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对扶植航空智能出产线的思虑
2016-05-06    来历:    宣布者:

  智能制作是环球制作业成长的趋向,智能制作体系作为智能制作手艺的集成操纵环境,今朝已成为主要财产发财国度延迟打算的重点。德国提出“财产4.0”观点,美国也推出财产物联网、互联企业等近似观点,其主要特点都是智能和物联。按照德国“财产4.0”描画的夸姣远景,在古代智能机械人、传感器、数据存储和计较才能成熟后,现有工场将能经由进程搜集把供给链、出产进程和仓储物流智能毗连起来,真正完成出产进程全主动化、产物特性化、办理智能化。

 

  财产4.0描写的智能工场体系完全差别于传统的工场主动化体系,智能工场接纳面向办事的体系架构,在出产现场层面操纵物联网手艺;在节制级接纳信息物理融会出产体系(CPPS)手艺;下层的监控办理层级毗连到宁静靠得住和可托的云搜集骨干网,接纳办事互联网的体例供给办事。

 

  我国制作业也将智能制作作为新一轮财产手艺变更的主要标的目标,努力于构建自身的智能制作财产体系。智能装备、智能工场等将来出产手腕和体例将普遍替换传统的出产体例。成立合适航空产物出产特点的智能车间/出产线,能够或许有用晋升产物的品质不变性和出产效力,并知足多种类、小批量、柔性化出产须要。

 

  出产线概述

  出产线是按东西准绳构造起来,完成产物工艺进程的一种出产构造情势。跟着产物制作精度、品质不变性和出产柔性化的请求不时进步,制作出产线正在向着主动化、数字化和智能化的标的目标成长。出产线的主动化是经由进程机械取代人到场休息进程来完成的;出产线的数字化主要处置制作数据的切确抒发和数字量通报,完成出产进程的切确节制和流程的可追溯;智能化处置机械取代或帮助人类停止出产决议打算,完成出产进程的展望、自立节制和优化。

 

  产物制作进程触及物料、动力、软硬件装备、职员和相干设想体例、加工工艺、出产调剂、体系掩护、办理标准等。出产线装备的工艺装备与出产的工艺请求相干,凡是有加工装备、丈量装备、仓储和物料输送装备,和各类帮助装备和东西。主动化出产线需装备机床高低料拆卸、传递拆卸和储料拆卸和相干节制体系。在野生智能手艺的撑持下,经由进程晋升信息体系与物理制作进程的交互程度,构成智能化出产线体系,完成工艺和出产进程延续优化、信息及时收罗和周全监控的柔性化可设置装备摆设,是制作业将来成长趋向。

 

  航空出产线主要按专业分别并构造出产,分为机加出产线、拆卸出产线、钣金出产线、复材出产线等,今朝不论是工艺体例、工艺装备仍是信息化环境等都与智能化存在较大差异。主要表此刻:工艺体例存在经历试错景象,热成形、塑性变形、切削加工等制作进程中工艺体例和工艺参数的挑选以经历为主,仿真计较的才能和工程化程度较低;工艺装备的传感器安排和智能决议打算法则尚不健全,不具有工况的感知和及时处置才能;机械人的集成操纵程度低,大批风险和休息强度大的任务依然由人完成;出产管控才能缺乏,致使出产线柔性缺乏、全体运转效力低下。 

 

  智能出产线架构

  与传统出产线比拟,智能出产线的特点主要体此刻感知、互联和智能3个方面。感知指对出产进程中的各类差别范例数据的感知和收罗,并停止及时的监控;互联指出产线所触及的产物、东西、装备、职员互联互通,完成数据的整合与互换;智能指在大数据和野生智能的撑持下,完成制作全流程的状况预知和优化。

 

  扶植智能出产线需完成工艺的智能化设想、出产进程的智能化办理、物料的智能化储运、加工装备的智能化监控等。图1为智能出产线打算架构的表示图。智能出产线由3层架构构成,制作数据筹办层完成基于仿真优化和制作反应的工艺设想和延续优化,主要针对制作进程的工艺、工装和查验等关头停止打算并构成制作履行指令;优化与履行层完成出产线出产管控,包含排产优化、出产进程的集成节制、在线丈量与品质办理和物料的储运办理;搜集与主动化层完成出产线主动化和智能化装备的运转节制、互联互通和制作信息的感知和收罗;根本平台的焦点是供给根本数据的分歧性办理,各层级体系间数据集成及装备主动化集成;使能手艺指撑持智能出产线扶植和智能化运转的使能根本手艺;财产物联网手艺是构建智能出产线搜集化运转环境的关头,基于该手艺构建的财产物联网完成产物、装备、东西的互联互通,并供给搜集化的信息感知和及时运转监控环境;大数据手艺用于对制作进程发生的海量制作数据的提取、归结、阐发,构成一套常识发明机制,指点制作工艺和出产进程的延续优化;智能阐发基于工艺常识、管控法则阐发,监控来自工艺、出产和装备层级的题目,停止展望、诊断和优化决议打算。

 

图1  智能出产线打算架构

 

  智能出产线关头手艺

  智能制作的焦点是信息物理融会(CPS)手艺,此中的“信息”指算法、3D模子、仿真模子、工艺指令等能够或许经由进程搜集拜候和搜集到的数据和信息,此中的 “物理”指在出产体系中的人、主动化模块、物料等物理东西和举措办法。智能制作的目标便是要为制作体系构建完全的出产与信息的回路,使得制作体系具有自我进修、自我诊断、自立决议打算等智能化的行动和才能。

 

  智能出产线将进步前辈工艺手艺、进步前辈办理理念集成融会到出产进程,完成基于常识的工艺和出产进程周全优化、基于模子的产物全进程数字化制作和基于信息流物流集成的智能化出产管控,以进步车间/出产线运转效力,晋升产物品质不变性。实行智能出产线,须要处置出产线打算、工艺优化、出产线智能管控、装备智能化和出产线的智能掩护保证等关头手艺。

 

  1   出产线建仿照真手艺

  出产线作为一种特别的产物,也有自身的性命周期,包含设想打算、扶植、运转掩护和报废。此中出产线的设想打算间接干系到后续出产线的运转能效。在出产线打算时,应连系产物东西的工艺请求停止相干装备、物流及各类帮助举措办法的打算建模与摹拟运转,对产物出产流程、每台装备的操纵率、出产瓶颈等停止阐发评价。出产线建模的细化程度、每道工序的时候预算、装夹等人力时候的计较和物料东西的配送体例等都影响仿真评价的成果。

 

  2   基于仿真计较和制作反应的工艺设想手艺

  航空产物的加工和成形工艺庞杂,工艺手艺的改良及工艺参数的优化对产物的制作精度和品质不变性有决议性感化。在产物试制阶段停止工艺、工装、查验的打算设想时,大批工艺参数和变形弥补基于经历数据和工艺实验来肯定,构成研制周期长、本钱昂扬、品质不变性差等题目。究其缘由,一方面,产物制作工艺进程的多少仿真及物理仿真手艺还不能知足工程操纵;另外一方面,不对制作进程的汗青经历数据停止体系阐发和提炼,工艺经历数据库和决议打算法则不成体系、碎片化,缺乏以撑持工艺的智能化设想进程。基于经历常识、仿真计较和制作反应的工艺设想手艺,可进步工艺设想的邃密化程度,下降报酬身分的影响,完成工艺设想进程的标准程度和设想效力,并构成延续改良的工艺优化机制。

 

  3   出产线的智能化管控手艺

  智能化出产线的运转具有柔性化、自顺应、自决议打算等特点,出产线的智能化管控包含智能排产、物料东西的主动配送、制作指令的立即推送、制作进程数据的及时收罗处置等。撑持智能化出产的决议打算法则的界说、决议打算按照的精确及时收罗是智能化出产线一般运转的根本;基于出产线资本占用环境、出产打算的履行反应环境和出产打算调剂而停止的静态化出产调剂排产是保证出产线一般运转的前提。对主动化程度较高的出产线,出产进程中人机的协同,如物料的配送、装夹、工序查验等这些能够的野生关头与装备主动化出产关头的协同与集成是保证定时出产的关头,而出产关头的防错及品质保证办法,在线检测的智能化、检测数据的及时精确收罗处置等办法能够或许有用晋升出产效力和品质。出产线智能管控体系除要完成出产线物料、职员、装备、东西的集成运转与信息流、物流的融会,还要完成与车间级信息体系、企业级信息体系的信息交互与集成。

 

  4   工艺装备的智能化手艺

  智能装备的特点是将专家的常识和经历融会到出产制作进程中。工艺装备不只自身须要具有感知决议打算和精准履行才能,同时工艺装备的智能化集成操纵程度也有着无足轻重的感化。深度感知是装备智能化的主要前提,基于感知信息的阐发决议打算是表现装备智能化的关头,而撑持阐发决议打算进程的计较、推理、判定和野生智能手艺、专家体系等密不可分;基于感知、决议打算、履行的闭关头制单位手艺是信息物理体系的精华。面向航空产物特定须要开辟研制智能化工艺装备,须要在理清操纵环境、产物东西、工艺特点等的根本上,针对性地研讨传感器安排打算、感知数据的收罗打算、阐发决议打算机制的构架体例、反应履行的精准和立即性等。

 

  5   出产线的掩护保证手艺

  进步前辈的出产线掩护保证手艺是下降制作本钱、增添效益的最间接、最有用的路子。对集成度和产能请求更高的智能出产线,单点的毛病和不测停机有能够致使出产线的全体瘫痪,以是智能化掩护手艺是将来成长制作办事业的主要标的目标。出产线的掩护保证包含针对单台装备的在线监测、毛病诊断与预警,也包含针对出产线的全体运转环境的统计、阐发、优化等。

 

  与传统掩护维修体例比拟,智 能掩护是一种主动的按需监测掩护形式,须要重点处置信息阐发及机能衰减的智能展望及掩护优化题目。是以,按需的长途监测掩护机制和决议打算撑持常识库是出产线掩护保证的根本手艺。

 

  展开出产线掩护保证手艺的研讨,除下降运转毛病率,同时也能够或许对出产线上每台装备的操纵效力、出产线的瓶颈停止阐发,到达晋升出产线综合运转效力的目标。

 

  竣事语

  实行智能出产线,须要在鉴戒外洋智能制作进步前辈理念的根本上,连系我国航空制作业近况,深切展开中航特点的智能出产线体系架谈判运转形式的研讨。

 

  航空智能出产线的扶植既要有专业特点又要有必然的产物针对性,智能出产线的扶植应以须要牵引,不能自觉追责备主动化和智能化。物料跟踪、顺应性加工、拉式出产、在线检测、偏差弥补、成形进程及时监控、出产和工艺优化、静态出产管控等将是智能出产线的扶植重点,需按照现实环境有所偏重。

 

  实行智能出产线应起首冲破个性关头根本手艺,在此根本上停止小规模树模操纵,而后慢慢推行。

 

  参考文献

  [1]乌尔里希·森德勒.财产4.0.北京:机械财产出书社,2014.

  [2]缪学勤.解读“财产4.0”智能工场体系架构.[2014-04-

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文档巨细:未知

最初更新:2016-05-06

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