為迎接智慧工廠的挑戰(zhàn),需突破與飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工密切相關的機床、、物流、生產(chǎn)管控等關鍵技術。
1.智慧機床
數(shù)控機床可以看作未來智慧工廠的“肢體”,強有力的肢體是保證智慧工廠良好運行的關鍵要素和基本條件。作為智慧工廠基本的組成部分,數(shù)控機床的可靠性是其主要的考核指標。同時,智慧工廠對機床的適應性也提出了更高的要求,比如能夠通過自身分布配備的傳感器收集機床和其他設備復雜的基礎數(shù)據(jù),實現(xiàn)對自身狀態(tài)的實時感知,從而與遠程診斷系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交流并開展分析,提供富有洞察力的、可指出原因的分析結(jié)論,使無故障平均時間長且用于修理維護的周期短。
在這個過程中,機床能夠與人、管控系統(tǒng)進行實時的數(shù)據(jù)共享,及時與數(shù)控設備專家知識庫進行“溝通”,通過數(shù)控系統(tǒng)控制模塊對運動部件出現(xiàn)的不平衡及誤差進行補償;并對產(chǎn)品的在機加工狀態(tài)進行實時監(jiān)控,通過數(shù)控系統(tǒng)自適應模塊優(yōu)化切削過程,保證產(chǎn)品質(zhì)量和加工性。同時,智慧化數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)架是開放式的,具有結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)、子系統(tǒng)、功能模塊,能夠根據(jù)機床傳感器采集數(shù)據(jù)分析、判斷機床狀態(tài),并做出相應的“反應”。智能數(shù)控系統(tǒng)通過對影響加工精度和效率的物理量進行、特征提取、自動感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境,快速做出實現(xiàn)目標的智能決策,對主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、切削深度等參數(shù)進行實時控制,使機床運行過程處于狀態(tài)。
2.智能設計
智能設計是智慧工廠的“神經(jīng)系統(tǒng)”,是控制智慧工廠制造裝備按指令進行生產(chǎn)的神經(jīng)信號。智能設計不再局限于傳統(tǒng)的編程,而是以知識及影響設計因素為基礎的綜合的智能化流程系統(tǒng),容納了零件設計、決策、編程、實施、優(yōu)化等功能,從而實現(xiàn)整個準備過程的無人工干預,及高效、高質(zhì)量運行。
在數(shù)控程序編制階段,基于飛機結(jié)構(gòu)件快速編程系統(tǒng)的應用,增強零件特征識別模塊、設計及判斷模塊、程序優(yōu)化模塊功能,使編程系統(tǒng)能夠根據(jù)零件幾何特征,自動完成加工原點、工序/工步、刀具選擇、參數(shù)優(yōu)化等編程工作。同時,基于當前成熟的VeriCut幾何仿真平臺進行二次開發(fā),融合切削力、切削溫度、動態(tài)響應、機床加工精度、表面粗糙度等物理仿真模塊,實現(xiàn)仿真過程參數(shù)的自動化設置,并評價加工過程中
3.智能物流
典型智能物流系統(tǒng)的構(gòu)建基礎是物聯(lián)網(wǎng)技術與物流系統(tǒng)的有效集成,同時物聯(lián)網(wǎng)也是企業(yè)實現(xiàn)信息化建設的重要內(nèi)容之一。建立智能物流系統(tǒng)的基礎,是建立車間內(nèi)部、準確、實時共享的基礎信息數(shù)據(jù)庫。這就需要物流系統(tǒng)具備對物流運行數(shù)據(jù)進行采集、跟蹤和分析的能力,并建立相應的物流感知系統(tǒng)。目前,物流系統(tǒng)信息采集技術主要包含RFID射頻識別技術和Savant(傳感器數(shù)據(jù)處理)系統(tǒng)組成,RFID會將收集到的整個物流系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)及時傳遞到Savant系統(tǒng),同時Savant系統(tǒng)會將收到的數(shù)據(jù)與工廠管控進行數(shù)據(jù)共享和實時互動,實現(xiàn)物流系統(tǒng)在智慧工廠內(nèi)部的、高效、運轉(zhuǎn)。
4.智能管控
智能管控無疑是智慧工廠的“大腦”,工廠內(nèi)部所有資源、數(shù)據(jù)的運行和使用均需要依賴智慧的大腦進行分析、判斷、管理和控制。智能管控構(gòu)建的基礎是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、生產(chǎn)計劃系統(tǒng)(PPS)、分布式數(shù)控(DNC)的建立,對工廠內(nèi)部設備運行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)資料狀態(tài)數(shù)據(jù)、物流系統(tǒng)運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控,結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術,以顯性化的模式在管控進行集成化顯示。智能管控不是簡單的數(shù)據(jù)堆砌,而是融合了生產(chǎn)基礎知識庫的智能化控制體系,對工廠內(nèi)部系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中面臨的生產(chǎn)資源調(diào)配、設備故障預警、設備運轉(zhuǎn)效率、工廠經(jīng)營指標等開展統(tǒng)計、分析、優(yōu)化、決策。
智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段,我國航空制造企業(yè)已經(jīng)取得了長足的進步,打牢信息化基礎、依托先進制造裝備、發(fā)展智能化軟件系統(tǒng),堅持基礎技術與信息技術的有效融合,才能走出具有我國特色的飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工智慧工廠之路。
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1.需求背景1)建立覆蓋加工車間的分布式控制網(wǎng)絡,實現(xiàn)NC程序的有效調(diào)用、穩(wěn)定有效傳輸和在線加工等,
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