探索管子自動加工生產線及其在船舶管系制造中應用

閆司旭

摘 ?要：隨著我國經濟的快速發展，科技技術水平不斷提高，我國的船舶制造行業取得較大程度上的進步，尤其是不斷引進的新技術、新工藝，使得船舶制造工藝得到顯著的提高，在工業、運輸等方面做出重要貢獻。在船舶制造中，管系制造十分重要，管系制造隨著船舶制造工藝的提高有更高的要求。本文對管子自動化加工生產線在船舶管系中的應用實踐進行研究與分析。

關鍵詞：管子自動加工生產線;船舶制造;管系制造;應用

一、概述

管系建造是船舶和海洋工程建造的重要環節，在造船時管系遍布于整個工程，是影響船舶是否能正常使用的關鍵。船舶建造工程中管系加工和安裝工作較復雜、技術要求高、工作量大，各種法蘭管的裝配和焊接工作量占一半以上。目前我國的造船業管系生產技術還是比較落后的，依然沿用過去的生產模式，人工操作較多，機械設備比較簡單，就易導致了生產制造周期長，達不到質量要求，人工作業效率低、強度大等問題，嚴重的影響和制約了造船業的發展。

隨著我國科技的進步，船舶行業也得到了迅速的發展，性能等方面不斷在提升，對于船舶管系的生產能力和質量要求也在不斷增加，所以我們要加強技術水平，加強建造時的監管力度，轉換造船模式，按成組技術原理，采用自動、半自動管子加工生產線實現高效的生產方式，保證質量、增加產量，推動船舶行業的發展。

二、管子自動加工生產線

在船舶管系中存在很多中徑管，對于管子自動加工生產線來說，其作用是對中徑管的切割下料及法蘭直管進行焊接。在生產過程中應對其參數進行控制，下管徑規格在DN100-250mm范圍內，而零件的長度控制在0.1-6m之間。管子自動加工生產線主要由定長切割生產線、法蘭裝配生產線及法蘭焊接生產線。在加工過程中，應充分結合產能需要的基礎上，對生產線進行有效的組合，再對計算機系統進行使用，對于多工序、多工藝復雜的混合作業的自動化加工流水線進行集成。

1.定長切割生產線

管子加工生產過程中，管子的定長切割十分重要，定長切割對整個生產流程造成一定程度的影響。管子定長切割是后期法蘭直管、彎管及開孔切割加工的基礎。在定長切割生產線上，可以提高各加工過程的自動化程度。

2.法蘭裝配生產線

所以的生產線生產時都是有先后順序，都需要嚴格按工序進行生產。法蘭裝配生產線的作用是定長切割加工后的直管零件與法蘭的定位焊裝配，生產線時可分為機械自動定位加工方式及定位焊人工輔助加工方法進行應用。法蘭裝配生產線可以對管子定長切割生產線加工流程數據進行一定程度上的接受，并可以實現同步運行。

3.法蘭焊接生產線

法蘭焊接生產線分為焊接旋轉變位機構和機器人焊接系統兩部分。機器人焊接系統主要采用頭尾架式雙機器人結構、兩端法蘭先內角后外角同步焊接的全自動生產方式。法蘭焊接生產線中，焊接旋轉變位機構十分重要，通過合理的使用，可以完成位移上料、管子定位及旋轉變位加工等操作。

三、柔性化自動加工生產線的集成運行控制

1.自動套料

現在的很多企業為了節約成本，減少廢料的產生，都會在生產時進行套料，這樣可以最大限度的利用原料管。自動套料技術分為半自動套料和全自動套料兩種，半自動套料是在生產前由專業技術人員將管材分割的排版信息工藝輸入系統中，實際生產時會根據系統指示將已排好的材料進行切割。全自動套料也稱之為智能自動套料，此技術不需要提前排版，全自動套料系統可以在不影響流水線的加工效率的同時根據管材的長度進行套料切割，套料加工系統在待加工管件中選擇周期屬性、管徑、壁厚屬性相同的管材零件，按最短余料進行組合，實時進行定長切割加工。管材零件在完成切割后，轉入下個流程要進行繼續加工，全自動套料系統會將加工屬性信息隨著工序流程逐個傳送下去，一直到全部加工工序的完成。

2.負荷自適應決策

管材自動生產線是根據產量由定長切割生產線配置數條裝配及焊接生產線共同組成的。生產線中不同規格的工件在流轉加工時，各工序加工的設備負荷是各不相同的，為了保證生產的安全性和生產的質量，就需要時時進行監測和生產負荷自適應調節。定長切割線控制系統設計生產負荷平衡調節決策功能模塊。通過信息網絡監測加工載荷信息，向最輕負荷位置傳送物料和加工信息。負荷平衡自適應調節，可自動調整設備，并對設備進行維護，保證生產線正常運轉。

3.基于信息網絡的運行控制系統

管子自動生產線以現場局域網架構信息進行傳送，分配相應的網絡地址。信息網絡實現信息傳遞，實現生產組織和管控的控制，各生產組之間的數據可以共享。各工序加工過程的生產信息由計算機控制系統以工作日志的形式進行記錄，便于信息的存檔和使用。各生產線具有獨立的控制系統，但主控制系統可以通過網絡連接實現對各分系統同步運行的操作。焊接生產線主要由主控計算機、可編程邏輯控制器、機器人控制系統組成的，獨立控制執行各自的加工任務。信息網絡運行控制系統是通過信息網絡接收到前道工序的數據，再經過計算和處理對下級進行控制。在信號級別上完成定位、傳送、切割、裝配和焊接等過程控制和伺服系統執行控制。將信息轉換為控制代碼，機器人控制系統根據代碼自動選擇相應的運行程序，將其下達相應的生產工序，并會在生產時對其時時進行監控，避免故障發生而影響生產效率，協調可能出現的問題，保證系統的安全可靠。

四、船舶管系制造應注意的問題

1.提高設計質量

加強設計質量是保證船舶管系制造的重點，船舶管系系統包含的內容很多，一旦出現設計問題，將直接影響船舶的整體質量。所以在設計時要對其規格、型號、質量等進行反復研究、校對，盡可能的減少因設計失誤引起的誤差率，提高設計質量。同時還要定期對設計人員進行技術培訓和學習，提高其技術水平。

2.實行信息化管理

隨著信息技術的快速發展，要將信息化管理應用到船舶管系生產中，將有利于實現自動化生產體系。如管子自動套料、負荷調整、自動化生產線、自動切割等。利用信息技術，有效實行信息化管理模式，可以實現對生產工作中的各環節進行有效的控制，并對其數據信息進行收集、整理、分析，可以快速發現存在的問題，及時進行解決和修正。

3.優化成件結構

船舶管系系統的管子數量很多，結構比較復雜，占用很多內部空間。復雜的成件結構會使得內部空間混亂，給生產、安裝、維護帶來一定的困難。所以應盡量避免使用復雜的成件結構，采用直管設計，保障制造質量。

總之，隨著我國船舶工業的快速發展，造船總量的不斷增加，提高生產效率，縮短造船周期，降低生產成本，是造船企業需要考慮的問題。本文對管子自動加工生產線在船舶管系中的應用實踐進行分析，以期縮短建造周期，降低生產成本，保證我國造船水平快速提高。

參考文獻

[1]馬盼盼.船舶管舾件加工生產計劃與控制優化研究及應用[D].重慶大學，2015.

[2]胡澤宇，成長城.中小型船企管子常用焊接方法研究[J].技術與市場.2017（11）.

[3]何承坤.船舶制造企業管加工車間生產管理精益化研究[D].江蘇科技大學2018.

[4]王峰.船舶管系安裝檢驗要點分析[J].現代制造技術與裝備.2018（08）.

[5]曹穎，蔣志勇，王岳.船舶管子精益預制管理研究[J].中國水運（下半月）.2014（12）.