數(shù)控鋸切自動生產(chǎn)線柔性集成系統(tǒng)初析

摘要：智能制造是我國推進《中國制造2025》，加快發(fā)展先進制造業(yè)的戰(zhàn)略布署，也是鋸床行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃中的創(chuàng)新驅(qū)動主要方向。數(shù)控鋸切自動生產(chǎn)線智能集成系統(tǒng)是先進的制造技術(shù)，信息技術(shù)和智能技術(shù)的集合和深度融合，文章通過對高性能數(shù)控鋸切機床與物流、倉儲、分揀等系統(tǒng)構(gòu)成的智能下料系統(tǒng)的分析。并且對鋸切設(shè)備與其他制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的組合，實現(xiàn)計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗全過程閉環(huán)管理。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不同裝備之間實現(xiàn)互聯(lián)互通和有效集成;供應(yīng)鏈管理模塊利用新一代信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)采購、外協(xié)、物流的管理和優(yōu)化也進行了分析。希望可以對鋸切智能裝備的發(fā)展做出貢獻。

關(guān)鍵詞：數(shù)控鋸切自動生產(chǎn)線;柔性集成系;應(yīng)用

柔性制造系統(tǒng)（FMS）1967年由英國Molins公司首創(chuàng)，現(xiàn)已投入運行的FMS主要分布在日本、美國、德國、俄羅斯、英國等工業(yè)發(fā)達國家。鋸切柔性系統(tǒng)也隨之孕育而生，在歐美及日本發(fā)達國家工業(yè)國家開始在鋁加工和汽車發(fā)動機缸體毛坯精整加工領(lǐng)域得到廣泛的運用。自2005年后，隨著我國工業(yè)化進程的不斷提速。特別是2015年3月5日，李克強總理在全國兩會《政府工作報告》中提出“中國制造2025”的宏大計劃。更加明確了我國制造業(yè)在自主創(chuàng)新能力、資源利用效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平、信息化程度、質(zhì)量效益等方面轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展的努力方向。正是在這種發(fā)展背景下，鋸切柔性集成系統(tǒng)（FMS）進入了進口應(yīng)用和自行開發(fā)的階段。國內(nèi)鋸床制造行業(yè)著手開展對柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)和應(yīng)用的研究。浙江晨龍鋸床股份有限有限公司2016年開始通過兩年的時間自行設(shè)計開發(fā)了由多臺由多臺數(shù)控鋸床和其他自動化的工藝設(shè)備（如等離子切分設(shè)備等）、計算機信息控制系統(tǒng)和工件自動儲運系統(tǒng)有機結(jié)合的制造系統(tǒng)。它可按任意順序進行原材料分揀、材料前處理、自動鋸切下料、自動成組分揀、配送和存儲。能適時地自主調(diào)度管理，因而這種系統(tǒng)可以在設(shè)備的技術(shù)規(guī)范的范圍內(nèi)自動地適應(yīng)下游加工生產(chǎn)批量的變化。該系統(tǒng)因具有高效、柔性化、智能化、無人化（或少人化）、響應(yīng)敏捷等特點而深受用戶青睞。

1數(shù)控自動鋸切生產(chǎn)線柔性集成系統(tǒng)的主要特點

數(shù)控自動鋸切生產(chǎn)線柔性集成系統(tǒng)是先進的制造技術(shù)，信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合，能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化加工的高性能數(shù)控成組鋸切機床為移動互聯(lián)網(wǎng)智能終端;制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實現(xiàn)計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗全過程閉環(huán)管理，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，不同裝備之間實現(xiàn)互聯(lián)互通和有效集成;供應(yīng)鏈管理模塊利用新一代信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)采購、外協(xié)、物流的管理和優(yōu)化。

2數(shù)控自動鋸切生產(chǎn)線主要類型

線鋸切裝備的線性構(gòu)成主要分為線型構(gòu)成（圖1）和環(huán)型構(gòu)成（圖2）。線性型結(jié)構(gòu)的鋸切柔性集成系統(tǒng)主要用于多規(guī)格、變批量成組工件混流鋸切下料。如需要成批量鋸切準備型材的各種類型的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)以及。鋁合金板坯錠和鑄棒的裁切。環(huán)線型鋸切柔性集成系統(tǒng)多用于復(fù)雜工件的多工位多鋸切面鋸切，如汽車缸體的鑄造、精整加工線。

3柔性鋸切集成系統(tǒng)主要特點

應(yīng)具備多品種、變批量工件的混流鋸切生產(chǎn)和復(fù)雜工件多工位鋸切生產(chǎn)的成組分揀、配送、存儲能力，實現(xiàn)連續(xù)24h以上無人（或少人）正常運行化。鋸切集成系統(tǒng)可與工業(yè)以太網(wǎng)、光纖、移動互聯(lián)網(wǎng)等近遠程通訊功能，實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備、工件自動儲運系統(tǒng)和計算機信息控制系統(tǒng)相互之間的數(shù)據(jù)信息以及計算機信息控制系統(tǒng)與車間信息網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)信息層面的實時通訊。數(shù)控數(shù)控鋸切設(shè)備和原材料倉庫與材料分揀系統(tǒng)具有坯料交互的接口裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)原材料的安全、無損、快速、可靠的輸入和輸出，在各數(shù)控設(shè)備和工件暫存工位之間的轉(zhuǎn)運。鋸切柔性集成系統(tǒng)的主要特點：

（1）具有與計算機信息控制系統(tǒng)之間的控制信息傳遞的接口和傳遞能力，信息傳遞接口應(yīng)與被集成的數(shù)控設(shè)備及上級計算機信息控制系統(tǒng)的硬件相匹配。

（2）具有完成設(shè)計動作和工藝過程;滿足系統(tǒng)控制程序的管理要求。

（3）具有自檢測、自補償和消除由于原材料誤差造成下料長度誤差。

（4）具有原材料庫存管理的數(shù)據(jù)接口（或功能），滿足數(shù)控鋸切設(shè)備依據(jù)數(shù)據(jù)選擇相應(yīng)的鋸切參數(shù)。

（5）具有DNC（分布式數(shù)控）功能或存儲多組鋸切程序。

（6）鋸切定尺單元采用伺服定尺機構(gòu)，定位精度允差≤±0.50mm;激光定尺機構(gòu)定位精度允差≤±3.00mm。

（7）成品坯料稱重單元。單件稱重精度允差0.05%。

（8）試片取樣與料頭料尾廢品自動分離單元，廢品分離率≥95%。

（9）吸塵與集屑壓塊打包單元。鋸切設(shè)備排屑應(yīng)通暢，集塵裝置有足夠大的吸納能力。

（10）工件打標噴碼識別單元。打標針深0.02-0.05mm，自動顯示如序列號、日期、時間、班代號等信息。

3.1柔性鋸切系統(tǒng)配備的材料自動儲運系統(tǒng)

柔性鋸切系統(tǒng)配備的材料自動儲運系統(tǒng)符合工業(yè)通信的國際標準的現(xiàn)場總線或I/O（輸入/輸出）方式的設(shè)備層控制通信，實現(xiàn)與材料分揀系統(tǒng)、鋸切設(shè)備、安全控制模塊、計算機信息控制系統(tǒng)在控制層面和數(shù)據(jù)信息層面的通訊?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)能實時更新，實現(xiàn)供待處理原材料在各數(shù)控設(shè)備及工件暫儲工位之間進行轉(zhuǎn)運的數(shù)據(jù)一致性、同步性。柔性鋸切系統(tǒng)配備的材料自動倉儲單元主要分為：蜂窩貯存盒倉儲、碼垛支架倉儲。配有自動提升系統(tǒng)、緩存裝置、磁性旋轉(zhuǎn)貯料平臺。材料與成品搬運單元由機器人、衍架機械手、自動無擺動門吊、avg小車混成組合。

3.2柔性鋸切集成系統(tǒng)的計算機信息控制系統(tǒng)

具有對鋸切集成系統(tǒng)的總體控制功能;實現(xiàn)對數(shù)控設(shè)備和原材料與工件自動儲運系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、集中監(jiān)控、人機交互、安全等智能控制功能，最終實現(xiàn)多品種、多工序、變批量工件的混流加工和無人（或少人）化儲運。所有電子元器件及控制裝置應(yīng)達到工業(yè)級水平。適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的現(xiàn)場總線和I/O（輸入/輸出）方式的設(shè)備層控制通信，實現(xiàn)與數(shù)控設(shè)備和工件自動儲運系統(tǒng)在控制層面和數(shù)據(jù)信息層面的可靠通訊。具備與上層軟件﹝如MES系統(tǒng)（制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)）、ERP系統(tǒng)（企業(yè)資源計劃）﹞和與原材料供應(yīng)商的遠程通訊功能。具有自動儲運檢索單元和計劃管理模塊，用于原材料供應(yīng)端信息、物料數(shù)據(jù)庫、材料訂單、材料分揀和緩存的可視化運行與診斷?？梢詫崟r對數(shù)控鋸切設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集，鋸切運行狀況進行統(tǒng)計記錄，實時監(jiān)控鋸切全加工過程。

參考文獻：

[1]GB/T2622/—2010工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成機床數(shù)值控制數(shù)控系統(tǒng).

[2]JB/T3736.7—1994質(zhì)量管理中常用的統(tǒng)計工具工序能力指數(shù).

[3]JB/T9018-2011自動化立體倉設(shè)計規(guī)范.

作者簡介：鄧方，男，漢族，湖南長沙人，大學(xué)，總工程師，高級工程師，研究方向：金屬鋸床產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)（機電一體化）。