數控鋸切自動生產線柔性集成系統初析

摘要：智能制造是我國推進《中國制造2025》，加快發展先進制造業的戰略布署，也是鋸床行業“十三五”發展規劃中的創新驅動主要方向。數控鋸切自動生產線智能集成系統是先進的制造技術，信息技術和智能技術的集合和深度融合，文章通過對高性能數控鋸切機床與物流、倉儲、分揀等系統構成的智能下料系統的分析。并且對鋸切設備與其他制造執行系統（MES）的組合，實現計劃、排產、生產、檢驗全過程閉環管理。通過工業互聯網不同裝備之間實現互聯互通和有效集成;供應鏈管理模塊利用新一代信息技術能夠實現采購、外協、物流的管理和優化也進行了分析。希望可以對鋸切智能裝備的發展做出貢獻。

關鍵詞：數控鋸切自動生產線;柔性集成系;應用

柔性制造系統（FMS）1967年由英國Molins公司首創，現已投入運行的FMS主要分布在日本、美國、德國、俄羅斯、英國等工業發達國家。鋸切柔性系統也隨之孕育而生，在歐美及日本發達國家工業國家開始在鋁加工和汽車發動機缸體毛坯精整加工領域得到廣泛的運用。自2005年后，隨著我國工業化進程的不斷提速。特別是2015年3月5日，李克強總理在全國兩會《政府工作報告》中提出“中國制造2025”的宏大計劃。更加明確了我國制造業在自主創新能力、資源利用效率、產業結構水平、信息化程度、質量效益等方面轉型升級和跨越發展的努力方向。正是在這種發展背景下，鋸切柔性集成系統（FMS）進入了進口應用和自行開發的階段。國內鋸床制造行業著手開展對柔性制造系統生產和應用的研究。浙江晨龍鋸床股份有限有限公司2016年開始通過兩年的時間自行設計開發了由多臺由多臺數控鋸床和其他自動化的工藝設備（如等離子切分設備等）、計算機信息控制系統和工件自動儲運系統有機結合的制造系統。它可按任意順序進行原材料分揀、材料前處理、自動鋸切下料、自動成組分揀、配送和存儲。能適時地自主調度管理，因而這種系統可以在設備的技術規范的范圍內自動地適應下游加工生產批量的變化。該系統因具有高效、柔性化、智能化、無人化（或少人化）、響應敏捷等特點而深受用戶青睞。

1數控自動鋸切生產線柔性集成系統的主要特點

數控自動鋸切生產線柔性集成系統是先進的制造技術，信息技術和智能技術的集成和深度融合，能夠實現最優化加工的高性能數控成組鋸切機床為移動互聯網智能終端;制造執行系統（MES），實現計劃、排產、生產、檢驗全過程閉環管理，通過工業互聯網，不同裝備之間實現互聯互通和有效集成;供應鏈管理模塊利用新一代信息技術能夠實現采購、外協、物流的管理和優化。

2數控自動鋸切生產線主要類型

線鋸切裝備的線性構成主要分為線型構成（圖1）和環型構成（圖2）。線性型結構的鋸切柔性集成系統主要用于多規格、變批量成組工件混流鋸切下料。如需要成批量鋸切準備型材的各種類型的鋼結構生產企業以及。鋁合金板坯錠和鑄棒的裁切。環線型鋸切柔性集成系統多用于復雜工件的多工位多鋸切面鋸切，如汽車缸體的鑄造、精整加工線。

3柔性鋸切集成系統主要特點

應具備多品種、變批量工件的混流鋸切生產和復雜工件多工位鋸切生產的成組分揀、配送、存儲能力，實現連續24h以上無人（或少人）正常運行化。鋸切集成系統可與工業以太網、光纖、移動互聯網等近遠程通訊功能，實現數控設備、工件自動儲運系統和計算機信息控制系統相互之間的數據信息以及計算機信息控制系統與車間信息網絡在數據信息層面的實時通訊。數控數控鋸切設備和原材料倉庫與材料分揀系統具有坯料交互的接口裝置，能夠實現原材料的安全、無損、快速、可靠的輸入和輸出，在各數控設備和工件暫存工位之間的轉運。鋸切柔性集成系統的主要特點：

（1）具有與計算機信息控制系統之間的控制信息傳遞的接口和傳遞能力，信息傳遞接口應與被集成的數控設備及上級計算機信息控制系統的硬件相匹配。

（2）具有完成設計動作和工藝過程;滿足系統控制程序的管理要求。

（3）具有自檢測、自補償和消除由于原材料誤差造成下料長度誤差。

（4）具有原材料庫存管理的數據接口（或功能），滿足數控鋸切設備依據數據選擇相應的鋸切參數。

（5）具有DNC（分布式數控）功能或存儲多組鋸切程序。

（6）鋸切定尺單元采用伺服定尺機構，定位精度允差≤±0.50mm;激光定尺機構定位精度允差≤±3.00mm。

（7）成品坯料稱重單元。單件稱重精度允差0.05%。

（8）試片取樣與料頭料尾廢品自動分離單元，廢品分離率≥95%。

（9）吸塵與集屑壓塊打包單元。鋸切設備排屑應通暢，集塵裝置有足夠大的吸納能力。

（10）工件打標噴碼識別單元。打標針深0.02-0.05mm，自動顯示如序列號、日期、時間、班代號等信息。

3.1柔性鋸切系統配備的材料自動儲運系統

柔性鋸切系統配備的材料自動儲運系統符合工業通信的國際標準的現場總線或I/O（輸入/輸出）方式的設備層控制通信，實現與材料分揀系統、鋸切設備、安全控制模塊、計算機信息控制系統在控制層面和數據信息層面的通訊。現場數據能實時更新，實現供待處理原材料在各數控設備及工件暫儲工位之間進行轉運的數據一致性、同步性。柔性鋸切系統配備的材料自動倉儲單元主要分為：蜂窩貯存盒倉儲、碼垛支架倉儲。配有自動提升系統、緩存裝置、磁性旋轉貯料平臺。材料與成品搬運單元由機器人、衍架機械手、自動無擺動門吊、avg小車混成組合。

3.2柔性鋸切集成系統的計算機信息控制系統

具有對鋸切集成系統的總體控制功能;實現對數控設備和原材料與工件自動儲運系統進行協調、集中監控、人機交互、安全等智能控制功能，最終實現多品種、多工序、變批量工件的混流加工和無人（或少人）化儲運。所有電子元器件及控制裝置應達到工業級水平。適應工業環境的現場總線和I/O（輸入/輸出）方式的設備層控制通信，實現與數控設備和工件自動儲運系統在控制層面和數據信息層面的可靠通訊。具備與上層軟件﹝如MES系統（制造企業生產過程執行系統）、ERP系統（企業資源計劃）﹞和與原材料供應商的遠程通訊功能。具有自動儲運檢索單元和計劃管理模塊，用于原材料供應端信息、物料數據庫、材料訂單、材料分揀和緩存的可視化運行與診斷。可以實時對數控鋸切設備運行數據采集，鋸切運行狀況進行統計記錄，實時監控鋸切全加工過程。

參考文獻：

[1]GB/T2622/—2010工業自動化系統與集成機床數值控制數控系統.

[2]JB/T3736.7—1994質量管理中常用的統計工具工序能力指數.

[3]JB/T9018-2011自動化立體倉設計規范.

作者簡介：鄧方，男，漢族，湖南長沙人，大學，總工程師，高級工程師，研究方向：金屬鋸床產品設計與研發（機電一體化）。