關于汽車沖壓智能化的探討(下)

文／葉夢彬，李坤義，別大勇·廣汽乘用車有限公司

《關于汽車沖壓智能化的探討》(上)見《鍛造與沖壓》2024 年第2 期

沖壓管理的信息化和智能化

前面介紹了沖壓生產各流程的智能化，但這還不是徹底的沖壓車間智能化。車間的智能化需要對車間所有生產相關活動進行系統的智能化管理。信息化和智能化息息相關。沖壓車間要真正實現智能化，必須首先實現信息化。

前文說過信息化即所有設備和生產關聯部門的聯網和信息傳遞交換。實時、系統的傳遞協調指揮和調度信息，實時、準確、穩定地接收公司的生產指示信息，收集后方車間各種生產信息，包括收集沖壓的生產準備信息、生產信息、質量信息、設備狀態信息、庫存信息以及臺車信息等各種生產相關信息，進行系統的分析和整理(即大數據分析)，這就是車間的信息化。率先實現信息化，才能進一步實現智能化，擁有分析和判斷能力，真正實現設備管理、生產管理、質量管理、庫存管理等各方面的自我管理，減少人工干預，實現“無人化”。

沖壓管理的信息化

沖壓車間的信息主要有公司生產指示信息，后方車間生產實時信息和計劃，沖壓車間材料準備信息、模具信息、設備信息、生產信息、質量信息、庫存信息等。這些信息以數據形式傳輸到沖壓生產管理主控系統，由生產管理系統進行統籌分析后，再發出各種生產管理信息，包括材料的準備、模具的維保、設備的維保、零件生產及入庫等等。如圖15 所示，車間的各種信息系統通過網絡傳輸到云端保存，車間內部通過網絡進行信息傳遞，并將主要生產相關信息傳輸反饋給公司級管理系統，這就是車間的整體信息化。

圖15 車間總體信息化方案

車間整體智能化管理系統即車間生產管理主控系統，包括材料管理系統、生產管理系統、設備保全管理系統、模具維保管理系統、質量管理系統、ANDON系統、零件庫存管理系統等模塊。材料管理系統包括材料出入庫管理、材料訂購計劃制定、不良材料退貨處理、材料庫存管理等功能；生產管理系統包括生產計劃制定、生產狀態反饋；設備／模具保全系統包括狀態監控、預防保全；質量管理系統包括零件品質、材料品質；ANDON 系統包括狀態顯示、信息通報；零件庫存管理系統包括出入庫管理—輸出庫存報表、返修信息記錄—輸出返修報表、零件退貨處理、零件報廢處理等。各分系統分別管理自己領域的信息，進行分析和處理并反饋給生產管理主控系統，進行沖壓生產的信息分析和生產調度。總之，生產管理主控系統相當于人的大腦，控制著一切信息的傳遞、交換和分析整理。

生產管理信息化

生產管理的信息化指生產相關的各種信息的收集、傳輸和管理，如圖16 所示。

圖16 生產管理信息化

沖壓生產管理主控系統是整個管理系統的中心，通過收集各種車間外部信息包括上級生產安排信息、后方車間生產信息、能源供應信息等和車間內部生產信息包括材料信息、模具和設備信息、生產信息、質量信息、庫存信息等進行計算和分析，輸出生產排產計劃、生產報表、能源報表、財務報表等，最重要的是生成各種生產指示信息，這些信息傳輸到材料廠家指示材料供應計劃，傳輸到模具保全、設備保全等各生產準備領域指示保全工作計劃，安排做好生產準備工作，傳輸到生產線指示生產的執行，傳輸到庫存管理系統指示出庫和返修。生產管理需要實現的信息化功能詳見表1。

表1 生產管理需要實現的信息化功能

質量管理信息化

如圖17 所示，質量管理包含材料質量管理、量產零件質量管理、新車型零件質量管理、返修質量管理、后續車間質量反饋、質量文檔管理等。

圖17 質量管理的信息化

質量主控系統收集材料、模具、生產、返修及后續車間等質量信息，進行計算和分析，形成質量報表。同時將質量信息輸入到生產管理主控系統，用于指導生產；依據生產質量分析模具問題，形成維修指示并傳輸給模具維保領域；對材料品質進行分析并反饋給材料供應商。質量管理需要實現的信息化功能詳見表2。

表2 質量管理需要實現的信息化功能

以上是沖壓領域實現信息化的主要內容。沖壓的信息化管理還必須納入設備、模具、工裝等的信息，如設備狀態信息、模具狀態信息、工裝準備信息等。所有這些沖壓相關的信息進行收集、分析，生成分析結果并用于指導生產活動。

沖壓管理的智能化

實現了信息的全面有效收集并輸入到智能化設備(生產管理主控系統和各級分管系統)，智能化設備就可以根據預先開發的軟件，依據這些信息進行分析和做出判斷、進行工作安排等智能管理。這就是沖壓車間整體管理的智能化，沖壓實現智能化的領域主要包括實現生產的大數據分析及智能化排產、質量的智能質檢和大數據分析、設備狀態的自動監控與大數據分析、模具的自動監控等。

⑴沖壓智能化生產管理系統——生產大數據分析和智能排產。

如圖18 所示，沖壓生產管理主控系統由一臺主控電腦配置智能生產管理軟件，根據公司生產計劃，收集焊裝車間的生產執行計劃及信息，沖壓零件倉庫的庫存信息(包括入庫、出庫，返修、報廢率)以及當前的生產信息、質量信息、設備運行狀態信息、模具狀態信息、材料庫存信息、零件臺車信息、能源供應信息等，進行大數據分析和智能排產的智能化設備。

圖18 智能化生產管理系統

沖壓生產管理主控系統通過分析焊裝車間的投入計劃和沖壓的庫存信息、質量信息掌握各零件的生產緊急度，通過分析材料供應計劃及材料庫存、設備運行狀態、模具狀態、臺車信息、能源供應，分析各零件的生產準備條件是否滿足，依據生產緊急度和生產準備條件進行智能化排產，自動編制生產計劃用于指導車間生產和材料供應，自動整理生產信息、生成生產報表并傳遞給關聯單位和部門，實現智能化生產管理。

⑵設備的智能管理系統——智能監控與分析。

沖壓生產及輔助設備包括沖壓線(含壓機、自動搬運設備、清洗機、拆垛機、對中臺、廢料鏈等)、天車、過跨車、叉車、AGV 小車、各種立體倉，各種物流輸送鏈等。目前，各沖壓生產設備已經具備了小范圍的、一定程度的智能化，可以實現對各部分運行機構進行監控，對能耗進行監控，如沖壓機運行的自我監控。

沖壓車間要實現智能化，必須實現對所有設備的運行監控和重點設備的能耗監控、生產參數波動監控，并對這些監控信息進行匯總分析，分析設備的故障、狀態，依據這些分析結果安排對設備進行點檢和維保，同時收集點檢和維保的信息并進行分析，從而可以切實掌握設備狀態，這就是設備的智能化。設備智能化的目的是服務于沖壓生產管理系統，使它能及時、準確掌握設備狀態，指導車間生產安排，如圖19 所示。

圖19 設備智能管理系統

結束語

以上詳細介紹了汽車沖壓領域實現生產和管理智能化的方法。實現沖壓車間全面的智能化，當前困難主要在零件質量自動檢測的檢出能力有所不足，其他方面都可以很好地實現。

本文提出了一套2D 相機＋結構光進行線檢＋激光掃描頭＋柔性機器人解決方案，但是畢竟還是構想，還需要實踐的檢驗。如果能解決自動質檢檢出能力問題，就可以全面實現高度的自動化、信息化、智能化，車間除了部分管理人員、工程師和設備、模具維護人員外，可以基本不需要生產工人，即實現所謂的“無人化”工廠。但是，要實現高度自動化、信息化、智能化是需要投入的，也是要考慮產出的。投資過大和能否回收，是我們作為能擴規劃人員必須考慮的問題。