線軟件方面根據不同的功能，主要包括企業資源管理平臺ERP，企業產品生命周期管理平臺PLM，產品數據管理平臺PDM，企業物流管理平臺EMS，生產管理平臺MES等。特別是企業物流管理平臺EMS和生產管理平臺MES在數字化生產線中扮演著主要角色，前者在整線中發揮著產品物流的管控和追蹤，后者在整線中發揮著統籌，協調各個平臺，并規劃整線的生產，調度和管理整線的設備，實時顯示與反饋當前整線的狀態與產品的加工數據，存儲整線的加工數據，分析整線的能量等功能。

2.4系統功能管理模塊

2.4.1刀具壽命管理

系統將CNC機臺所用到的刀具與CNC進行位置綁定，通過建立數據庫，設定好每件產品需要用到每把刀具的使用次數以及使用壽命的數值（極限值）。通過CNC加工產品的數量來計算每把刀具的使用壽命，當刀具使用次數即將到達預設數值時，系統提前提醒警示，當刀具使用次數到達預設的壽命數值，系統發出報警，系統提示操作人員對刀具進行確認，是否需要更換新的刀具。

2.4.2倉儲管理

整線產品的半成品或者產品都進入線邊倉儲庫位暫存，系統對線邊倉儲庫進行管理。包含功能如下：入庫管理、庫位管理、出庫管理、在庫監控、在庫查詢。

（1）入庫管理：半成品或者成品進入倉儲庫位，系統自動標定產品成品的類型、產品加工狀態、已完成加工工序、入倉儲庫時間等信息；

（2）暫存管理：系統按照產品成品的類型、產品加工狀態、已完成加工工序、入倉儲庫時間等條件，對其進行存儲庫位分配，將產品成品送入系統編制制定的庫位暫存；

（3）出庫管理：當產品半成品或者產品根據系統排產進入生產或者產品半成品或產品加工工序完成，需要出線進行其他工序的加工時，系統根據其所在的庫位信息，將該批次的半成品調出倉儲庫位。產品的半成品或者產品出庫管理，可以采用先進先出的原則，系統根據產品進入庫位時間決定產品半成品或產品的生產優先級。

（4）在庫監控：系統會根據產品進出庫位的信息，定時進行系統刷新在庫存儲的產品半成品或者成品進行監控，并實時將信息反饋，操作人員可以通過整線的信息顯示屏，獲取目前實時的倉儲信息。

（5）在庫查詢：系統記錄每個倉儲位置對應產品半成品或者成品的在庫信息，可通過系統對其進行查詢。當實際情況與系統數據有誤時，可通過對其進行修改更新。

2.4.3在制品跟蹤管理

系統針對目前整線在制品的跟蹤管理，主要基于產品存放在容器（例如產品托盤、產品料框），并且在容器安裝能儲存信息RFID芯片，將產品的信息與容器上的RFID芯片進行綁定。

產品從進入生產線倉儲區前，上料區的RFID讀寫器會讀取容器中的產品信息產品的信息并且寫入該容器的RFID芯片。

進入倉儲區時，倉儲區的RFID讀寫器對容器再次讀取并發送給系統，系統會記錄產品進入倉儲區的信息。

當系統根據車間的生產計劃進行排產規劃確認后，產品從倉儲區出庫，倉儲區的RFID讀寫器對容器再次讀取并發送給系統，系統會記錄產品出倉儲區的信息）。

容器出倉到達加工區，加工區機臺每次進行上下料，機臺旁邊的產品放置容器的機臺上的RFID讀寫器都進行讀取容器目前信息倉儲區的RFID讀寫器對容器再次讀取并發送給系統，系統會記錄產品進入倉儲區的信息，并實時更新狀態。

因此，產品在整線流轉過程中，系統都會記錄產品在車間的流轉情況，并實時追蹤產品的狀態與位置信息。

2.4.4質量信息管理

系統與機臺之間進行通信，并通過數據采集，采集經過機臺的每個產品的數據（過程、結果、扭力、角度、高度、裝配），并記錄到系統數據庫，生產各類質量查詢報表、統計圖表等。系統會根據采集數據，將采集數據反饋到監控畫面，整線的操作者可以通過系統，將監控畫面或者儲存質量報表了解整線產品的質量信息。

2.4.5設備監控管理

系統經工廠以太網絡與各設備相連接，通過數據接口采集各類設備的狀態信息（正常、異常、暫停等）、加工程序號。系統對各類數據實時采集并記錄到數據庫。可通過可視化看板顯示，或者記錄到數據庫，生產各類統計報表。

設備數據的接口可分為以下幾類：

（1）PLC控制器：采用OPC方式采集數據，需提供設備數據地址表；

（2）PC控制器：采用數據接口，如FTP，Socket，webservice等；

（3）單片機：根據設備開放的數據接口定制開發。一用串口通信。

2.4.6可視化管理

將系統可采集的各類數據進行匯總，并通過現場安裝的顯示屏實時顯示工廠當前的生產信息。

2.4.7報表中心

系統將各個模塊的數據存儲到系統服務器上，并根據客戶要求開發相應的統計報表。報表分為兩類：查詢報表、統計圖表。

3發動機數字化智能制造的發展與趨勢

隨著科技的發展，技術的更新，數字化智能產線應用會越來越廣泛。特別是自動化設備智能應用技術，互聯互通技術和人工智能技術的發展，以及自動化系統實施框架功能的補充完善，結合工業大數據，滿足企業用戶對于互聯互通、過程可視、優化改進和智能決策等各個層面的數據應用需求和一站式服務需求。同時，依據發動機的工藝與技術的更新與應用，發動機數字化智能產線功能將更加齊全，對生產的作業流程更嚴密，對生產的要求更高標準。

參考文獻

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