熱處理信息化管理

熱處理信息化工藝革新1背景大力推進(jìn)制造業(yè)的信息化是走新型工業(yè)化道路的必然選擇，然而，我廠熱處理（含表面處理，下同）的現(xiàn)狀未能適應(yīng)制造業(yè)信息化的發(fā)展，熱處理生產(chǎn)的信息化程度還很低。傳統(tǒng)的經(jīng)驗型的熱處理技術(shù)很難通過信息整合融入集成制造系統(tǒng)，成為制造業(yè)信息化的薄弱環(huán)節(jié)；另一方面，信息化將以傳統(tǒng)技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性推動熱處理技術(shù)進(jìn)步。產(chǎn)品輕量化、性能優(yōu)異、經(jīng)久耐用和高度可靠是航天制造業(yè)不斷追求的目標(biāo)和市場競爭的焦點。熱處理在其中起著決定性的作用，歷來為世界著名的制造廠商所高度重視，通過深入的研究和長期積累形成熱處理技術(shù)上的優(yōu)勢，視之為企業(yè)核心競爭力而嚴(yán)加保密。人們可以仿制出外觀、尺寸精度乃至材料化學(xué)成分一模一樣的產(chǎn)品，但因未能掌握其熱處理技術(shù)關(guān)鍵而難以在使用壽命和可靠性上與之媲美。熱處理的產(chǎn)值僅占制造業(yè)總產(chǎn)值中很小份額（約1%數(shù)量級），卻有可能收“搞好熱處理零件一頂幾”之效，從而成倍甚至十幾倍地提升整機的附加值。其作用真可謂四兩撥千斤！我國熱處理水平與世界先進(jìn)水平存在階段性差距。主要表現(xiàn)于：產(chǎn)品可靠性差、使用壽命低、或者體積自重明顯偏大；熱處理能耗大、勞動生產(chǎn)率低；高端熱處理設(shè)備仍然依賴進(jìn)口，陷入引進(jìn)一落后一再引進(jìn)一再落后的局面。我國熱處理的落后已成為我國從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強國的障礙。熱處理是一種十分復(fù)雜的過程，涉及傳熱、傳質(zhì)、相變、應(yīng)力應(yīng)精選變、流場或電磁場等相互耦合，以致正確預(yù)測工藝參數(shù)對性能影響的難度很大。為了搞好熱處理不僅需要嚴(yán)密、系統(tǒng)的工藝試驗和實驗室條件下的組織性能測試，還必須經(jīng)過零部件的臺架試驗、裝機考核、破壞性能試驗和壽命試驗、以及失效分析和用戶使用情況反饋等一系列的深入研究，才能摸索到針對具體產(chǎn)品的高水平熱處理工藝。否則，熱處理技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)工藝就難免存在盲目性。缺乏系統(tǒng)的深入研究和長期積累正是造成我國熱處理水平落后的主因之一。如果采用傳統(tǒng)的技術(shù)路線和“試錯式”研究方法很難縮短與世界先進(jìn)水平的差距。只有用信息技術(shù)帶動熱處理的技術(shù)進(jìn)步才可望實現(xiàn)跨越式發(fā)展。熱處理在節(jié)能減排方面仍然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，熱處理能耗大，很大原因在于熱處理爐不能合理利用，不合格品率和廢品率高，導(dǎo)致原材料的浪費，增加能源消耗。以前采用人工手動的方式操作熱處理爐，容易產(chǎn)生誤差，生產(chǎn)出不合格品或廢品。現(xiàn)在，通過熱處理爐計算機控制系統(tǒng)、爐群集中監(jiān)控系統(tǒng)等信息系統(tǒng)的應(yīng)用，促進(jìn)工藝優(yōu)化，提高了熱處理精度，減低了不合格品率和廢品率，降低能源消耗和原材料消耗，助力節(jié)能減排，從而進(jìn)一步確保熱處理節(jié)能減排目標(biāo)的最終實現(xiàn)。通過技術(shù)進(jìn)步、管理優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，而信息技術(shù)在技術(shù)進(jìn)步和管理優(yōu)化方面的作用日益重要。近年來，我國熱處理行業(yè)加快了信息化系統(tǒng)推廣的速度，通過信息化手段提高管理水平、提高資源利用率、節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。精選目前熱處理生產(chǎn)中，生產(chǎn)管理及工藝等人員急需隨時掌握熱處理爐和工件在熱處理過程中的進(jìn)程狀態(tài)，并及時采取有效措施進(jìn)行熱處理優(yōu)化控制，實現(xiàn)熱處理爐群的最佳生產(chǎn)調(diào)度和管理，因此，考慮將車間內(nèi)多臺熱處理爐聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，便于管理人員隨時掌握現(xiàn)場各臺熱處理爐生產(chǎn)狀況、使用效率及訂單的生產(chǎn)進(jìn)度。實現(xiàn)各臺熱處理爐均衡、連續(xù)、高效生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率的效果，實現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)管理思想。爐群集中管控系統(tǒng)的監(jiān)控功能幫助企業(yè)管理者和現(xiàn)場操作人員及時準(zhǔn)確的了解到爐群中各個熱處理爐的使用現(xiàn)狀，例如，爐子是否空閑，當(dāng)前爐溫，爐子還有多長時間將轉(zhuǎn)為可用，當(dāng)前正在執(zhí)行的工藝。同時考慮爐溫余熱的有效利用及減少單爐內(nèi)工藝切換次數(shù)等節(jié)能方式，把握節(jié)能減排工作的進(jìn)展情況、發(fā)現(xiàn)存在的問題、糾正缺點與不足，最終提高節(jié)能減排的績效。2現(xiàn)狀熱處理屬于特殊過程，對工廠的各工序進(jìn)行不定期的監(jiān)查，各種記錄文件都要抽查.工廠設(shè)備數(shù)量及種類較多，主要熱處理工藝:淬火，正火，退火，回火生產(chǎn)中主要存在的問題：.溫度記錄為有紙記錄儀，和用記錄紙記錄.一年下來，記錄紙一大堆,查看比較困難.夜班生產(chǎn)效率低下，后來發(fā)現(xiàn)夜班工人未能按照工藝要求的保溫時間出爐，由于沒有報警功能，（補充做完以后監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，工藝要求的保精選溫1.5個小時出爐,竟然大部分都超過1,5，竟然有達(dá)到保溫3個小時的情況）和電子記錄，工人經(jīng)常擅自用筆頭自己劃熱處理曲線，真假難辨，無法監(jiān)督,超時間保溫造成能源浪費和工件氧化脫碳..由于產(chǎn)品比較多，熱處理工藝不同，設(shè)定溫度更改頻繁，分段升溫不好操作.升溫速度不可控制.經(jīng)常有忘記更改儀表上的設(shè)定溫度而導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，重復(fù)熱處理..生產(chǎn)日報只有紙質(zhì)記，無電子版，書寫的字跡不清晰，可追溯性很差.3目標(biāo)建立反映熱處理過程中各種現(xiàn)象變化規(guī)律及其相互影響的數(shù)學(xué)模型，藉助計算機用數(shù)值法進(jìn)行求解，采用數(shù)字化的后處理軟件能以多種方式演示計算結(jié)果，從而實現(xiàn)了熱處理過程的計算機模擬。除了理論研究、實驗研究之外，計算機模擬已成為當(dāng)今第三種科學(xué)研究方法，它和前二者相互結(jié)合使人們認(rèn)識客觀規(guī)律的能力產(chǎn)生質(zhì)的飛躍：1）將理論知識直接應(yīng)用于工藝過程的定量計算；2）實現(xiàn)材料學(xué)、傳熱學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科知識的集成，更好地描述實際生產(chǎn)過程的復(fù)雜現(xiàn)象；3）用多場耦合的方法反映不同因素的影響及其相互作用；4）直觀、逼真、有助于人們從不同的角度發(fā)掘有用的信息；5）高效、便捷、能在很短的時間內(nèi)完成各種方案和工藝參數(shù)的比較和優(yōu)化，從而以過去無法想象的效率推動熱處理工藝的創(chuàng)新。精選另一方面整個模擬計算過程及計算結(jié)果的存貯、調(diào)用、演示和傳遞都在數(shù)字化環(huán)境下實現(xiàn)，便于和其他數(shù)字化單元連接和集成，有利于企業(yè)不同部門和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作人員共享模擬計算的結(jié)果，也使遠(yuǎn)程交流和異地異構(gòu)的合作研究成為可能。基于上述特點，熱處理計算機模擬在優(yōu)化熱處理工藝，正確控制熱處理生產(chǎn)過程和正確預(yù)測工件熱處理后組織與性能等方面具有突出的優(yōu)越性。4具體實現(xiàn)：目標(biāo).計算機上有實時畫面（顯示爐子的狀態(tài)，采用的工藝，當(dāng)前溫度,設(shè)定曲線和當(dāng)前實際溫度曲線的狀態(tài)）.操作界面（對各爐進(jìn)行加熱曲線的選擇，運行控制，裝爐信息的自動和半自動錄入，設(shè)定曲線完成報警，退火實現(xiàn)無人職守曲線完成自動停爐）.輔助設(shè)施界面（對淬火介質(zhì)的濃度，壓力，淬火水池的水位，冷卻裝置的自動控制進(jìn)行,對工藝參數(shù)進(jìn)行自動記錄）.生產(chǎn)日報界面（記錄各種生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)）.設(shè)備實時信息報表（實時集中顯示設(shè)備的各種工藝參數(shù)）.工藝管理界面（按照工藝要求創(chuàng)建和編輯工藝）.2實現(xiàn)的功能：.所有的作業(yè)日報信息（零件名稱，開爐時間，采用工藝，操作方式，出精選爐時間，爐號,操作者.....）進(jìn)入數(shù)據(jù)庫.實現(xiàn)組合查詢.熱處理爐各加熱區(qū)的溫度時間曲線歷史記錄曲線，各工輔設(shè)施參數(shù)歷史曲線查詢..水泵，冷卻裝置等工輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程手動操作和自動操作冷卻裝置與淬火介質(zhì)溫度進(jìn)行閉環(huán)控制.4,擴展了加熱爐的功能，實現(xiàn)了無限段數(shù)的分階升溫功能的實現(xiàn).在設(shè)備最大功率允許的條件下實現(xiàn)按照設(shè)定曲線斜率加熱的功能.實現(xiàn)了工藝曲線的自動加載，操作人員在計算機上為加熱爐選擇加熱曲線,系統(tǒng)根據(jù)用戶的權(quán)限大小，對不同的操作進(jìn)行權(quán)限管理，比如熱處理技術(shù)員可以創(chuàng)建和修改工藝曲線，操作人員只有讀取曲線的權(quán)限..冷卻裝置和淬火液溫度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)根據(jù)設(shè)定溫度自動控制冷卻裝置的起停,并對各種工藝想關(guān)的參數(shù)進(jìn)行自動記錄，可以對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢..完成加熱和保溫工藝后自動報警提醒操作人員出爐,并可選用可