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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)融合運用，粉末供應(yīng)、物料運輸及任務(wù)調(diào)度實現(xiàn)全流程自動化，單機設(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)線奠定堅實基礎(chǔ)。
邁向智能制造新高度
當前，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)?；a(chǎn)提上日程。走進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)負責人張文韜介紹，從運送產(chǎn)品開始進行制作，到最終生產(chǎn)出符合要求的成品，僅機械臂和這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)實時跳動，4臺設(shè)備的工作運行情況一目了然，機械臂在自動上料、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)拓撲優(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，原有的單機生產(chǎn)模式已不能完全滿足規(guī)?；膽?yīng)用服務(wù)需求。技術(shù)負責人謝林表示，該生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，結(jié)合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設(shè)計，將打印主機、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)進行布局，有效節(jié)約設(shè)備資源和車間占地。
謝林表示，在傳統(tǒng)單機生產(chǎn)設(shè)備中，打印前的基板、缸體以及粉末材料準備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運輸?shù)裙ば驘o法與設(shè)備打印同步進行，會占用設(shè)備資源，影響生產(chǎn)進度，造成平衡度較低、各工位負荷不均衡、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問題。
針對這一痛點，159廠結(jié)合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設(shè)計，將打印主機、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)進度，搬運材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件。”張文韜形容道，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)是運用5G技術(shù)，通過數(shù)字賦能實現(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)進行快速采集、分析及應(yīng)用，實現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機生產(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確實是個好幫手。比如，每臺設(shè)備通過5G技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)互通，后臺能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進行快速采集，實現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機生產(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)?a target="_blank">服務(wù)器上，數(shù)據(jù)不出園區(qū)，就可實現(xiàn)所有生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)與控制，還能對信息安全進行保護。
5G將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工廠內(nèi)部系統(tǒng)對接，實時的生產(chǎn)產(chǎn)值和數(shù)據(jù)匯總進行反饋，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’進車間，增材制造設(shè)備打印好的產(chǎn)品通過AGV小車運輸?shù)较乱坏拦ば颍喈斢诮⒁粋€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。
在原有的增材制造單機生產(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)線奠定堅實基礎(chǔ)。
邁向智能制造新高度
當前，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)?；a(chǎn)提上日程。走進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)負責人張文韜介紹，從運送產(chǎn)品開始進行制作，到最終生產(chǎn)出符合要求的成品，僅機械臂和這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)實時跳動，4臺設(shè)備的工作運行情況一目了然，機械臂在自動上料、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)拓撲優(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，原有的單機生產(chǎn)模式已不能完全滿足規(guī)?；膽?yīng)用服務(wù)需求。技術(shù)負責人謝林表示，該生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，結(jié)合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設(shè)計，將打印主機、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。
△圖為工作人員進行增材制造產(chǎn)線巡檢
謝林表示，在傳統(tǒng)單機生產(chǎn)設(shè)備中，打印前的基板、缸體以及粉末材料準備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運輸?shù)裙ば驘o法與設(shè)備打印同步進行，會占用設(shè)備資源，影響生產(chǎn)進度，造成平衡度較低、各工位負荷不均衡、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問題。
針對這一痛點，159廠結(jié)合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設(shè)計，將打印主機、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)進度，搬運材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件。”張文韜形容道，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)是運用5G技術(shù)，通過數(shù)字賦能實現(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)進行快速采集、分析及應(yīng)用，實現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機生產(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確實是個好幫手。比如，每臺設(shè)備通過5G技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)互通，后臺能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進行快速采集，實現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機生產(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)?a target="_blank">服務(wù)器上，數(shù)據(jù)不出園區(qū)，就可實現(xiàn)所有生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)與控制，還能對信息安全進行保護。
△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，實時的生產(chǎn)產(chǎn)值和數(shù)據(jù)匯總進行反饋，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’進車間，增材制造設(shè)備打印好的產(chǎn)品通過AGV小車運輸?shù)较乱坏拦ば颍喈斢诮⒁粋€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。
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