智能制造中的車間互聯(lián)互通技術(shù)研究

智能制造中的車間互聯(lián)互通技術(shù)研究

符合國(guó)際形勢(shì)近年來(lái)，隨著中國(guó)船舶制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)海洋和污水工程重要設(shè)備的需求也越來(lái)越普遍。傳統(tǒng)的公司發(fā)展模式無(wú)法滿足國(guó)家強(qiáng)大戰(zhàn)略的需求。因此，海洋和污水工程設(shè)備的制造不僅需要技術(shù)和質(zhì)量，還需要豐富的技術(shù)和質(zhì)量，以滿足當(dāng)前船舶行業(yè)的多樣性和更高的業(yè)務(wù)指標(biāo)。智能制造是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的方向，我國(guó)為實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，國(guó)務(wù)院發(fā)布了“中國(guó)制造2025”，將智能制造作為我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向船舶工業(yè)是為水上交通、海洋資源開(kāi)發(fā)及國(guó)防建設(shè)提供技術(shù)裝備的現(xiàn)代綜合性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家發(fā)展高端裝備制造業(yè)的重要組成部分，是國(guó)家實(shí)施海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的基礎(chǔ)和重要支撐。為此，《中國(guó)制造2025》把海洋工程裝備和高技術(shù)船舶作為十大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一加快推進(jìn)，明確了今后10年的發(fā)展重點(diǎn)和目標(biāo)，為我國(guó)海洋工程裝備和高技術(shù)船舶發(fā)展指明了方向本文主要對(duì)以構(gòu)成船舶動(dòng)力及推進(jìn)系統(tǒng)的船用柴油機(jī)、船用發(fā)電機(jī)和船用調(diào)距槳等典型機(jī)電產(chǎn)品為代表的船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通的技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行研究。1搭建接枝機(jī)，提高裝配效率船用機(jī)電設(shè)備屬于高技術(shù)船舶與海洋工程裝備，以構(gòu)成船舶動(dòng)力及推進(jìn)系統(tǒng)的船用柴油機(jī)、船用發(fā)電機(jī)和船用調(diào)距槳等典型機(jī)電產(chǎn)品為代表，其制造工藝復(fù)雜。制約船用機(jī)電設(shè)備智能制造的因素有以下幾點(diǎn)：1）生產(chǎn)模式：船用機(jī)電設(shè)備具有多品種、小批量、系列化的特點(diǎn)，需根據(jù)客戶進(jìn)行定制化生產(chǎn)。2）生產(chǎn)組織方式：加工：與大批量汽車零部件自動(dòng)流水生產(chǎn)線不同，船用機(jī)電設(shè)備制造使用非標(biāo)設(shè)備較多，因此相應(yīng)的非標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)備也較多。生產(chǎn)線主要以柔性生產(chǎn)線FMS為主，一個(gè)柔性生產(chǎn)線需包括十幾個(gè)以上的類似零部件的生產(chǎn)。大型零部件則無(wú)法建立柔性生產(chǎn)線。倉(cāng)儲(chǔ)：船用機(jī)電設(shè)備原材料，由于品種多、批量小，不易于管理。物流：船用機(jī)電設(shè)備具有較大尺寸和較重的質(zhì)量，上下料必須用吊車或大型平板車。裝配：為提高裝配效率，一般分為部件裝配與整機(jī)裝配，在不同區(qū)域操作。部件裝配后運(yùn)至整機(jī)裝配待裝區(qū)域，開(kāi)始整機(jī)裝配。而船用機(jī)電設(shè)備裝配，手工勞動(dòng)占比很大，裝配效率很低。試驗(yàn)：船用機(jī)電設(shè)備裝配完成后需進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間性能試驗(yàn)，以確保滿足設(shè)計(jì)要求。3）質(zhì)量控制方式：多品種、小批量、系列化生產(chǎn)特點(diǎn)的船用機(jī)電設(shè)備不適用常規(guī)SPC控制方式。綜上可以看出，船用機(jī)電設(shè)備制造業(yè)屬于典型的離散制造模式，要實(shí)現(xiàn)船用電機(jī)智能制造車間互聯(lián)互通，不僅需提高其數(shù)字化應(yīng)用基礎(chǔ)，同時(shí)也需根據(jù)其生產(chǎn)模式進(jìn)行相應(yīng)數(shù)字化的建設(shè)2制造車間互聯(lián)互通的問(wèn)題對(duì)船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行研究，旨在解決企業(yè)在建設(shè)船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、設(shè)備互聯(lián)互通、信息交互等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通業(yè)務(wù)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、信息交互進(jìn)行研究，明確了車間互聯(lián)互通業(yè)務(wù)內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)傳輸形式、信息交互類型及要求，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通的規(guī)劃與建設(shè)提供依據(jù)2.1生產(chǎn)、管理、質(zhì)量、設(shè)備船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示，分為執(zhí)行層和基礎(chǔ)層。管理層不在車間互聯(lián)互通范圍內(nèi)?；A(chǔ)層包括船用發(fā)電機(jī)數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程中所需的加工設(shè)備、裝配設(shè)備、物流設(shè)備、用戶終端、物料等；設(shè)備大部分采用數(shù)字化設(shè)備，可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與顯示或指令執(zhí)行；物料是指生產(chǎn)過(guò)程中所用到的原材料等。執(zhí)行層主要包括生產(chǎn)管理、資源管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理。其中生產(chǎn)管理包括車間作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)監(jiān)控、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、工藝附圖管理等；資源管理包括工裝管理、刀具管理等；設(shè)備管理包括設(shè)備臺(tái)賬、設(shè)備狀態(tài)等；質(zhì)量管理包括不合品登記、產(chǎn)品交驗(yàn)、檢驗(yàn)臺(tái)賬、可追溯管理等。船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通交互信息包含計(jì)劃信息、工藝信息、資源信息、進(jìn)度信息、質(zhì)量信息、設(shè)備信息等，對(duì)車間執(zhí)行層與基礎(chǔ)層信息進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)車間制造過(guò)程的數(shù)字化、精益化及可視化。2.2無(wú)線傳感及數(shù)據(jù)傳輸船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間應(yīng)能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與MES系統(tǒng)連接起來(lái)，構(gòu)建船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（加工設(shè)備、裝配設(shè)備、物流設(shè)備等）、PLC控制器、手持終端、無(wú)線傳感、DNC/MDC、用戶終端、MES系統(tǒng)服務(wù)器等，如圖2所示。智能制造車間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建是船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，通過(guò)網(wǎng)線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將分布于不同生產(chǎn)環(huán)境的各系統(tǒng)和數(shù)控、裝配等設(shè)備連接起來(lái)，打破原有業(yè)務(wù)流程和過(guò)程控制流程相脫節(jié)形成“信息孤島”的局面，由此數(shù)據(jù)信息才能從底層設(shè)備貫穿至上層決策系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建不僅關(guān)系到智能車間數(shù)據(jù)通信的效率，也會(huì)影響到制造執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)車間排產(chǎn)任務(wù)的下達(dá)。船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間網(wǎng)絡(luò)傳輸要求如表1、表2所示：2.3信息的互動(dòng)要求2.3.1交互信息分類船用機(jī)電設(shè)備智能制造車間互聯(lián)互通信息包括車間制造過(guò)程中需要交互的相關(guān)信息類型：1）執(zhí)行層向基礎(chǔ)層傳遞信息應(yīng)包括：計(jì)劃信息、工藝信息、資源信息等。2）基礎(chǔ)層向執(zhí)行層傳遞信息應(yīng)包括：進(jìn)度信息、質(zhì)量信息、設(shè)備信息等。2.3.2控制器、顯示、記錄信息應(yīng)能夠被收集、分類、整理、過(guò)濾、剔除、合并等，應(yīng)能在工控系統(tǒng)上進(jìn)行控制、顯示、記錄等操作，并可上傳至執(zhí)行層。信息采集流程如圖3所示。3通過(guò)技術(shù)服務(wù)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)與創(chuàng)客國(guó)的有機(jī)融合