新“三国”问道 自主数控系统建功3C智能加工
hong 发表于 2016/11/16 09:00 华中科技大学校友论坛 (www.hust.org) 主题字词: 3C智能加工 数控机床 华中数控 中国制造2025
为贯彻落实《中国制造2025》，加快实施智能制造工程，去年以来，工信部分批次推进了智能制造试点示范项目的实施。在2015年46家企业试点示范的基础上，2016年工信部又选取了63家企业试点示范。项目覆盖45个行业，分布在25个省（自治区、直辖市），涉及离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等智能制造新模式。为宣传试点示范企业的典型经验，促进智能制造的深入推进，本报特推出“中国智造那些事”系列报道，以飨读者。
消费性电子具有体积小、周期短、迭代快、规模大、效率高的特点，因此对于制造装备的可靠性有着严格的要求。虽然长期以来我国数控机床产业的发展不尽人意，但在3C（电脑、通讯和消费性电子）产业却独放异彩，不仅在整机上有了很大突破，在核心的数控系统领域也斩获颇丰，入选国家智能制造试点示范的东莞劲胜精密组件股份有限公司（以下简称东莞劲胜）“移动终端金属加工智能制造新模式”项目，就是一个缩影。
“十八罗汉”剑出鞘
众所周知，3C产品的组成零部件数量众多，如手机就包含触摸屏、显示面板、主板PCB等较大的零部件，以及摄像头、结构件等其他细小零部件，且基本都是非标产品，体积小、绝对精度要求高，因此生产组装的自动化改造难度也较高。
但与此同时，包括外壳、盖板等在内3C产品零部件制造技术以及整机装配技术工艺和设备都相当成熟，加工内容重复度高，劳动强度高，符合自动化改造的特征。由此，东莞劲胜确定了智能制造项目的实施目标：实现生产效率提高20%以上，运营成本降低20%，产品研制周期缩短30%，产品不良品率降低30%，能源利用率提高15%。
历时1年，目前东莞劲胜已建成拥有10条自动化钻攻生产线的智能车间，建立了智能工厂设备大数据平台，通过对设备实时大数据的采集、分析，实现了机床健康保障、G代码智能优化、断刀监测等智能化操作。另外，项目还建有普及型自动化钻攻推广线（20台钻攻中心机床和12台工业机器人）、机器人自动抛光打磨生产线（12台工业机器人）、用于智能制造人才培训的智能生产线等。
通过硬件建设和软件开发，东莞劲胜实现了数控设备与机器人的协同作业，在业内率先实现装夹环节采用机器人代替人工操作，并建立起基于物联网技术的制造现场智能感知系统，实现了对加工中心、机器人、物流装备等的全面支持。而在整个项目的建设过程中，“三国”的应用功不可没。
据东莞劲胜工厂负责人介绍，“三国”是指智能工厂全部使用国产智能装备、国产数控系统、国产工业软件。
东莞劲胜执行总裁王建表示，项目启动之初，公司考察了西门子在成都的数字化工厂，被要求将已有设备的控制系统全部换成西门子的系统，这样不仅增加成本，技术人员也需要重新适应新系统，关键是“我们还无法获得制造数据的全部控制权，所以最终没有采用西门子的方案”。
除了西门子，东莞劲胜还比较了IBM等国际巨头的产品，也都存在硬件成本高、系统不可控、数据不安全的局限。
最终，东莞劲胜将目光转向了国产产品，并联合华中科技大学、华中数控、创世纪机械等18个国内单位，组成了以劲胜为核心的智能制造“十八罗汉”。
现在看来，由于“三国”软、硬件系统之间深度开放并互相融合，才为智能工厂的信息集成、数据集成以及各种智能化功能的实现奠定了基础，同时也保障了工业数据的安全可控。目前，智能工厂最核心的设备———配套国产数控系统的国产高速钻攻中心机床，已能与进口同类产品同台竞技。
国货当家待有时
3C行业对数控机床的高速高精加工性能有很高的要求，对加工效率尤其敏感。以一个3000台机床规模的3C加工车间为例，若单件加工效率提升10%，意味着可节省300台机床的费用。
“以前的生产线只能做1个产品，通过柔性化生产线、通用性料盘、通用型机器人手爪等，现在生产线能做到同时有序生产9个产品而不乱。”王建说，借助断刀检测、机床健康诊断和自动监测等系统，劲胜成功把品质良率提高到了98%。
东莞劲胜合作伙伴、武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红也表示，一个环节出现失误，会导致整个生产线瘫痪。通过给刀具装上芯片实时传输数据，断刀的判断准确率可达到90%以上。“这相当于给机器人拍心电图，如果波形出现异常，大数据中心马上会发指令让机床暂停，并提醒操作人员换刀，有效避免断刀带来的损失。”
选择国产设备之路并非没有风险。工信部相关负责人坦言，国家大力提倡发展智能制造所需的关键装备、核心零件和应用软件，但过去即便有，不少用户也不太愿意用。
在国家的引导下，目前这一局面已逐渐好转。在王建看来，最重要的是国产设备的系统开放，能够完整、即时采集和加工数据，并保证大数据应用的安全可控，满足智能制造最核心的需求。
工信部相关负责人表示，用中国自己的装备武装起来的高度自动化、数字化的智能化工厂，近年来不断涌现。在东莞劲胜，数控机床、AGV小车、工业软件等都拥有自主知识产权，这无疑增加了我国推进智能制造的信心。
来源：中国工业新闻网--中国工业报
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