新型自動化新能源屏柜生產(chǎn)線設(shè)計

姚志國，賈艷玲，宋全剛，于麗陽

(許繼集團(tuán)有限公司，河南 許昌 461000)

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新型自動化新能源屏柜生產(chǎn)線設(shè)計

姚志國，賈艷玲，宋全剛，于麗陽

(許繼集團(tuán)有限公司，河南 許昌 461000)

摘要：隨著新能源產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，新能源屏柜作為核心設(shè)備，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到關(guān)鍵作用。屏柜的質(zhì)量控制是整個產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)之一，其直接決定屏柜乃至整個新能源電網(wǎng)能否長期、安全和可靠地運(yùn)行。針對傳統(tǒng)新能源屏柜生產(chǎn)模式所存在的弊端，提出了一種新型自動化屏柜生產(chǎn)線設(shè)計方案。該新型生產(chǎn)線采用自動化、智能化和信息化技術(shù)，在實際生產(chǎn)過程中能大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升工作效率，降低勞動強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：新能源產(chǎn)業(yè)；屏柜生產(chǎn)模式；傳統(tǒng)生產(chǎn)模式；自動化生產(chǎn)模式

隨著國家智能電網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)，以及國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力需求的不斷增加，新能源產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。特別是隨著社會霧霾問題的日益突出，新能源產(chǎn)業(yè)更以其獨具的特點，將在我國未來電網(wǎng)發(fā)展中發(fā)揮重大作用[1]。

新能源屏柜作為新能源輸電過程中實現(xiàn)電能整流或逆變轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。在整個產(chǎn)業(yè)中，屏柜產(chǎn)品的制造質(zhì)量是關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)之一，其直接決定屏柜產(chǎn)品乃至整個新能源電網(wǎng)能否長期、安全、可靠地運(yùn)行。

隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，許多新觀念、新技術(shù)、新工藝也迅速融入到制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，特別是自動化生產(chǎn)技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。基于當(dāng)前制造業(yè)的發(fā)展趨勢以及技術(shù)成熟性，本文詳細(xì)介紹一種新型自動化新能源屏柜生產(chǎn)線設(shè)備的設(shè)計。

1新能源屏柜生產(chǎn)模式

1.1傳統(tǒng)生產(chǎn)模式

目前，傳統(tǒng)新能源屏柜產(chǎn)品生產(chǎn)主要采用孤島作業(yè)模式(見圖1)，即屏柜放置在地面，操作人員及生產(chǎn)所需物料圍繞在周圍。操作人員根據(jù)裝配位置的不同，在屏柜四周移動來全程操作整個產(chǎn)品的裝配。

圖1　傳統(tǒng)孤島作業(yè)模式

傳統(tǒng)孤島作業(yè)模式基本依靠人力進(jìn)行，既沒有可靠的輔助設(shè)備，又缺少完善的質(zhì)量控制管理系統(tǒng)，人為因素在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所占比重很大，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量及一致性很難保證。

采用傳統(tǒng)生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，自動化水平低，嚴(yán)重影響了企業(yè)生產(chǎn)能力及市場競爭力。

1.2自動化生產(chǎn)模式

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動化生產(chǎn)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在機(jī)械制造、電子等行業(yè)已經(jīng)設(shè)計和制造出大量類型各異的自動化生產(chǎn)線。這些自動化生產(chǎn)線的使用，在提高勞動效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動條件、降低能源消耗和節(jié)約材料等方面均取得了顯著的成效[2]。

生產(chǎn)制造業(yè)倡導(dǎo)自動化、智能化和信息化的制造管理理念，從產(chǎn)品框架構(gòu)思到目的性設(shè)計，直至最終產(chǎn)品定型以及批量化生產(chǎn)，其制造管理理念貫徹始終。

同樣，在新能源產(chǎn)品生產(chǎn)制造領(lǐng)域，其產(chǎn)品生產(chǎn)線的設(shè)計也應(yīng)遵循自動化、智能化和信息化原則，同時還應(yīng)具備多功能柔性化生產(chǎn)理念。在企業(yè)產(chǎn)品多元化發(fā)展的同時，既能滿足主導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)需求，又能兼顧其他產(chǎn)品生產(chǎn)，解決了產(chǎn)品種類多、需求大和生產(chǎn)區(qū)域受限等各種制約因素。

2新型自動化屏柜生產(chǎn)線

2.1生產(chǎn)線特點

自動化生產(chǎn)線的性能及操作模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)模式。其主要的特點是自動化生產(chǎn)線具有統(tǒng)一的自動化控制系統(tǒng)，較高的自動化程度，還具有嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)拍，應(yīng)以一定的生產(chǎn)節(jié)拍經(jīng)過各工位來完成加工生產(chǎn)[3]。

針對屏柜傳統(tǒng)生產(chǎn)模式所存在諸多弊端，以及結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展趨勢，新型自動化屏柜生產(chǎn)線對整個傳統(tǒng)生產(chǎn)模式進(jìn)行了全面提升。其主要體現(xiàn)在產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)功能、產(chǎn)品在線位置控制、線體設(shè)備運(yùn)行控制以及產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面的設(shè)計(見圖2和圖3)。

圖2　自動化屏柜生產(chǎn)線整體效果圖

圖3　自動化屏柜生產(chǎn)線實景圖

2.2生產(chǎn)線設(shè)計

2.2.1整體布局設(shè)計

在產(chǎn)品自動化生產(chǎn)線設(shè)計時，不僅考慮產(chǎn)品生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)，還應(yīng)充分考慮生產(chǎn)流程簡便、區(qū)域物流配送快捷等整個生產(chǎn)過程中的各因素。

針對此生產(chǎn)線，在設(shè)計過程中運(yùn)用精益化生產(chǎn)理念及方法，將生產(chǎn)線設(shè)備設(shè)計成“非”字布局(見圖4)。同時對產(chǎn)品工藝流程經(jīng)過“同期化”拆分，合理分配至各工位，充分考慮人、機(jī)、物、料、環(huán)等各個因素。各工位操作人員僅需完成整個裝配流程中的某一個環(huán)節(jié)即可，使繁瑣的流程簡單化，并能有效控制各工位生產(chǎn)質(zhì)量。

圖4　整體布局示意圖

2.2.2自動化設(shè)計

由于產(chǎn)品不同，各種類型的自動化生產(chǎn)線大小不一，結(jié)構(gòu)有別，功能各異；但不論何種類型的自動化生產(chǎn)線都應(yīng)具備控制、運(yùn)轉(zhuǎn)、檢測和驅(qū)動等4項基本功能。

該自動化屏柜生產(chǎn)線在設(shè)計過程中采用PLC控制，以滿足線體復(fù)雜的運(yùn)轉(zhuǎn)流程控制；線體屏柜產(chǎn)品各操作工位間轉(zhuǎn)運(yùn)采用滑觸線供電的穿梭車，滿足產(chǎn)品在各工位之間的進(jìn)出及轉(zhuǎn)運(yùn)；同時在各工位及輸送軌道設(shè)置位置、位移及角位傳感器以此來控制產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中所需的各種狀態(tài)；另外，在各操作工位，采用電動機(jī)驅(qū)動滾筒的驅(qū)動模式，以滿足產(chǎn)品在操作工位上的運(yùn)轉(zhuǎn)需求(見圖5)。

圖5　穿梭車及操作工位示意圖

2.2.3機(jī)械手及升降平臺設(shè)計

在新能源屏柜產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，通常存在較大、較重元件的安裝，考慮到勞動強(qiáng)度及人員操作方便性，在特定操作工位根據(jù)生產(chǎn)所需設(shè)置機(jī)械手；同時，考慮操作高度方面的需求，配備移動式電動升降平臺，此移動平臺可根據(jù)不同產(chǎn)品生產(chǎn)需求移動到需求工位進(jìn)行輔助操作。

機(jī)械手及移動式升降平臺的配備(見圖6和圖7)提高了生產(chǎn)線自動化程度，減少了人員數(shù)量，減輕了勞動強(qiáng)度。

圖6　機(jī)械手設(shè)備示意圖

圖7　電動升降平臺示意圖

2.2.4柔性化設(shè)計

在自動化生產(chǎn)線設(shè)計時，應(yīng)同時考慮設(shè)備柔性化設(shè)計(兼容性)。柔性化生產(chǎn)線有著極高的生產(chǎn)效率，既能滿足主導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)，又能兼顧其他產(chǎn)品生產(chǎn)，解決了產(chǎn)品種類多、需求大以及生產(chǎn)區(qū)域受限等各種制約因素。

根據(jù)柔性化需求并結(jié)合新能源產(chǎn)品種類，將操作工位設(shè)計成伸縮式結(jié)構(gòu)(見圖8)。在生產(chǎn)過程中，可按照產(chǎn)品的不同自動調(diào)整操作工位，以滿足生產(chǎn)所需。

圖8　伸縮式工位示意圖

2.2.5生產(chǎn)信息化管理體系設(shè)計

針對整個新能源屏柜產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，建立相應(yīng)的生產(chǎn)信息化系統(tǒng)，如質(zhì)量管理體系(QMS)、工藝管理體系(PMS)以及企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。

從到貨檢驗至包裝發(fā)貨，整個生產(chǎn)流程設(shè)立多個數(shù)據(jù)采集點，借助上述系統(tǒng)實現(xiàn)全面生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集、分析和處理，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行全方位質(zhì)量管控，達(dá)到全面提升產(chǎn)品一致性、全面提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

3結(jié)語

綜上所述，該自動化屏柜生產(chǎn)線棄用傳統(tǒng)作業(yè)模式，依據(jù)自動化、智能化和信息化設(shè)計理念，并結(jié)合產(chǎn)品裝配特點進(jìn)行設(shè)計。該新型生產(chǎn)線的使用，不僅大幅提升了安裝效率，降低了勞動強(qiáng)度，而且極大提高了產(chǎn)品安裝質(zhì)量，為新能源電網(wǎng)長期、安全和可靠運(yùn)行提供了有利保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉振亞.全球能源互聯(lián)網(wǎng)[M].北京:中國電力出版社,2015.

[2] 張永軍.完整的自動生產(chǎn)線[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.

[3] 陳永方,陳明. 淺談自動化生產(chǎn)線的發(fā)展[J]. 廣西輕工業(yè),2011,1(1):57-61.

責(zé)任編輯馬彤

New Type of Automatic Production Line Design of New Energy Cabinet

YAO Zhiguo, JIA Yanling, SONG Quangang, YU Liyang

(Xuji Group Corporation, Xuchang 461000, China)

Abstract：With the developing of new energy industry, new energy cabinet is the core equipment of industry, and it plays a key role in development process of new energy. The production quality of the cabinet is the key link in the whole industry, and directly decide if the cabinet and new energy grid can be in long-term, safe and reliable operation. With the disadvantage of the traditional production model of inverter cabinet, put forward a new design of cabinet production line. The new production line using the intelligent and information technology can improve the product quality, improve work efficiency, and reduce the labor intensity in production.

Key words:new energy industry, cabinet production model, traditional production model, automatic production model

中圖分類號：TB 21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

收稿日期：2015-11-24

作者簡介：姚志國(1980-)，男，碩士，主要從事電力設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的研究。