機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造的運(yùn)用

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隨著改革開放逐步深入，機(jī)電一體化逐步發(fā)展成了我國工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要?jiǎng)恿碓础Ｍㄟ^利用機(jī)電一體化技術(shù)能夠把電子技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)更為緊密的融合，確保在機(jī)械制造的過程中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)流程的智能化管理，未來機(jī)械制造也定會(huì)逐漸向著智能化制造方向發(fā)展。

1機(jī)械制造企業(yè)智能制造的具體思路

1.1產(chǎn)品的智能化。因?yàn)槊旱V機(jī)械設(shè)備多是在煤礦開采過程中應(yīng)用，而且煤礦開采作業(yè)所面臨環(huán)境較為復(fù)雜，其要求機(jī)電設(shè)備具有更高的可靠性，也要求煤礦機(jī)械設(shè)備擁有更高的自動(dòng)化程度，這樣才能確保煤礦開采的效率進(jìn)一步提升，所以，便要求煤礦開采中各種機(jī)械設(shè)備，尤其是煤礦掘進(jìn)設(shè)備應(yīng)當(dāng)擁有特定的感知能力、判斷能力以及執(zhí)行能力。1.2裝備智能化。確保目前所擁有的制造設(shè)備進(jìn)一步升級(jí)為智能制造設(shè)備，或是購進(jìn)新的智能制造設(shè)備，首先，可以把專家所擁有的知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械制造流程相互結(jié)合。其次，讓機(jī)械制造系統(tǒng)擁有學(xué)習(xí)能力以及知識(shí)的進(jìn)化能力，確保機(jī)械制造最后可以達(dá)到自律制造的目標(biāo)。1.3車間智能化。在機(jī)械制造智能化轉(zhuǎn)變過程中，車間智能化是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)于煤礦機(jī)械制造企業(yè)而言，其中最為重要的車間為加工車間以及裝備車間，而對(duì)于這兩種車間而言，最為重要的工作便是要確定具體生產(chǎn)何種零件、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況如何，物料配送情況、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)情況以及質(zhì)量管理工作等等，也之后確定這些工作能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，才可以確保實(shí)現(xiàn)車間的智能化。1.4工廠智能化。要想確保煤礦機(jī)械制造企業(yè)能夠進(jìn)一步的提升生產(chǎn)效率，最為關(guān)鍵的是要實(shí)現(xiàn)工廠的智能化，要能夠達(dá)到煤礦開采設(shè)備定制生產(chǎn)的需求，而要想實(shí)現(xiàn)用戶的各種需求，便應(yīng)當(dāng)確保工廠生產(chǎn)流程的智能化，其中主要包含有4個(gè)不同的內(nèi)容，分別為智能生產(chǎn)控制過程、智能生產(chǎn)執(zhí)行過程、智能加工過程。

2西安煤機(jī)的智能制造轉(zhuǎn)型方案設(shè)計(jì)

2.1數(shù)字化柔性生產(chǎn)線的建設(shè)。西安煤機(jī)目前擁有很多的進(jìn)口加工設(shè)備，這些設(shè)備在國際上都是較為先進(jìn)的，不過，不同的設(shè)備在運(yùn)行過程中處于獨(dú)立狀態(tài)，不同系統(tǒng)之間也處于封閉狀態(tài)，企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中信息孤島問題尤為突出，而且在實(shí)際生產(chǎn)之中還有不少的工序要求要有人工的輔助，這樣導(dǎo)致了在機(jī)械設(shè)備制造過程中，使得企業(yè)所擁有的先進(jìn)設(shè)備潛能無法得以有效發(fā)揮。西安煤機(jī)的制造生產(chǎn)線初始設(shè)計(jì)過程中，較多的考慮到了人工作業(yè)便捷性，所采用的理念依舊是流水線設(shè)計(jì)理念，所以，從生產(chǎn)線的整體水平來看，其自動(dòng)化程度相對(duì)較低，尤其是一些機(jī)電設(shè)備的配電作業(yè)，很大程度上都要依靠人工方式完成，這也是現(xiàn)階段西安煤機(jī)生產(chǎn)效率無法有效提升的重要因素。而利用柔性生產(chǎn)技術(shù)，則能夠確保機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化能力可以得到充分發(fā)揮，從而確保企業(yè)的生產(chǎn)能力得以顯著提升。在自動(dòng)化生產(chǎn)線的建設(shè)過程中，主要是利用機(jī)電一體化技術(shù)，而由于裝配作業(yè)屬于勞動(dòng)密集型工作，主要針對(duì)服務(wù)于人工復(fù)雜精細(xì)操作的電子看板信息推送、數(shù)字化的物料配送、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析等工作，最終確保裝配工作也能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化以及數(shù)字化的生產(chǎn)，從而構(gòu)建成基于機(jī)電一體化技術(shù)的生產(chǎn)模式，確保裝備的數(shù)字化能力，提升數(shù)字化制造所占比例，確保車間可以更好的應(yīng)對(duì)生產(chǎn)柔性。數(shù)字化柔性生產(chǎn)線建設(shè)的技術(shù)路線如圖1所示。2.2基于機(jī)電一體化技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化車間制造。執(zhí)行系統(tǒng)(MES系統(tǒng))西安煤機(jī)目前所采用的生產(chǎn)模式依舊是完全訂單生產(chǎn)模式，此種生產(chǎn)模式屬于離散型生產(chǎn)模式，同時(shí)也導(dǎo)致企業(yè)在實(shí)際管理過程中會(huì)面臨較大的困難。西安煤機(jī)企業(yè)現(xiàn)階段只是簡(jiǎn)單的依照產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)線加以劃分，導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃的安排不夠科學(xué)與合理，很多設(shè)備的運(yùn)行效率也差異較大，在進(jìn)行零件加工以及裝配的過程中均不夠協(xié)調(diào)，使得不同層面上所制定的計(jì)劃無法依照設(shè)定期限完成，設(shè)備制造周期相對(duì)長(zhǎng)，從而使得企業(yè)的生產(chǎn)效率一直得不到提升。另外，很多實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息未能被有效、全面與及時(shí)的采集，使得各種生產(chǎn)信息無法被有效分析以及統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致車間管理工作水平無法得到有效提升。在建立數(shù)字化車間制造執(zhí)行系統(tǒng)的過程中，其是在MES之上連接上PDM系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)，而且還會(huì)結(jié)合CPS系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠確保生產(chǎn)過程中自任務(wù)下發(fā)至產(chǎn)品完成生產(chǎn)加工的全部工序，均能夠集中到同一個(gè)平臺(tái)之上進(jìn)行管理。調(diào)度以及控制。同時(shí)還利用MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理的透明化，確保各項(xiàng)資源能夠得以優(yōu)化配置，使得生產(chǎn)調(diào)度也更為智能化。目前西安煤機(jī)MES系統(tǒng)的構(gòu)建內(nèi)容包含有下列幾項(xiàng)：（1）計(jì)劃安排和生產(chǎn)制定的一體化。結(jié)合不同訂單的具體產(chǎn)品交付日期，同時(shí)充分利用ERP系統(tǒng)中計(jì)劃任務(wù)的數(shù)據(jù)信息，全面的分析不同制造資源，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的約束模型，建立起高級(jí)排程計(jì)劃。系統(tǒng)依照具體的生產(chǎn)計(jì)劃而制定任務(wù)，還會(huì)結(jié)合不同工藝的具體參數(shù)需求對(duì)全部工序的生產(chǎn)數(shù)據(jù)加以收集與分析，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在的問題加以預(yù)警和管理，確保開展異常管理工作時(shí)能夠形成閉環(huán)管理的模式。（2）生產(chǎn)執(zhí)行以及物料配送的一體化。借助于立體料庫和WMS、AGV系統(tǒng)等，確保物料配送的及時(shí)化，從而確保存貨周轉(zhuǎn)效率得以進(jìn)一步提高，降低呆滯以及在制造產(chǎn)品數(shù)量，從而確保生產(chǎn)成本能夠得以顯著減少。（3）設(shè)計(jì)制造的一體化。設(shè)計(jì)制造過程中和PDM集成，從而得到MBOM、圖紙以及工序指導(dǎo)書等相關(guān)參數(shù)與信息，而且把所獲得的信息和具體生產(chǎn)任務(wù)加以關(guān)聯(lián)，確保生產(chǎn)過程中能夠進(jìn)行可視化查詢。（4）實(shí)時(shí)、全面的生產(chǎn)調(diào)度以及監(jiān)控。依照不同工序之中具體的完工情況，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度加以全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并及時(shí)生產(chǎn)監(jiān)控報(bào)表，將生成的報(bào)表實(shí)時(shí)推送到電子看板上，確保整個(gè)生產(chǎn)過程達(dá)到可視化以及透明化目標(biāo)，同時(shí)還能對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行追溯管理。

3經(jīng)濟(jì)效益分析

從智能轉(zhuǎn)型方案的研發(fā)費(fèi)用節(jié)約、人工費(fèi)用節(jié)約、生產(chǎn)效率提升、產(chǎn)品不良率損失減少以及水電費(fèi)用節(jié)約等多個(gè)方面進(jìn)行分析，得出在進(jìn)行智能制造轉(zhuǎn)變之后，每年可以確保企業(yè)獲得1029萬元的經(jīng)濟(jì)效益，而智能制造所需資金投入約6400萬元，則可以計(jì)算得到投資的靜態(tài)回收期為6.2年，而動(dòng)態(tài)回收期則為8年(貼現(xiàn)利率依照5.9%進(jìn)行計(jì)算)。并且，在采用智能制造之后，會(huì)與企業(yè)的訂單式生產(chǎn)模式更為適宜，確保企業(yè)所成產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)，產(chǎn)品生產(chǎn)的周期更短，而且企業(yè)的可參觀性會(huì)得到極大改善，使得企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力明顯增加，可以為企業(yè)各項(xiàng)戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供可靠保障。另外，在采用智能制造方案之后，可以使能源的利用效率進(jìn)一步增加，除了能夠讓企業(yè)擁有更大的經(jīng)濟(jì)效益之外，更為關(guān)鍵的是響應(yīng)了我國節(jié)能減排的政策號(hào)召，確保生產(chǎn)過程中能源消耗數(shù)量進(jìn)一步減少，對(duì)環(huán)境保護(hù)是非常有利的，其社會(huì)效益也極為顯著。

4結(jié)語

在西安煤機(jī)企業(yè)開展智能制造之后，不僅取得了相對(duì)大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還能夠使得很多生產(chǎn)實(shí)際問題得以解決，確保企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中其競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力得以增強(qiáng)。先階段，依舊有很多企業(yè)針對(duì)這一方面做了嘗試，而且此次所設(shè)計(jì)的方案也與現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展要求相符合，和我國所制定的政策相契合，擁有相對(duì)高的可行性。

作者:陳巍 單位:西山煤電集團(tuán)公司東曲礦