來源:中國航天報,記者: 苗珊珊、鄧雨楠。
日前,中國航天科工三院159廠自主研發(fā)的自主可控增材制造智能生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機(jī)離散生產(chǎn)模式,首次將智慧物流、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)融合運(yùn)用,粉末供應(yīng)、物料運(yùn)輸及任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)全流程自動化,單機(jī)設(shè)備利用率與綜合產(chǎn)能大幅提升。
在原有的增材制造單機(jī)生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上,該生產(chǎn)線將5G網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字孿生技術(shù)相結(jié)合,為后續(xù)建設(shè)“5G+增材制造”智能產(chǎn)線奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。
邁向智能制造新高度
當(dāng)前,隨著航天產(chǎn)品應(yīng)用的不斷深入,159廠將復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的規(guī)模化生產(chǎn)提上日程。走進(jìn)159廠增材制造技術(shù)創(chuàng)新中心的生產(chǎn)車間,增材制造智能生產(chǎn)線上的4臺設(shè)備正在工作,技術(shù)負(fù)責(zé)人張文韜介紹,從運(yùn)送產(chǎn)品開始進(jìn)行制作,到最終生產(chǎn)出符合要求的成品,僅機(jī)械臂和這4臺設(shè)備就可以自主完成。
廠房大廳的墻上安裝著一塊碩大的顯示屏,反映生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)實(shí)時跳動,4臺設(shè)備的工作運(yùn)行情況一目了然,機(jī)械臂在自動上料、下料。
據(jù)介紹,增材制造技術(shù)與航天產(chǎn)品結(jié)合具有天然的應(yīng)用優(yōu)勢,如結(jié)構(gòu)功能設(shè)計一體化、零件結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、提升設(shè)計自由度、提高材料利用率、減輕重量、降低制造成本等,原有的單機(jī)生產(chǎn)模式已不能完全滿足規(guī)模化的應(yīng)用服務(wù)需求。技術(shù)負(fù)責(zé)人謝林表示,該生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機(jī)離散生產(chǎn)模式,結(jié)合增材制造工藝過程特點(diǎn),采用一體化布局設(shè)計,將打印主機(jī)、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)進(jìn)行布局,有效節(jié)約設(shè)備資源和車間占地。
△圖為工作人員進(jìn)行增材制造產(chǎn)線巡檢
謝林表示,在傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)設(shè)備中,打印前的基板、缸體以及粉末材料準(zhǔn)備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運(yùn)輸?shù)裙ば驘o法與設(shè)備打印同步進(jìn)行,會占用設(shè)備資源,影響生產(chǎn)進(jìn)度,造成平衡度較低、各工位負(fù)荷不均衡、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問題。
針對這一痛點(diǎn),159廠結(jié)合增材制造工藝過程特點(diǎn),采用一體化布局設(shè)計,將打印主機(jī)、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)合理布局,提出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案,定制化研制連續(xù)生產(chǎn)的增材制造生產(chǎn)線系統(tǒng)。“我們現(xiàn)在的生產(chǎn)場景需要較高的網(wǎng)絡(luò)寬帶、較低的網(wǎng)絡(luò)時延,5G網(wǎng)絡(luò)恰好滿足需求。”謝林說。
“以前天天跑生產(chǎn)線,查看生產(chǎn)進(jìn)度,搬運(yùn)材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件!睆埼捻w形容道,現(xiàn)在的智能化增材制造系統(tǒng)使員工從過去高強(qiáng)度的手工操作員轉(zhuǎn)型成為了“指揮員”和“監(jiān)督員”。
5G,讓工廠更“聰明”“智能”
“我們現(xiàn)在的增材制造生產(chǎn)線系統(tǒng)是運(yùn)用5G技術(shù),通過數(shù)字賦能實(shí)現(xiàn)的!敝x林說,159廠利用5G技術(shù)“大帶寬、低時延、高可靠”的特性,將“5G+工業(yè)互聯(lián)+增材制造”相結(jié)合,從而對增材制造生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集、分析及應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向轉(zhuǎn)變,提高增材制造的生產(chǎn)效率。
從生產(chǎn)看,工廠要變得更“聰明”、更“智能”,5G確實(shí)是個好幫手。比如,每臺設(shè)備通過5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,后臺能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進(jìn)行快速采集,實(shí)現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向轉(zhuǎn)變,提高增材制造的生產(chǎn)效率。眼下應(yīng)用5G技術(shù)的工廠不少,159廠有何特殊之處?謝林說,“專網(wǎng)”是門道。159廠通過與聯(lián)通公司合作,搭建了一個邊緣云專屬服務(wù)器,將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒⻊?wù)器上,數(shù)據(jù)不出園區(qū),就可實(shí)現(xiàn)所有生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)與控制,還能對信息安全進(jìn)行保護(hù)。
△網(wǎng)絡(luò)化的3D打印生產(chǎn)線(來源:Grenzebach)
5G將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工廠內(nèi)部系統(tǒng)對接,實(shí)時的生產(chǎn)產(chǎn)值和數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行反饋,相關(guān)人員隨時可以了解設(shè)備產(chǎn)值、動態(tài),為159廠減員增效、提升品質(zhì)、降低成本、縮短周期帶來幫助。
“預(yù)計到年底,我們會打通物料、倉儲、調(diào)度,將熱處理等設(shè)備‘搬’進(jìn)車間,增材制造設(shè)備打印好的產(chǎn)品通過AGV小車運(yùn)輸?shù)较乱坏拦ば,相?dāng)于建立一個小型的智能工廠!敝x林說,測試后投入使用的AGV小車如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣,可以連接所有的工位,把工廠內(nèi)的自動化孤島一個個都連起來。
對于159廠來說,基于5G工業(yè)互聯(lián)的增材制造生產(chǎn)線首次將5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)進(jìn)行深度融合應(yīng)用。未來,159廠將建立基于工業(yè)互聯(lián)的5G增材制造智能工廠,形成增材制造技術(shù)應(yīng)用新模式和典型應(yīng)用場景,使產(chǎn)線具備可復(fù)制、可推廣的條件。
|