機械手臂抓取自如，物流小車來回穿梭，多激光束弧影閃爍……走進中國航天科工三院159廠增材車間，排列整齊的打印、送粉、熱處理設(shè)備有序運轉(zhuǎn)，但現(xiàn)場幾乎看不到傳統(tǒng)制造行業(yè)那種人頭攢動的景象，這得益于國內(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中國智能制造十大科技進展”，已在近10余種航天裝備4000余件產(chǎn)品實現(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：“這個配件雖然看起來普普通通，但是對于性能要求非常高，如果用傳統(tǒng)制造方式，需要模具開模，會花費很長時間。但是通過增材制造，可以快速進行個性化定制。”
增材制造（也叫3D打?。┘夹g(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運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產(chǎn)線?！濒敵行钦f。在這條由打印單元、粉末處理系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)、RGV/AGV自動轉(zhuǎn)移系統(tǒng)、云平臺控制系統(tǒng)組成的增材制造產(chǎn)線上，4臺打印機能共用供粉系統(tǒng)和清粉系統(tǒng)，資源利用實現(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)實現(xiàn)布局設(shè)計一體化、物流運輸自動化、數(shù)據(jù)管理信息化和生產(chǎn)管理透明化。
開辟自動化賽道
“自動化”已經(jīng)成為159廠增材制造產(chǎn)線的主題詞。
在進行集成作業(yè)的同時，產(chǎn)線的總控系統(tǒng)也會實時對產(chǎn)線內(nèi)部設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)控和動態(tài)跟蹤，實現(xiàn)整條產(chǎn)線運行的少人干預(yù)。針對原有產(chǎn)線中需要手工操作的設(shè)備和工序，159廠大力推進自動化改造，以減少人工對產(chǎn)線運行的干預(yù)。
“自動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)的自動化主要體現(xiàn)在三個方面，運轉(zhuǎn)平臺、清粉平臺以及基板擰釘系統(tǒng)?！?/p>
在自動化轉(zhuǎn)運平臺加入之前，吊車是整個流程中必不能少的運轉(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，讓物流運輸作業(yè)實現(xiàn)全自動無人化。
“產(chǎn)線上的自動清粉系統(tǒng)也屬于首創(chuàng)。”魯承星介紹，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，通過這個系統(tǒng)，將人從清粉工作中解放了出來。
親臨現(xiàn)場，就會發(fā)現(xiàn)很多生產(chǎn)流程被再造了，我們對傳統(tǒng)增材制造車間的標準定義發(fā)生了變化，對生產(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，至少需要兩個人工作，不僅費時費力，也常常因為人工力度的不一致，影響最終的打印效果，如今通過自動化基板擰釘系統(tǒng)，只需要大概20分鐘就可以完成這項工作。
5G“加盟”新產(chǎn)線
“這是國內(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)人員可以隨時了解設(shè)備運行狀態(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)測點位達到3000個，實現(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)運轉(zhuǎn)。通過對產(chǎn)線全流程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，可以實現(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)等實時在線顯示，助力生產(chǎn)精細化管理。
“除了采集與監(jiān)控功能，還可以在后臺準確調(diào)控與處理這些數(shù)據(jù)，不僅能對設(shè)備打印過程氧含量、預(yù)熱溫度、打印進度等數(shù)據(jù)進行分析，還可以對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)進度、設(shè)備故障進行預(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。
“在降本增效大趨勢下，159廠將繼續(xù)加強增材制造智能產(chǎn)線的應(yīng)用驗證，積極踐行‘數(shù)字航天’戰(zhàn)略，在工位、產(chǎn)線、車間、企業(yè)等四個層級上實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，形成對各類生產(chǎn)制造資源的有機整合和對生產(chǎn)制造價格的實時透明感知決策?！?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)揮航天科技對國民經(jīng)濟的輻射帶動作用，助力產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。（文/趙國偉 顧航瑜）
