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数字化技术助力一拖集团建设智能工厂

2017/1/12    来源:e-works    特约撰稿人:王云飞  康惠春  师江伟  王冲冲  郭海青  杨启帆  刘霞      
关键字:智能工厂案例  e-works年度盘点  两化融合  一拖集团工艺材料研究所  
本文为“2016年度中国两化融合应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动评选出2016年度,中国两化融合领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合过程的步骤、重点与难点、获得效益等,分享信息化建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    第一拖拉机股份有限公司是中国内地在香港上市的唯一农机制造与销售企业。其前身第一拖拉机制造厂,创建于1955年,是我国“一五”期间兴建的156个国家重点项目之一,是中国农机行业唯一的特大型企业,1990年被国务院企业管理委员会评为“国家一级企业”。

    公司占地约100万平方米,总资产32亿元,固定资产14亿元,拥有职工1.6万余人,其中专业管理及工程技术人员1700余人。公司拥有强大的锻件、机械加工、装配和测试的全套生产能力,流水生产线近百条,公司主导产品含盖“东方红”系列履带拖拉机、轮式拖拉机和收获机械、工程机械、柴油机共计100余个品种。四个专业化拖拉机装配厂,分别生产履带拖拉机及变型产品、大中小型轮式拖拉机,拖拉机产品功率覆盖范围17~188马力。

    公司从单一产品向多元化产品发展,成为集生产、科研、销售于一体的综合性企业,公司始终把顾客需求放在首位,不断创新质量管理,完善质量管理体系,产品质量水平稳步提高,“东方红”品牌深受广大用户信赖。公司将继续大力推进产品结构调整,不断完善质量管理体系,持续地向用户提供满意的产品和服务,以确保公司在农机行业的地位不断巩固和加强。

    第一拖拉机股份有限公司工艺材料研究所是第一拖拉机股份有限公司下属的专门从事新工艺、新材料、新装配的研发中心。工材所拥有先进的虚拟制造实验室、NX三维建模软件、西门子和FDS数字化工厂建模及仿真可视化软件、达索的ABAQUS CAE分析软件和COMPOSER三维作业指导软件、华铸CAE软件、Q3D实景仿真软件、TechVize及EnSight可视化展示软件及设计、分析、可视化研究制作团队。

中国一拖集团有限公司

图1 中国一拖集团有限公司

二、企业信息化应用总体现状

    2011年投资约350万元建设国内农机行业首个虚拟制造实验室,到目前共投入500余万元,该实验室主要以数字化技术应用为目的,可以为公司提供:1)虚拟样机评审;2)制造工艺仿真;3)虚拟装配与培训;4)工厂可视化(包括物流仿真优化)等技术支撑,服务于产品设计、工艺设计及优化、重大技改技措决策及装配工艺规范化培训。

    目前数字化虚拟制造技术已在我公司7个车间、4条生产线、1台拖拉机产品、20多个零件上进行了成功应用,保证了设计输入的正确性,缩短了产品的开发周期,取得良好的经济效益。

三、参评信息化项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    数字化工厂技术已经在一拖7个重大技改的智能化生产线或车间进行了规划阶段的物流仿真、可视化评审,为一拖制造技术进步提供了可靠支撑。近两年按照国家2025智能制造建设要求,在重大技改项目规划设计阶段运用数字化工厂仿真分析手段对拟建项目进行优化,典型案例有“全自动智能精锻示范线”、“现代农业装备智能驾驶舱数字化工厂-涂装线”。

   1.1 全自动智能精锻示范线

    目前拖拉机的传动件,基本都是通过切削加工普通锻坯得到。零件材料利用率在40~70%之间,加工工序较长,且在此过程中,材料、能源、时间消耗都很大,产生大量的废屑、废液及噪声污染。其中毛坯的锻造还主要依靠人工,劳动环境恶劣,工艺落伍,亟需进行工艺升级。

    精密成形技术是指零件成形后,仅需少量加工或不再加工就可用作机械构件的成形技术。高效率、高品质、低消耗、低成本是其主要特点,同时生产绿色清洁。以齿轮加工为例,相对于切削加工制造方法,精密成形(精锻或冷挤)齿轮具有如下特点:1、金属组织细密、流线完整、晶粒细化、表面硬度高,齿部结构不受机加工艺限制,极大的提高了疲劳强度,最高可提高73%;2、降低了材料消耗,提高材料利用率,比切削加工可以提高20-30%;3、制造场地干净、无铁屑和油污,有利于减少污染、保护环境。

    目前锻造行业面临两大挑战,一方面锻造行业属于高危险、高污染的基础性产业,工人劳动强度大、危险性大,同时由于其烟尘、有害气体、噪声和振动等环保问题对员工身心健康也构成严重的威胁,企业必须要考虑逐年上升的劳动力成本的压力。另一方面,汽车的普及、工程机械用量逐年增加,关键传动件的需求量越来越大,带来了批量生产效应。如何应对挑战并为企业带来更大的经济效益,自动化+智能化是企业转型升级的必要手段,也是行业发展的必然趋势。

    1.2 现代农业装备智能驾驶舱数字化工厂-涂装线

    驾驶舱是拖拉机整车的一个重要的部件,它包含有驾驶员的可操作性,舒适性,安全性、人机工程学等各种相关因素,对整车的性能起着至关重要的作用。尤其近些年随着农业现代化进程的加快,农机装备的普及,中大型轮式拖拉机的发展更是迅猛。但同时也加剧了市场的竞争。一拖公司拟投资数亿元对驾驶舱制造技术进行转型升级,提高市场竞争力。

    在驾驶舱涂装线规划设计阶段,采用数字化技术,进行三维参数化、模块化建模,快速搭建三维工艺布局,利用可视化进行规划评审,优化工艺布局;通过物流仿真优化检查物流过程是否通畅,是否存在物流瓶颈,进而对工艺规划进行调整、更新和优化。

责任编辑:程玥
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