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工藝改進是智能制造最需要補的課
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業內常說,要想實現工業4.0,我們還有很多的課要補。在要補的課程中,工藝是最基礎也是需要最先補的一門課。

在工廠的生產全流程相關業務中,工藝工作處于基礎與先導地位。如果說設備是工廠的肌肉,傳感器和網絡是工廠的神經,那么工藝則是工廠的靈魂。因此,改進工藝工作勢在必行。

首先,工藝工作的改進要從精益優化現有工藝開始,實行工藝標準化,推廣工藝精益化,研究工藝穩健化。無論是傳統生產方式還是工業4.0環境下的智能工廠,都需要有精益穩定的制造工藝,這也是解決我們目前效率和質量問題的根本途徑。

所謂智能工廠的“智能”是技術人員將一系列的判斷因素、思考邏輯,根據具體的業務流程進行提煉而形成的,與人類的智能不可相提并論。因此,其對制造工藝的要求比傳統的生產方式要高很多,不完善的工藝在目前的狀況下只會導致我們的生產效率低下、產品質量不穩定,但在工業4.0環境下,不穩定的工藝規程則會出現預測外錯誤,使智能工廠終止運行,造成重大損失。

第二,為使工藝精益穩健,我們不能再使用依靠實際生產進行的驗證方式,而要引入工業4.0的一個重要概念-數字孿生(Digital Twin),就是將現實中的環境與狀態,在虛擬的數字空間中模擬出來,創造一個與真實工廠一模一樣的虛擬數字工廠,虛擬現實環境,對工藝、流程、規劃等進行驗證、反饋和完善。無論是加工過程中的細節還是宏觀工藝布局規劃的運行情況,都可以在虛擬的數字工廠中進行驗證測試,這將極大地提高工作的成熟度,節省大量的時間與資源。

我們在工藝中如鑄造、焊接、鈑金、機械加工等專業,已經開始采用模擬仿真,但目前使用范圍較小,規范性也不夠,此后應制定詳細計劃,建立好模擬仿真環境,拓展模擬仿真領域,使模擬仿真真正起到效果,逐步實現全環境的實時模擬。

第三,要轉變工藝思想。一切變革最開始都是源于思想的轉變,傳統工藝員的主要工作是編制單一流程的工藝規程,在未來,工藝技術人員的主要工作將是提煉工藝思考邏輯,不斷地補充、完善、優化龐大的工藝數據庫,維護工藝知識數據,而實際的工藝設計工作將可能由計算機來完成。

工藝規程也將不再是單一流程的形式,而是多流程離散型的工藝流程,在保證產品質量的情況下,使工藝路線盡可能地靈活,以便為智能工廠的決策系統提供盡可能多的選擇,通過統籌分析各影響因素,安排最優的路線。

不合時宜的傳統工藝思想也要摒除,最典型的是裝夾找正和入體公差的標注習慣。

在目前的生產過程中,機床上的裝夾找正浪費了大量的機床工作時間,嚴重影響了生產效率。由于機械加工精度的不斷提高和機床功能的增多,裝夾找正問題已經可以通過精密定位夾具和機床的自找正功能實現。

入體公差的標注習慣則是因為過去以普通機床加工為主,為了降低人為加工超差概率,提高產品合格率而采取的手段,這使得產品的實際加工尺寸偏離了正態分布,不利于保證批量產品的質量穩定性。

目前數控加工設備已大范圍應用,加工精度較以前也大為提高,不必再要求工藝尺寸采用入體公差標注。

第四,研究機器人和快換夾具的應用。工業4.0要實現的智能化并不是要取代人,智能工廠并不是無人工廠,而是為了使人和機器更好地配合,實現更高的勞動生產率。

為此,在智能工廠中,要努力消除人的不穩定因素。根據制造業目前的狀況想要實現高度的無人自動化生產,既不現實,也不經濟,在適合的環節引入機器人,是提高穩定性和效率最好的選擇。機器人與快換夾具的配合使用,可以適應多品種少批量的生產,在保證柔性的情況下提高生產效率與穩定性。

第五,對現有的各工藝信息系統進行集成,實現單一數據源,保證互聯互通。實現所有業務在統一平臺下的運作是工業4.0的重要目標之一,此前我們在信息化建設方面投入了很多資源,尤其是工藝信息化,在各項業務中,工藝信息化的水平是比較高的,但現有的信息化建設缺乏整體的統籌策劃,各信息系統相對獨立,沒有共享信息資源,形成了一個個信息孤島,對于提升整體業務效率造成了很大障礙。因此,現在需要我們站在公司整體的層面,對工藝信息系統進行統一平臺的集成工作,將信息化系統的作用真正發揮出來。

源自:e-works

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