關(guān)于汽車沖壓智能化的探討(下)

文／葉夢彬，李坤義，別大勇·廣汽乘用車有限公司

《關(guān)于汽車沖壓智能化的探討》(上)見《鍛造與沖壓》2024 年第2 期

沖壓管理的信息化和智能化

前面介紹了沖壓生產(chǎn)各流程的智能化，但這還不是徹底的沖壓車間智能化。車間的智能化需要對車間所有生產(chǎn)相關(guān)活動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)的智能化管理。信息化和智能化息息相關(guān)。沖壓車間要真正實(shí)現(xiàn)智能化，必須首先實(shí)現(xiàn)信息化。

前文說過信息化即所有設(shè)備和生產(chǎn)關(guān)聯(lián)部門的聯(lián)網(wǎng)和信息傳遞交換。實(shí)時(shí)、系統(tǒng)的傳遞協(xié)調(diào)指揮和調(diào)度信息，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地接收公司的生產(chǎn)指示信息，收集后方車間各種生產(chǎn)信息，包括收集沖壓的生產(chǎn)準(zhǔn)備信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、設(shè)備狀態(tài)信息、庫存信息以及臺(tái)車信息等各種生產(chǎn)相關(guān)信息，進(jìn)行系統(tǒng)的分析和整理(即大數(shù)據(jù)分析)，這就是車間的信息化。率先實(shí)現(xiàn)信息化，才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化，擁有分析和判斷能力，真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、庫存管理等各方面的自我管理，減少人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)“無人化”。

沖壓管理的信息化

沖壓車間的信息主要有公司生產(chǎn)指示信息，后方車間生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息和計(jì)劃，沖壓車間材料準(zhǔn)備信息、模具信息、設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、庫存信息等。這些信息以數(shù)據(jù)形式傳輸?shù)經(jīng)_壓生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)，由生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌分析后，再發(fā)出各種生產(chǎn)管理信息，包括材料的準(zhǔn)備、模具的維保、設(shè)備的維保、零件生產(chǎn)及入庫等等。如圖15 所示，車間的各種信息系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫吮４妫囬g內(nèi)部通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳遞，并將主要生產(chǎn)相關(guān)信息傳輸反饋給公司級(jí)管理系統(tǒng)，這就是車間的整體信息化。

圖15 車間總體信息化方案

車間整體智能化管理系統(tǒng)即車間生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)，包括材料管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備保全管理系統(tǒng)、模具維保管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、ANDON系統(tǒng)、零件庫存管理系統(tǒng)等模塊。材料管理系統(tǒng)包括材料出入庫管理、材料訂購計(jì)劃制定、不良材料退貨處理、材料庫存管理等功能；生產(chǎn)管理系統(tǒng)包括生產(chǎn)計(jì)劃制定、生產(chǎn)狀態(tài)反饋；設(shè)備／模具保全系統(tǒng)包括狀態(tài)監(jiān)控、預(yù)防保全；質(zhì)量管理系統(tǒng)包括零件品質(zhì)、材料品質(zhì)；ANDON 系統(tǒng)包括狀態(tài)顯示、信息通報(bào)；零件庫存管理系統(tǒng)包括出入庫管理—輸出庫存報(bào)表、返修信息記錄—輸出返修報(bào)表、零件退貨處理、零件報(bào)廢處理等。各分系統(tǒng)分別管理自己領(lǐng)域的信息，進(jìn)行分析和處理并反饋給生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)，進(jìn)行沖壓生產(chǎn)的信息分析和生產(chǎn)調(diào)度。總之，生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，控制著一切信息的傳遞、交換和分析整理。

生產(chǎn)管理信息化

生產(chǎn)管理的信息化指生產(chǎn)相關(guān)的各種信息的收集、傳輸和管理，如圖16 所示。

圖16 生產(chǎn)管理信息化

沖壓生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)是整個(gè)管理系統(tǒng)的中心，通過收集各種車間外部信息包括上級(jí)生產(chǎn)安排信息、后方車間生產(chǎn)信息、能源供應(yīng)信息等和車間內(nèi)部生產(chǎn)信息包括材料信息、模具和設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、庫存信息等進(jìn)行計(jì)算和分析，輸出生產(chǎn)排產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)報(bào)表、能源報(bào)表、財(cái)務(wù)報(bào)表等，最重要的是生成各種生產(chǎn)指示信息，這些信息傳輸?shù)讲牧蠌S家指示材料供應(yīng)計(jì)劃，傳輸?shù)侥＞弑Ｈ⒃O(shè)備保全等各生產(chǎn)準(zhǔn)備領(lǐng)域指示保全工作計(jì)劃，安排做好生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，傳輸?shù)缴a(chǎn)線指示生產(chǎn)的執(zhí)行，傳輸?shù)綆齑婀芾硐到y(tǒng)指示出庫和返修。生產(chǎn)管理需要實(shí)現(xiàn)的信息化功能詳見表1。

表1 生產(chǎn)管理需要實(shí)現(xiàn)的信息化功能

質(zhì)量管理信息化

如圖17 所示，質(zhì)量管理包含材料質(zhì)量管理、量產(chǎn)零件質(zhì)量管理、新車型零件質(zhì)量管理、返修質(zhì)量管理、后續(xù)車間質(zhì)量反饋、質(zhì)量文檔管理等。

圖17 質(zhì)量管理的信息化

質(zhì)量主控系統(tǒng)收集材料、模具、生產(chǎn)、返修及后續(xù)車間等質(zhì)量信息，進(jìn)行計(jì)算和分析，形成質(zhì)量報(bào)表。同時(shí)將質(zhì)量信息輸入到生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)，用于指導(dǎo)生產(chǎn)；依據(jù)生產(chǎn)質(zhì)量分析模具問題，形成維修指示并傳輸給模具維保領(lǐng)域；對材料品質(zhì)進(jìn)行分析并反饋給材料供應(yīng)商。質(zhì)量管理需要實(shí)現(xiàn)的信息化功能詳見表2。

表2 質(zhì)量管理需要實(shí)現(xiàn)的信息化功能

以上是沖壓領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化的主要內(nèi)容。沖壓的信息化管理還必須納入設(shè)備、模具、工裝等的信息，如設(shè)備狀態(tài)信息、模具狀態(tài)信息、工裝準(zhǔn)備信息等。所有這些沖壓相關(guān)的信息進(jìn)行收集、分析，生成分析結(jié)果并用于指導(dǎo)生產(chǎn)活動(dòng)。

沖壓管理的智能化

實(shí)現(xiàn)了信息的全面有效收集并輸入到智能化設(shè)備(生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)和各級(jí)分管系統(tǒng))，智能化設(shè)備就可以根據(jù)預(yù)先開發(fā)的軟件，依據(jù)這些信息進(jìn)行分析和做出判斷、進(jìn)行工作安排等智能管理。這就是沖壓車間整體管理的智能化，沖壓實(shí)現(xiàn)智能化的領(lǐng)域主要包括實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的大數(shù)據(jù)分析及智能化排產(chǎn)、質(zhì)量的智能質(zhì)檢和大數(shù)據(jù)分析、設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控與大數(shù)據(jù)分析、模具的自動(dòng)監(jiān)控等。

⑴沖壓智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)——生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析和智能排產(chǎn)。

如圖18 所示，沖壓生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)由一臺(tái)主控電腦配置智能生產(chǎn)管理軟件，根據(jù)公司生產(chǎn)計(jì)劃，收集焊裝車間的生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃及信息，沖壓零件倉庫的庫存信息(包括入庫、出庫，返修、報(bào)廢率)以及當(dāng)前的生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、模具狀態(tài)信息、材料庫存信息、零件臺(tái)車信息、能源供應(yīng)信息等，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和智能排產(chǎn)的智能化設(shè)備。

圖18 智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)

沖壓生產(chǎn)管理主控系統(tǒng)通過分析焊裝車間的投入計(jì)劃和沖壓的庫存信息、質(zhì)量信息掌握各零件的生產(chǎn)緊急度，通過分析材料供應(yīng)計(jì)劃及材料庫存、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、模具狀態(tài)、臺(tái)車信息、能源供應(yīng)，分析各零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備條件是否滿足，依據(jù)生產(chǎn)緊急度和生產(chǎn)準(zhǔn)備條件進(jìn)行智能化排產(chǎn)，自動(dòng)編制生產(chǎn)計(jì)劃用于指導(dǎo)車間生產(chǎn)和材料供應(yīng)，自動(dòng)整理生產(chǎn)信息、生成生產(chǎn)報(bào)表并傳遞給關(guān)聯(lián)單位和部門，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)管理。

⑵設(shè)備的智能管理系統(tǒng)——智能監(jiān)控與分析。

沖壓生產(chǎn)及輔助設(shè)備包括沖壓線(含壓機(jī)、自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備、清洗機(jī)、拆垛機(jī)、對中臺(tái)、廢料鏈等)、天車、過跨車、叉車、AGV 小車、各種立體倉，各種物流輸送鏈等。目前，各沖壓生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)具備了小范圍的、一定程度的智能化，可以實(shí)現(xiàn)對各部分運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控，對能耗進(jìn)行監(jiān)控，如沖壓機(jī)運(yùn)行的自我監(jiān)控。

沖壓車間要實(shí)現(xiàn)智能化，必須實(shí)現(xiàn)對所有設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控和重點(diǎn)設(shè)備的能耗監(jiān)控、生產(chǎn)參數(shù)波動(dòng)監(jiān)控，并對這些監(jiān)控信息進(jìn)行匯總分析，分析設(shè)備的故障、狀態(tài)，依據(jù)這些分析結(jié)果安排對設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢和維保，同時(shí)收集點(diǎn)檢和維保的信息并進(jìn)行分析，從而可以切實(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，這就是設(shè)備的智能化。設(shè)備智能化的目的是服務(wù)于沖壓生產(chǎn)管理系統(tǒng)，使它能及時(shí)、準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)，指導(dǎo)車間生產(chǎn)安排，如圖19 所示。

圖19 設(shè)備智能管理系統(tǒng)

結(jié)束語

以上詳細(xì)介紹了汽車沖壓領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)和管理智能化的方法。實(shí)現(xiàn)沖壓車間全面的智能化，當(dāng)前困難主要在零件質(zhì)量自動(dòng)檢測的檢出能力有所不足，其他方面都可以很好地實(shí)現(xiàn)。

本文提出了一套2D 相機(jī)＋結(jié)構(gòu)光進(jìn)行線檢＋激光掃描頭＋柔性機(jī)器人解決方案，但是畢竟還是構(gòu)想，還需要實(shí)踐的檢驗(yàn)。如果能解決自動(dòng)質(zhì)檢檢出能力問題，就可以全面實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化、信息化、智能化，車間除了部分管理人員、工程師和設(shè)備、模具維護(hù)人員外，可以基本不需要生產(chǎn)工人，即實(shí)現(xiàn)所謂的“無人化”工廠。但是，要實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化、信息化、智能化是需要投入的，也是要考慮產(chǎn)出的。投資過大和能否回收，是我們作為能擴(kuò)規(guī)劃人員必須考慮的問題。