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軍工領(lǐng)域智能車間的分類與要素

發(fā)布日期：2020-12-05 15:18:51來源：未知瀏覽次數(shù)：

近年來，在新一輪的工業(yè)革命與智能制造的背景下，業(yè)內(nèi)出一批智能制造先進(jìn)實(shí)踐案例，對國防科技工業(yè)具有一定的借鑒意義。離散制造行業(yè)的智能制造。小批量的特點(diǎn)，圍繞客戶對產(chǎn)品個(gè)性化定制日益強(qiáng)烈的需求，以程機(jī)械產(chǎn)品為樣板，通過建設(shè)自動(dòng)化的制造設(shè)備、數(shù)字化的研發(fā)與運(yùn)營管理、敏捷化的物流配送和基于物聯(lián)網(wǎng)的車間網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了混流生產(chǎn)與個(gè)性化產(chǎn)品制造的生產(chǎn)模式。制造過程數(shù)控化率達(dá)到91％，生產(chǎn)效率提高了35％，產(chǎn)品研制周期縮短了52％。
新技術(shù)推動(dòng)導(dǎo)彈生產(chǎn)線智能化改造。為構(gòu)建導(dǎo)彈制造“小批量、多品種、高精度”的智造體系，從導(dǎo)彈研制虛擬化設(shè)計(jì)、機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化裝配、增材制造技術(shù)、自動(dòng)化物流運(yùn)輸、信啟、數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理等方面大量引入新思路和新技術(shù)，建設(shè)了導(dǎo)彈自動(dòng)裝配機(jī)器人生產(chǎn)線，有效提升了裝配過程的精確性、靈活性以及生產(chǎn)效率。工業(yè)4．0的雛形。西門子公司安貝格電子制造工廠是最接近工業(yè)4．0概念的數(shù)字化工廠。工廠貫徹精益制造理念，逐步通過全集成自動(dòng)化以及數(shù)字化研發(fā)與制造系統(tǒng)建設(shè)，打通縱向與端到端的集成，以實(shí)現(xiàn)全流程高效的數(shù)字化、自動(dòng)化運(yùn)行。
總之，智能制造在不同行業(yè)具有各自的發(fā)展方向和特點(diǎn)。與其他行業(yè)領(lǐng)域相比，國防科技：工業(yè)灑蓋了核工業(yè)、航空、航天、兵器、船舶、電子等主要行業(yè)，具有多品種、小批量、長周期、變狀態(tài)、高塤量、強(qiáng)安全復(fù)雜產(chǎn)品集成制造的特點(diǎn)，需要在設(shè)計(jì)制造兩元體制、配套巨級(jí)多、產(chǎn)品加工制造過程復(fù)雜等多約束條件下，統(tǒng)籌土地、設(shè)備、：工藝、人員、產(chǎn)品等生產(chǎn)要素，將自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)融合應(yīng)用，尋求質(zhì)量與效率最優(yōu)，探索內(nèi)涵式發(fā)展的道路。因此，研究軍工智能車間分類和構(gòu)成要素，探索具有軍工特色的智能制造發(fā)展路線具有重要意義。
行業(yè)分類 一級(jí)分類    二級(jí)分類  典型工業(yè)描述  典型產(chǎn)品 
流程行業(yè) 化工   口口 火工品制備 火炸藥、火工品、推進(jìn)劑等
  0 纖維制備、樹脂制備 碳纖維、玻璃纖維等
    核燃料元件制備 核燃料元件
離散行業(yè) 結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品加工 4 切肖《加工 大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控機(jī)加工，超精密機(jī)加 各類結(jié)構(gòu)件等
5 成型加工 大型結(jié)構(gòu)件鑄造、鍛壓、沖壓 殼體、軸等
6 焊接加工 激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊 貯箱、外殼體等
7 熱表工藝 構(gòu)件熱處理 結(jié)構(gòu)件等
8 復(fù)合材料成型 樹脂基、碳/碳復(fù)合材料成型 固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、天線罩等
結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品裝配 9 定位裝配 特大型產(chǎn)品，單件/小批量生產(chǎn) 空間站、戰(zhàn)略導(dǎo)彈、艦艇等
10 柔性脈動(dòng)裝配 大中型產(chǎn)品，多品種、小批量 飛機(jī)、導(dǎo)彈、車輛火炮、軍用發(fā)動(dòng)機(jī)、魚水雷、大型雷達(dá)等
1 1 節(jié)拍裝配 小型產(chǎn)品，多品種、小批量 光電吊艙、變速箱、伺報(bào)機(jī)構(gòu)、閥門等
12 流水線裝配 大批量生產(chǎn) 輕武器、槍炮彈等
電子類產(chǎn)品 13 芯片制造 品圓制造、芯片構(gòu)建、光刻、封裝 芯片類
14 微組裝 LTCC,貼片鍵合 微系統(tǒng)、MEMS等
巧 電子裝聯(lián) 基板、SMT、THT、PCBA 印制板等
 
軍工智能車間的概念和主要特征
車間是企業(yè)在生產(chǎn)過程中完成一組工序或單獨(dú)生產(chǎn)一種產(chǎn)品的單位，車間內(nèi)的活動(dòng)具有典型的工藝專業(yè)相關(guān)性。智能車間是智能制造的子集，是以生產(chǎn)車間為載體，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征，利用物聯(lián)傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)等，推動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)向信啟、深度自感知、智能優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行方向優(yōu)化，從而推動(dòng)生產(chǎn)模式向精益化內(nèi)涵式發(fā)展轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)縮短生產(chǎn)制造周期、降低運(yùn)營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗、保障安全生產(chǎn)等目標(biāo)。
與傳統(tǒng)制造車間相比，智能車間具有諸多典型特征：自動(dòng)化——實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的物流、生產(chǎn)、檢測自動(dòng)『匕和無人化；數(shù)字化——制造信息轉(zhuǎn)化為可度量的數(shù)字、數(shù)據(jù)和模型，包括產(chǎn)品的數(shù)字化模型、工藝流程模型、工廠運(yùn)行模型、環(huán)境模型等；網(wǎng)絡(luò)化——制造信息系統(tǒng)、制造設(shè)備、傳感器等之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的無縫集成；智能化——以效率和質(zhì)量為目標(biāo)，將車間制造相關(guān)工藝、設(shè)備、物流、計(jì)劃、執(zhí)行等多業(yè)務(wù)集成，利用智能算法、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新一代信息技術(shù)，進(jìn)而解決制造系統(tǒng)中各種極其復(fù)雜的優(yōu)化決策問題，如生產(chǎn)過程的調(diào)度、設(shè)各預(yù)測性維護(hù)、生產(chǎn)經(jīng)營決策等。
  自動(dòng)化  數(shù)字化  網(wǎng)絡(luò)化  智能化 
  基礎(chǔ)階段 高級(jí)階段 基礎(chǔ)階段 高級(jí)階段 基礎(chǔ)階段 高級(jí)階段 基礎(chǔ)階段 高級(jí)階段
化工類 過程自動(dòng)化控制 自動(dòng)物流
自動(dòng)在線檢測		 分布式控制系統(tǒng) 生產(chǎn)管理系統(tǒng)資產(chǎn)管理系統(tǒng)車間工藝仿真 過程數(shù)據(jù)采集 傳感互聯(lián)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全能源及環(huán)境監(jiān) 在線優(yōu)化 先進(jìn)控制算法
結(jié)構(gòu)加工類 數(shù)控化設(shè)備 自動(dòng)柔性物流自動(dòng)倉儲(chǔ) 生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)采系統(tǒng) 工藝設(shè)計(jì)管理車間工藝仿真
虛擬現(xiàn)實(shí)輔助系統(tǒng)		 物料識(shí)別 設(shè)備互聯(lián)工具識(shí)別工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全能源及環(huán)境監(jiān) 丿量趨勢分析 智能計(jì)劃調(diào)度預(yù)測性維護(hù)生產(chǎn)管理決支持
口構(gòu)配 定位裝配 自動(dòng)化裝配工具 自動(dòng)物流配送自動(dòng)倉儲(chǔ) 生產(chǎn)管理系統(tǒng) 工藝設(shè)計(jì)管理供應(yīng)鏈計(jì)劃車間工藝仿真
虛擬現(xiàn)實(shí)輔助系統(tǒng)
 物料識(shí)別 設(shè)備互聯(lián)工具識(shí)別
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全源及環(huán)境監(jiān)控
 丿、量趨勢分析 智能計(jì)劃調(diào)度預(yù)測性維護(hù)生產(chǎn)管理決策支持
柔性
動(dòng)裝配		 自動(dòng)化裝配工具 自動(dòng)物流自動(dòng)檢測
節(jié)拍裝配 自動(dòng)化裝配自動(dòng)物流自動(dòng)倉儲(chǔ) 全自動(dòng)裝配自動(dòng)在線檢測
流水裝配 自動(dòng)物流自動(dòng)倉儲(chǔ)在線檢測 全自動(dòng)裝配自動(dòng)在線檢測
電子類 自動(dòng)加工自動(dòng)物流 全自動(dòng)生產(chǎn)自動(dòng)檢測 生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)采系統(tǒng) 工藝設(shè)計(jì)管理車間工藝仿真
虛擬現(xiàn)實(shí)輔助系統(tǒng)		 物料識(shí)別 設(shè)備互聯(lián)工具識(shí)別
能源及環(huán)境監(jiān)		 丿、量趨勢分析 智能計(jì)劃調(diào)度預(yù)測性維護(hù)生產(chǎn)管理決策支持
 
智能車間分類與要素
借鑒國內(nèi)外智能制造的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國防科技工業(yè)裝備產(chǎn)品的制造工藝特點(diǎn)，總體上分為流程行業(yè)和離散制造行業(yè)。軍工智能車間可具體劃分為4大類、15小類(表1)。一是化工類：化工類是典型的流程行業(yè)分類，按照國防科技工業(yè)的典型化工產(chǎn)品細(xì)化為火工品、復(fù)合材料、核化工3個(gè)智能車間小類，典型產(chǎn)品如火工品、碳纖維、核燃料元『牛等；二是結(jié)構(gòu)產(chǎn)品加工類：結(jié)構(gòu)產(chǎn)品加工屬于離散制造行業(yè)機(jī)械加工類，按照產(chǎn)品加工典型工藝過程，可細(xì)分為切削加工、成型加工、焊接加工、熱表工藝、復(fù)合材料成型5種智能車間小類，典型產(chǎn)品如殼體、箱體熹三是結(jié)構(gòu)產(chǎn)品裝配類結(jié)構(gòu)產(chǎn)品裝配屬于離散制造行業(yè)，按照裝配產(chǎn)品的尺寸、種類、批量、裝配工藝性進(jìn)行細(xì)分，包括定位裝配、柔性脈動(dòng)裝配、節(jié)拍裝配和流水線裝配4類不同的裝配智能車間模式；四是電子產(chǎn)品制造類：按照軍工電子產(chǎn)品的制造層級(jí)，可分為芯片制造、微組裝、電子裝聯(lián)3個(gè)智能車間小類，如芯片、微傳感器、印制板等。
為便于各類單位判斷智能制造實(shí)現(xiàn)程度，圍繞各類型軍工智能車間的典型特征，可將其發(fā)展階段劃分為基礎(chǔ)階段和高級(jí)階段?；A(chǔ)階段——企業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)引入自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，初步形成自動(dòng)化生產(chǎn)體系；完成生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)；建設(shè)制造數(shù)字化信息系統(tǒng)；開始對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步應(yīng)用。高級(jí)階段——企業(yè)以適度的自動(dòng)化為基礎(chǔ)，拓展數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)制造全過程的信息深度自感知、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行、智能優(yōu)化自決策。從智能車間的分類、典型特征和發(fā)展階段三個(gè)維度，可以提出軍工智能車間的主要構(gòu)成要素。
軍工智能車間建設(shè)
智能制造既是技術(shù)，又是系統(tǒng)，也是模式，不同的人和企業(yè)對軍工智能車間的理解和關(guān)注點(diǎn)都存在差異。智能車間的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的制造，無論是信息化、自動(dòng)化或智能化技術(shù)的應(yīng)用，都應(yīng)該服從這些目標(biāo)。企業(yè)在規(guī)劃建設(shè)智能車間時(shí)，必須符合行業(yè)實(shí)際并結(jié)合自身的發(fā)展階段，找準(zhǔn)建設(shè)目標(biāo)和方向，量體裁衣，合理規(guī)劃，分階段推進(jìn)。企業(yè)在開展智能車間建設(shè)和應(yīng)用中，生產(chǎn)模式是靈魂、工藝優(yōu)化是前提、系統(tǒng)集成是核心、智能裝備是基礎(chǔ)、信息系統(tǒng)是手段、信息安全是保證。
在軍工智能車間規(guī)劃建設(shè)過程中，還應(yīng)注意：一是企業(yè)在開展智能車間規(guī)劃時(shí)，要把效率和質(zhì)量目標(biāo)與生產(chǎn)制造模式變革和工藝優(yōu)化有機(jī)結(jié)合，通過模式變革和工藝優(yōu)化支撐目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。二是在智能車間項(xiàng)目的實(shí)施過程中，要將工藝、設(shè)備、物流、計(jì)劃、執(zhí)行等多項(xiàng)業(yè)務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)集成，宴現(xiàn)效率和質(zhì)量目標(biāo)的落地。三是軍工智能制造對保密和安全提出了嚴(yán)格的要求，需要妥善解決智能車間建設(shè)中的保密和安全問題，如在工控網(wǎng)與國密網(wǎng)之間制造數(shù)據(jù)的交互問題、智能裝備的防爆問題等。四是智能車間建設(shè)要落實(shí)企業(yè)的主體責(zé)任，政府更好發(fā)揮引導(dǎo)作用。由于智能車間的建設(shè)關(guān)系到企業(yè)變革、生產(chǎn)與管理流程優(yōu)化、資源配置方式等多種因素，企業(yè)要主動(dòng)作為、提高認(rèn)識(shí)、加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)和投入。
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