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国营芜湖机械厂:打造航空柱塞泵全数字化检修车间

2023/1/24    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:智能工厂案例  e-works年度盘点  智能制造  国营芜湖机械厂  
本文为“2022年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2022年度,为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介

       国营芜湖机械厂是国家投资的国有大型企业。工厂坐落于长三角核心地区、素有“皖江明珠”之称的安徽芜湖,始建于1976年,现占地108万平方米,建有建有双翼航空科技工业园等5个工业园区,下设上海航翼高新技术发展研究院等8个全资子公司在职职工2500余人,其中研发人员902人,打造了一支以博、硕士研究人员为主体,由国家级、省部级专家领衔,以航空类高校优秀毕业生为主力军的人才队伍。工厂建有国家级企业技术中心、CNAS实验室、院士工作站、博士后科研工作站、省级重点实验室、省工程技术研究中心等科研平台。先后获得“全国质量奖”“全国工业企业制造业500强企业”、“国家技能人才突出贡献奖”、“全国五一劳动奖状”、“国家知识产权优势企业”和“安徽省技术创新示范企业”等百项荣誉。

       工厂聚焦“国内领先、国际一流航修企业”的发展愿景,始终坚持“双翼齐飞”的发展理念,专注于“航空、修理”主航道,业务范围覆盖航空装备及部附件寿命增长,航空零备件及地面工艺装备,钢结构、液压管件以及表面处理等多个技术研发领域,可为客户提供“修、造、研、改、训、测”业务在内的一体化解决方案。
 
国营芜湖机械厂
图1 国营芜湖机械厂

二、企业在智能制造方面的现状

       根据e-works的CMMI成熟度模型,国营芜湖机械厂数字化成熟度由2021年的2.51分提升至2022年的2.78分,成熟度评分提升0.27分,目前处于集成级高阶阶段,在包括产品研发、生产管理、物流与供应链管理、市场开发、人力资源管理、财务与成本管理、智能服务、管理基础、智能决策等9个业务板块处于集成级,在质量管理、智能制造IT建设等2个业务板块处于优化级;

       围绕研发、生产、质量与服务、资源保障与管控四大体系能力建设,国营芜湖机械厂已完成产品生命管理系统(PLM)、数字化工艺系统(IETM)、测试数据管理系统(TDM)、企业资源计划系统(ERP)、等系统的新建和升级扩建;推进产品研发、生产管理、物流与供应链、市场开发、人力资源、财务与成本、质量管理、客户服务、管理基础、智能决策和智能制造IT建设,深化工业互联网平台、知识管理平台、数据中台三大平台建设与应用;以工艺路线为牵引,以产品流、信息流、数据流为驱动,开展大部件智能仓储、大部件自动化翻转及转运、智慧生产系统、PMB智能除漆等项目实施;积极探索新技术应用研究,建设通用物资电子采购(B2B)平台,提升物料需求预测准确率和采购业务高效透明;借助电子影像识别和智能机器人技术,缩短报销周期,深化财务共享服务;拓展网络覆盖,构建了由5G专网、工业WIFI等组成的工控网。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       柱塞泵是飞机液压系统中的最关键的动力元件。它将航空动力机械(发动机传动机匣、电动机、辅助动力、冲压空气涡轮等)的机械能转换成液压能(压力、流量)输出,给飞控系统、起落架系统以及反推力系统等用户系统提供液压动力。当前高压高速化、低脉动、集成化和智能化是航空液压系统的发展趋势,这给航空柱塞泵维修带来了诸多挑战。

       航空制造及维修业是国家工业的尖端产业,具有技术密集度高、产业关联范围广、辐射带动效应大等特点,是国家工业发展、科技能力以及国防水平的重要标志和综合体现。对飞机零部件生产、装配就返修过程而言,由于其高复杂性和高精度的特点、高质量和低周期的研制目标,对智能制造技术的应用需求已十分迫切,飞机零部件制造、装配及维修智能制造技术必将对航空水平的提升以及航空制造业的创新发展起重要的推动作用。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       2.1 智能装备应用情况


       航空柱塞泵全数字集成检修车间按照工艺段和功能主要分为拆解、清洗、故检、装配、修理、立库WCS系统(含AGV子系统)。各工艺段根据设计要求,通过定制化的自动化专机设备实现了物料自动流转和关键工序参数化加工-检测;利用现代化智能化专机设备将传统模式中高度依赖人工经验的柱塞泵拆解、维修、检验、修配、装配等工作进行了数字化重构。

       1)拆解工作站
 
拆解工作站
图2 拆解工作站

       拆解工作站是整体柱塞泵智能修理单元重要组成部分,是以现有成熟的柱塞泵拆解工艺为基础依据,通过对拆解工艺优化调整、对现有拆解工具、检测设备升级改造、引入自动化拆解技术等改进措施,最终整合建设成的“拆解效率高、成品质量可靠、设备自动化、流程信息化”的拆解功能模块。

       其基本功能如下:

       (1)物料转运:拆解前与AGV实现自动对接,自动转入物料,工作结束后缓存输送线与AGV实现自动对接,自动转出物料。

       (2)拆解指导、检查:拆解过程按照单个工步进行物料清点,并按照流程提示每一步具体操作内容。

       (3)先进工具集成:合理配置各类先进的工具,设计制作各类工装,并将之有机搭配在智能拆解工作站内,供操作人员快速取用,提高整体拆解质量及效率。

       (4)信息处理:拆解过程内物料信息数据等通过多种手段进行上传,形成完整的数字拆解工艺卡,达成数据可追溯能力。

       2)清洗工作站

       可对机加工件、冲压件、拉伸件、各种金属材料的清洗,污染物可以清洗冲压油,防锈油,液压油,切削液,等表面附着物的清洗。包括对结构钢、不锈钢、弹簧钢。设备可以使用碳氢也可以使用 DOWCLENE 1601 清洗剂,用于凸轮、异形零件等金属零件上附带残余水渍、油污等物质的清洗,用于多品种、中小批量 生产模式,达到高效、高精度、高可靠性清洗要求。

       3)故检工作站
 
故检工作站
图3 故检工作站

       故检人员通过终端设备接收生产任务,零件出库,通过AGV小车随定制托盘流转至故检区,故检人员运用应用超景深三维显微系统、自动影像测量仪、粗糙度检查仪、无线游标卡尺、虚拟仪表、可编程检测系统等检测设备进行故检,同时测量数据能够自动记录到数字化工艺。

       4)装配工作站
 
装配工作站
图4 装配工作站

       装配区主要实现辅助人工准确、高效、高质量的完成柱塞泵的装配工作。其应具备产线物料自动输送、综合装配工作台、人工工作台、质量监控系统、自动化的辅助装配机构等功能。立库接收生产任务信息,从零部件暂存库区、泵壳体零件暂存库区中取出任务架次的定制托盘,通过输送线转运至装配产线,定制托盘在到达装配产线通过智能检测设备对定制托盘物料进行确认,确认物料准备齐全方可进行装配工作。装配产线设计应以高效性、经济性、实用性、可靠性和安全性为原则,针对装配过程中涉及搬运、翻转、冲压、研磨和测量等影响产品装配效率,不易控制质量一致性的工步进行自动化改进。装配工作开始后,工人通过终端设备可以查看对应产品的装配工步提示,根据产品的数字化工艺流程,逐一提示工作内容。装配完成后,通过人工/自动化装夹设备将修好的成品装入成品料盒,通过AGV返回立库。

       5)修理工作站

       工人通过终端设备可以查看对应的生产任务以及相关数字化工艺、生产准备信息等,操作人员点击修理开始指令,产品通过AGV小车转至修理工作站。修理工作站在固定工位上配备定制的专用修理、清洗及检测设备(例如:智能平面研磨机、超声波清洗机、非接触式平面度检测仪、粗糙度检测仪等)。修理内容依据故检施工结果进行整理,修理完工后,人工转运至超声波清洗机,清洗烘干后入库。  

       6)AGV与立体仓储系统

       (1)AGV功能及主要技术指标

       AGV主要实现待修泵入库,或者物料在立库与拆解工作站、清洗工作站、故检工作站、修理工作站以及装配工作站之间的转运。AGV能够与MES车间信息管理系统、仓库管理系统WMS实现无缝对接,配备独立的调度管理控制系统,接受上位指令后快速响应并完成任务。系统采用集中控制的方式,它与上位机管理系统留有接口,可以接受调度命令和报告AGV运行情况。AGV系统包含背负式AGV小车、激光导航系统、智能充电系统、软件调度系统、红外通讯系统等组成。
 
AGV
图5 AGV

       (2)立体仓库
 
立体仓库
图6 立体仓库

       立库仓储系统主要用于存放成品泵、分解后的小零件、分解后的壳体。存/取过程全部由堆垛车自动完成,库存数据由MES系统管理,堆垛车获取上位指令进行相应动作。库区一共设立两个对接料道,负责与各工位区域之间完成自动转运。转运形式可由人工推小车送入,也可由AGV自动送入。例如一些委托加工零件、缺件零部件出入库等,此处输送料道可适当加长,伸出到防护外,方便人工操作。 立库需实现电子化管理,提高备料效率,具有基本的备料、发料、出库、入库、盘点(可采用视觉系统进行出入库盘点)等功能。整个修理过程利用定制托盘,并配有专属的内置芯片,可重复写入产品信息(任务号、工序名称、操作者等),后续托盘转运时,各工位、库位读取并记录托盘运动轨迹,记录产品全生命周期。同时立库需严格控制产品存储环境(包含温湿度、污染源等),立库的产品信息应能够通过MES管理平台查询(包括产品维修状态、托盘盒缺件信息等),各工位均可进行呼叫提货。

       2.2 车间设备联网情况

       车间拥有双轴变位机、伺服压机、清洗机、三坐标测量机、智能平面研磨机、非接触式平面度检测仪等自动化拆解、装配、检修设备共计60台,其中55台关键设备已实现联网,联网率达91.67%。

       航空柱塞泵全数字集成检修车间应用架构分为四层,分别为设备层、设备控制层、业务应用层、数据分析层。其中设备层主要包括维修工位、AGV、立库、视觉终端、电脑终端、RFID等,在设备层和业务应用层之间,通过设备控制层来实现维修业务应用与终端设备之间实现信息交互,实现维修过程的自动化、智能化,设备控制层主要包括WCS、WMS、AGVS、PLC、视觉系统、工位工控机等,向下控制设备的运行,向上接收操作指令;业务应用层主要用于实现柱塞泵维修过程,实现从维修任务的接收、维修计划、维修准备、维修执行、维修问题记录、产品验收交付全过程的维修业务管理;数据分析层主要用于维修过程数据分析、维修过程监控、设备运行状态监控,维修决策等。

       航空柱塞泵全数字集成检修车间作为工厂维修作业的重要一环,需要与工厂的相关系统实现有效集成,该产线通过企业服务总线(ESB)与PLM系统、数字化工艺系统、ERP系统、TDM系统、OA系统、辅助配套系统、质量管理信息系统、修理MES系统之间实现通信。

       航空柱塞泵全数字集成检修车间的所有设备和系统均部署在工控网内部,产线的对外接口为产线MES系统,产线中相关设备、系统通过产线MES系统与外部系统交互。其中分解、清洗、故检、修理、装配工位的设备与MES系统通过PLC和产线工控机实现信息交互和控制;产线MES通过WCS系统与AGV、立库实现信息交互。在产线内部,各子系统自成体系,分区域集成,在保证整体功能的前提下,较大提升产线建设的效率,减少不同单元之间的相互干扰,其中各修理工位通过PLC与各工位的工控机之间实现操作控制,AGV通过AGVS调度控制系统控制,立库通过WMS系统控制,两者之间的联动通过WCS系统控制,修理单元之间通过产线工控机和WCS之间的交互,实现两者之间的联动。
 
车间网络部署图
图7 车间网络部署图

       2.3 生产过程实时调度情况

       1)MES系统的应用情况

       MES系统作为整个车间的核心信息化系统,负责管理和调度整个车间的正常工作流程,并对外提供数据接口以便于集成到工厂级别的信息化系统中,将整个车间纳入到工厂层面的信息化管理中。
 
MES系统架构
图8 MES系统架构

       (1)MES系统的基本情况

       MES系统由基础数据模块、业务逻辑模块、任务工单管理、南向接口、北向接口等功能模块组成。系统根据柱塞泵维修作业的基本流程进行定制化开发,根据业务的要求将整个产品维修流程纳入到管理范围内,实现了由一个统一的系统进行人-机-料-法-环-测全方位的数字化跟踪和管理。

       基础数据模块根据业务要求,建立基础业务模型,将产品BOM、工艺功法、调度逻辑、现场操作SOP等进行抽象化后进行数据库建模,通过系统统一管理和调度,将传统的依赖人工经验进行的柱塞泵维修工艺过程进行数字化,并解耦成为独立的工艺单元,并在此基础上提供全面开放的数据接口,方便内部的模块和外部的系统随时访问必要的数据内容。

       业务逻辑模块根据基础数据模块给出的数据,管理整个车间的具体业务流程,通过直接向各子系统发出操作命令并监控其操作结果来串联起整个业务逻辑。这带来了柱塞泵产品维修工作从根本上的业务变革。

       (2)MES系统和车间其他信息化的集成、交互情况

       柱塞泵MES使用Web Service技术与其他控制系统进行通信。

       ①MES与WCS系统的对接

       MES发送命令通过xml格式通过Web Service发送给WCS,WCS收到指令后,对自己的调度系统发出指令,进行运转,并接收立库识别的RFID反馈托盘的位置。

       ②MES与产线的对接

       MES与产线对接上的工控机进行对接,工步执行的时候由MES通过Web Service发送给产线各个工步所需的工具信息,产线对工具进行亮灯操作。在托盘进入、离开产线的时候反馈给MES的托盘位置。

       ③MES与视觉检测的对接

       MES与视觉检测的对接,MES提供一张托盘明细表的视图给视觉检测,视觉检测在托盘入库的时候,拍摄信息与MES提供的视图比对,正确通知WCS入库,错误则把错误的信息反馈给MES,则到人工暂存区,进行托盘明细的确认、修改,人工操作入库。

       (3)MES系统和其他周边系统的交互情况

       ①修理MES集成(整厂MES系统)

       系统通过与工厂上游修理MES系统实现无缝集成,实现通用基础数据的对接,包括人员组织机构、维修方案、维修任务、维修工序、料包、固配资源等数据资源共享。

       由于与修理MES系统开发属于同一平台,在业务划分中同属于生产管理系统,因此与工厂MES系统集成方式主要通过底层数据库资源共享。

       ②PLM系统集成

       产线MES中涉及的维修工艺数据,主要通过上游MES系统集成进行交互,减少与其它系统的重复交互。产线中MES系统与PLM系统不进行直接交互。

       ③ERP系统的集成

       产线MES中涉及物料基本信息集成,以及物料需求申请,物料进度信息查询等需求,通过与ERP系统基础方式根据不同场景需求接口方式不同,具体如下:

       库存信息查询:由ERP系统提供物料基本信息视图查询。

       固配物料申请:由于固配物料数据量较大,采用接口影响用户体验与系统稳定性。同时固配物料申请对实时性要求不高,固配物料申请采用中间库集成方式,系统根据固配需求计划,将固配需求,推送至中间库,由ERP每晚定时从中间库中获取物料需求。

       架次缺件申请:架次缺件单次申请数量不多,且对实时性要求要高,因此接口方式主要通过webservice 方式进行数据集成。

       ④IETM系统的集成

       产线MES与IETM系统集成主要包括数字化工艺查看、打印、填报、报工。同时也实现对数字化工艺中工步信息进行集成。主要集成方式如下。

       数字化工艺查看填报:与数字化工艺系统集成方式通过webservice,获取对应工艺的访问路径。同时给数字化工艺系统提供工厂任务编号、飞机编号、派工信息等,使得数字化工艺对实例工序进行实例化操作。

       ⑤工步信息集成;

       为保证工艺数据集成接口一致,工步信息推送保持与PLM系统一致,推送中间库,通过中间库方式,实现工步信息集成。

       ⑥委托加工系统集成

       基于委托加工业务属于生产业务,从系统统一规划管理,和系统运行效率的统一规划,与委托加工系统集成,将通过底层数据库直接访问方式。实现对委托加工订单生成,委托加工零件查询。

       ⑦TDM系统集成

       与TDM系统集成主要根据业务场景分为两类,分别为MES系统下发任务至TDM系统和TDM系统反馈执行结果给MES系统。

       MES下发任务指令:MES下发任务指令,撤销下发任务指令主要通过Restful接口方式。

       接收TDM任务执行结果指令:在TDM中完成任务执行进度后,并在TDM中完成任务报工,由TDM负责将任务执行进度通过Restful 方式将数据同步回MES系统。

       ⑦MDM系统集成

       通过Restful技术实现与主数据系统(MDM)系统集成,实现实现数据源统一,通过统一的数据源实现对柱塞泵BOM,固配物料等信息管理。

       2)柱塞泵产品维修过程中齐套自动化处理

       由于柱塞泵产品在维修过程中产品需要维修的工作内容是随机不确定的,一个柱塞泵产品中多个零部件可能同时需要进行维修、委外、换新等操作;在装配操作开始前确定对应任务工单的产品物料已经准备就绪是非常重要的,同时根据MES中对当前进入到系统中正在执行的任务工单的缺件情况进行统计和跟踪,可以有效的避免由于缺件导致的计划外工期延误;以实时的方式将各任务工单中需要进行零部件补充的操作统一进行管理和展示,方便了从车间和工厂层面进行工作调度和物料准备。

       这项工作在过去由人工手工填写相关纸质单据进行,由于人工的操作局限性导致了同一个人在有限的时间内可以同时跟踪的产品数量是非常有限的,同时人的不确定性会导致信息记录的错漏和信息传递的延迟;通过MES的集中管理,以任务工单实时更新和自动流转的方式解决了上述问题。

       3)数字化工位看板和辅助功能

       通过将信息化系统中任务工单、SOP作业指导书、当前操作的产品信息等数字化信息以直观的方式展现到各工序生产现场。

       其中SOP作业指导书不再是传统的静态图文展示,而是与工位PLC、工控机和MES系统集成到一起,跟随操作者的操作步骤,实时的将当前的操作指引和关键工艺、参数、指标等信息给到操作者。
 
单站操作指导书的界面示例 
图9 单站操作指导书的界面示例 

       2.4 物料配送自动化情况

       车间以立库系统作为整个车间进行物料配送和管理的核心,以AGV和自动输送线系统(由立库的控制系统统一管理)作为自动配送工作的主要实施方式;在工作过程中以RFID系统配合MES进行物料、产品的精确定位和WIP(在制品管理);利用RFID电子标签数据可读写和完全跟随产品一起移动的特点,实现了过程数据和产品实物情况的统一,使得过程数据可以完全表征当前实时的产品状态,进而实现了更高水平的过程数字化和精细化管理。
 
物料配送流程
图10 物料配送流程

       1)立体仓库系统

       航空柱塞泵产品的维修工作作为一个非典型的工业场景与常规的大批量连续生产不同,并不需要极大的系统吞吐量,但是对产品的精确跟踪和状态管理要求极高,同时维修工作开始时的产品状态也是不确定的,这导致了后续的工艺路线和工艺安排是完全随机的;

       通过使用立库系统将进入到维修工艺路线中的产品进行暂存和信息化跟踪,以立库系统为核心实现了将原本完全串行化的工艺流程解耦为若干个相互离散的工序,再配合信息化系统进行管理和调度,进而为整个维修车间进行更细化的工作安排创造可能性;以往维修工作中需要耗费大量精力进行人-物-单的匹配、跟踪、管理,往往一件产品的维修过程需要反复多次占用现场工作人员的时间精力。通过立库系统实现了全自动化的产品进出库管理和信息管理,极大的解放了现场操作人员的生产力,使其可以将精力更多的放在高附加值的产品维修本身。
 
立库系统的操作区域
图11 立库系统的操作区域

       (1)立库系统基本情况

       装配区的输送线与立库的输送线自动对接,实现物料的自动入库和出库。

       立库内存储的物料送到拆洗区,通过AGV进行转运,堆垛机将托盘送到出库输送线,AGV与出库输送线对接,将料盘接驳至AGV上;

       立库内置除湿机一台,品牌为湿美,有效除湿面积为80~200㎡,保证库内湿度控制在≤80%范围内;

       拆洗区、修配区、故检区需要入立库的物料,由AGV搬运至立库的入库输送线,与入库输送线对接,由堆垛机将料盘送到库位上存储;

       物料托盘带有RFID芯片,在物料入库之前由作业工位的设备进行RFID条码与物料信息的绑定录入,当物料入立库和出立库时,由安装在立库输送线的RFID读卡器进行信息读取与校验;

       立库设置2条输送线接驳口,左侧的输送线负责物料的出和入,右侧输送线负责出和入,两条输送线都可以与AGV对接进行托盘的输送;

       空料盘和有零部件的满托盘都在立库内存储,当人工将待修泵送到车间后,立库先将空盘从立库内送出,AGV将空盘送到人工的入库站点,再送到后续的维修检测站点,从拆洗和检测站点完成的零部件由AGV送到立库入口,由堆垛机入库存储。

       (2)立库系统工作情况

       通过对航空柱塞泵维修的基本工作过程进行建模并分析后,在产品、物料的接收、暂存、出入库等环节建立一个共通的基本操作模型,即将不同工序前后对产品、物料和产品信息的操作统一起来,构成了立库操作的基本逻辑;有了统一的操作模型和逻辑以后,通过自动化立库系统来实现整个车间的产品、物料操作。

       立库系统具有一个统一的物料进出入口,该出入口设计为双工位,可以同时满足AGV子系统自动对接物料或者由操作人员手工存取物料。存取产品的基本单位为托盘,每个托盘都绑定了具体的任务工单和一定数量的产品零部件,通过设置在出入口的视觉检测系统,系统会自动核验该托盘上的物料齐套情况。
 
物料出入口的视觉检测系统交互界面
图12 物料出入口的视觉检测系统交互界面

       (3)立库的基本操作流程

       ①物料接收

       根据相应的任务工单,立库系统在接收到存放有全部或者部分物料的托盘后,通过视觉检测系统获取当前托盘的物料齐套信息,并通过RFID系统将相应的工单数据、齐套信息索引数据、托盘编号写入托盘上的RFID标签;通过接收产品的逻辑校验规则以后,立库系统通过输送带将产品托盘输送到内部,在内部由桁架机器人输送到系统自动分配的标准库位存放,并将相应的任务工单与库位信息进行绑定发送到MES系统,方便后续的检索和操作。

       ②物料发送

       当MES系统发送操作指令给立库系统,要求指定的任务工单发放物料,或者由操作人员手工操作发送调取某一特定托盘指令后,在与任务工单、物料齐套信息、下道工序任务状态全部核验完成后,立库系统通过桁架机器人将特定库位的托盘找到并输送到出入口;根据任务来源安排的接收方是AGV或者人工操作,将托盘输送到指定的出库位置。当需要AGV执行物料发送任务,则向AGV系统发送操作指令,要求AGV到指定位置接收托盘。出库完成后,向MES系统发送报告指令,通知相关任务工单绑定的托盘已经离开立库并告知去向,同时在系统内部解绑相应库位的数据,释放一个库位供下次操作使用。

       通过将维修工作中对物料操作的多个步骤抽象化成为简单的物料接收和物料发送两个标准操作,立库系统可以以一组标准操作来适应整个柱塞泵产品维修过程中多个环节中对产品物料的收入、暂存、发出操作。同时,统一的操作接口也方便其他系统的对接,如MES和AGV子系统,可以无缝的接入到立库系统的操作流程中。

       2)AGV系统

       AGV在柱塞泵维修过程主要起到替代人工搬运产品物料,降低人员劳动强度的作用。在整个系统中,由MES系统进行调度,同时和各操作站进行通信交互状态数据以便自动对接。由于MES系统已经完成了全流程的任务管控和调度,AGV系统可以在各工作站正在进行工作的同时,提前完成物料的配送工作,与各工位的缓冲工位一起构成了一个高效、精确的物料配送体系。实现了操作人员在对应的工位可以无缝处理多个任务工单中相同的工艺过程,大大提升了整体的工作效率。
 
AGV系统功能模块
图13 AGV系统功能模块
 
AGV系统上订单操作界面
图14 AGV系统上订单操作界面

       2.5 产品信息可追溯情况

       1)RFID和在制品管理


       (1)托盘和RFID系统

       车间RFID系统主要由RFID系统和托盘组成,其中托盘用于直接存放产品物料,并通过安装在托盘上的RFID电子标签,实现对托盘本身的精确跟踪和数据携行。

       托盘用于整泵以拆解后泵的零部件的存放,托盘内行迹按整泵及零件尺寸进行设计,并且每个托盘带有RFID记忆螺钉,用于托盘内泵的零件信息储存。

       通过托盘上携带的托盘编号、托盘内容产品物料数据和绑定的任务工单数据,MES系统可以全局视角统筹管理所有纳入到系统中的产品,无论产品当前处于哪个工序,位于立库中还是位于具体的工艺设备都可以无缝的进行跟踪。

       (2)RFID配套的信息化系统

       RFID根据工艺需要,在电气上由整个车间中由多个工位的PLC系统分别接入,除了提供基本的到位信号和托盘编号信息供各工位进行现场处理以外,也通过PLC接入到MES系统中,并通过MES和WCS、AGV等系统共享,并在各子系统需要的时候,根据接收到命令对当前的RFID标签进行读取或者写入操作。

       2)视觉检测系统

       视觉检测系统用于在柱塞泵修理过程中进行齐套性检查和基本外观检查。在柱塞泵产品进入到修理业务流程以后,通过视觉检测系统和MES系统的交互,关键工序的前后自执行自动化的检测操作。

       机器视觉系统包括:光源、镜头、 相机(包括CCD 相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡)、图像处理软件、监视器、通讯 / 输入输出单元等。整个系统将工业相机和镜头、光源等检测硬件分布在车间的立库、各工序缓存工位;通过统一的上位机硬件和软件系统进行相机的接入和管理,并根据MES系统发布的检测指令自动关联任务工单,根据任务工单包含的视觉检测任务参数进行齐套性检查和产品外观检查。
 
生产现场的视觉检查交互界面
图15 生产现场的视觉检查交互界面

       3. 效益分析

       通过航空柱塞泵数字化检修车间建设达到以下成果:

       1)在检修效率方面:各工序间经过充分解耦,成为了离散的生产单元,通过立库进行非连续进行的业务暂存和中转;通过MES进行全流程的WIP在制品跟踪和信息收集;利用信息化系统的数据共享能力,基本消除了重复的数据记录和反复核验工作,结合AGV系统的应用,引入提升检修效率37.3%。

       2)在运营成本方面:专人专岗,由系统负责组织和调度生产,业务扩展主要受限于可能存在的瓶颈工位产能限制。新加入的员工在学习单个具体岗位的相关工艺技能后可以立即投入生产,通过轮岗等方式学习多个岗位所必须的技能后可以极大的增强整个车间调度弹性,平衡生产任务。降低了总体检修运营成本19.2%。

       3)在检修质量方面:增加视觉检测系统、品质分析及产品信息追溯等模块,通过RFID实现目标产品及零组件质量信息100%可电子化追溯,同时及时精准地对齐套性、基本外观及维修质量问题进行检测、预警并修正,提升检修质量(即降低不良品率)10.6%。

       4)在精益生产方面:遵循“总体规划、分步实施”的总思路,将精益生产的思想充分融入产线规划和设计中,以提升劳动效率,降低操作者的工作强度、提升柱塞泵数字化修理产能为目标,从柱塞泵检修流程自生产订单分解,下达到生产执行、质量监控和产品智能运输、存储,实现信息高度集成、高效协同,异常问题快速响应,快速生产、快速交付,形成“自动高效、互联互通、精益管理”的能力。
责任编辑:梁曦
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