機(jī)械手臂抓取自如，物流小車來回穿梭，多激光束弧影閃爍……走進(jìn)中國(guó)航天科工三院159廠增材車間，排列整齊的打印、送粉、熱處理設(shè)備有序運(yùn)轉(zhuǎn)，但現(xiàn)場(chǎng)幾乎看不到傳統(tǒng)制造行業(yè)那種人頭攢動(dòng)的景象，這得益于國(guó)內(nèi)首條基于5G+工業(yè)互聯(lián)的增材制造產(chǎn)線的使用。
日前，這條產(chǎn)線技術(shù)成功入選“2023中國(guó)智能制造十大科技進(jìn)展”，已在近10余種航天裝備4000余件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
打造智能新產(chǎn)線
指著眼前新打印出來的零部件模型，159廠航天增材裝備研發(fā)部工程師魯承星介紹：“這個(gè)配件雖然看起來普普通通，但是對(duì)于性能要求非常高，如果用傳統(tǒng)制造方式，需要模具開模，會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。但是通過增材制造，可以快速進(jìn)行個(gè)性化定制?！?/p>
增材制造（也叫3D打印）技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或樹脂等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，可大幅縮短結(jié)構(gòu)復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
“這是我們做的最智能的一個(gè)產(chǎn)線。”魯承星說。在這條由打印單元、粉末處理系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)、RGV/AGV自動(dòng)轉(zhuǎn)移系統(tǒng)、云平臺(tái)控制系統(tǒng)組成的增材制造產(chǎn)線上，4臺(tái)打印機(jī)能共用供粉系統(tǒng)和清粉系統(tǒng)，資源利用實(shí)現(xiàn)了最大化。
通過產(chǎn)線總控系統(tǒng)，各設(shè)備之間不再是信息孤島，而是彼此互聯(lián)互通?？偪叵到y(tǒng)向上可以遠(yuǎn)程接收創(chuàng)建生產(chǎn)任務(wù)，向下可以管理協(xié)調(diào)打印設(shè)備、運(yùn)轉(zhuǎn)車等內(nèi)部資源，完成統(tǒng)一智能控制和調(diào)度。魯承星介紹，產(chǎn)線建成后，廠內(nèi)增材制造作業(yè)基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)布局設(shè)計(jì)一體化、物流運(yùn)輸自動(dòng)化、數(shù)據(jù)管理信息化和生產(chǎn)管理透明化。
開辟自動(dòng)化賽道
“自動(dòng)化”已經(jīng)成為159廠增材制造產(chǎn)線的主題詞。
在進(jìn)行集成作業(yè)的同時(shí)，產(chǎn)線的總控系統(tǒng)也會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)產(chǎn)線內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)整條產(chǎn)線運(yùn)行的少人干預(yù)。針對(duì)原有產(chǎn)線中需要手工操作的設(shè)備和工序，159廠大力推進(jìn)自動(dòng)化改造，以減少人工對(duì)產(chǎn)線運(yùn)行的干預(yù)。
“自動(dòng)化主要解決的就是效率、安全性及成本控制問題。”魯承星向記者介紹，“目前產(chǎn)線作業(yè)的自動(dòng)化主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)、清粉平臺(tái)以及基板擰釘系統(tǒng)?！?/p>
在自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)加入之前，吊車是整個(gè)流程中必不能少的運(yùn)轉(zhuǎn)工具，存在大量的手工操作，如今這些工作都可以用AGV/RGV完成，讓物流運(yùn)輸作業(yè)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無人化。
“產(chǎn)線上的自動(dòng)清粉系統(tǒng)也屬于首創(chuàng)?！濒敵行墙榻B，以前行業(yè)內(nèi)都用人工清粉，例如手持吸塵器等方式，不僅工作效率低，還存在粉塵多、清粉設(shè)備容易與產(chǎn)品磕碰等問題。如今，通過這個(gè)系統(tǒng)，將人從清粉工作中解放了出來。
親臨現(xiàn)場(chǎng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很多生產(chǎn)流程被再造了，我們對(duì)傳統(tǒng)增材制造車間的標(biāo)準(zhǔn)定義發(fā)生了變化，對(duì)生產(chǎn)效率的要求也發(fā)生了變化。
在以前，想要擰好固定基板的8顆釘子，至少需要兩個(gè)人工作，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也常常因?yàn)槿斯ちΧ鹊牟灰恢拢绊懽罱K的打印效果，如今通過自動(dòng)化基板擰釘系統(tǒng)，只需要大概20分鐘就可以完成這項(xiàng)工作。
5G“加盟”新產(chǎn)線
“這是國(guó)內(nèi)首條5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合的智能產(chǎn)線，利用5G專網(wǎng)將設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)與內(nèi)部管理系統(tǒng)連通，相關(guān)人員可以隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，助力提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源成本、縮短制造周期?！濒敵行墙榻B到，如今這條智能產(chǎn)線在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位達(dá)到3000個(gè)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的100%采集。
5G“加盟”新產(chǎn)線后，產(chǎn)線上的設(shè)備響應(yīng)速度提升至10毫秒以內(nèi)，精確制導(dǎo)了增材制造產(chǎn)線RGV與AGV物流系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過對(duì)產(chǎn)線全流程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、物料數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)在線顯示，助力生產(chǎn)精細(xì)化管理。
“除了采集與監(jiān)控功能，還可以在后臺(tái)準(zhǔn)確調(diào)控與處理這些數(shù)據(jù)，不僅能對(duì)設(shè)備打印過程氧含量、預(yù)熱溫度、打印進(jìn)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還可以對(duì)加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)警，極大提高車間產(chǎn)品的加工質(zhì)量與效率?！濒敵行钦f。
生產(chǎn)線自動(dòng)化無干預(yù)加工模式的應(yīng)用帶來的不僅是設(shè)備利用率的提高，還節(jié)約了大量的人力物力成本，提升了制造穩(wěn)定性、質(zhì)量可靠性，這些都將轉(zhuǎn)化為企業(yè)的效益。
“在降本增效大趨勢(shì)下，159廠將繼續(xù)加強(qiáng)增材制造智能產(chǎn)線的應(yīng)用驗(yàn)證，積極踐行‘?dāng)?shù)字航天’戰(zhàn)略，在工位、產(chǎn)線、車間、企業(yè)等四個(gè)層級(jí)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，形成對(duì)各類生產(chǎn)制造資源的有機(jī)整合和對(duì)生產(chǎn)制造價(jià)格的實(shí)時(shí)透明感知決策?！?59廠增材制造技術(shù)研究室主任李志勇表示。
未來，159廠也將加速航天增材技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，發(fā)揮航天科技對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的輻射帶動(dòng)作用，助力產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。（文/趙國(guó)偉 顧航瑜）
