对智能制造的一些新观点-宾利W12发动机案例研究

2018-05-18 08:36| 发布者: | 查看: |

题目的引出:

哪些企业得当上智能制造或工业4.0项目?企业在举行智能化改造之前是否必须具备主动化,信息化体系或必须已经具备可视化仿真工厂条件?为搞懂这个题目,先看看天下顶级制造商正在做些什么,他们是怎样对待智能制造或工业4.0的。为此笔者选择英国顶级汽车制造商宾利作为案例研究对象,为制造企业的生产体系转型升级寻求一些新的解答。

之以是选择宾利缘故原由如下:

  1. 宾利为天下顶级豪华轿车生产商,其技能储备可以举行智能制造和工业4.0升级;

  2. 宾利汽车为定制化生产,产物代价高,其生产模式和产物定位都得当智能制造和工业4.0升级

  3. 与德国差别,英国制造业面对严肃的转型压力和挑衅,亟需智能制造和工业4.0升级;

  4. 宾利为MAKA老客户,此前有过多次深入的技能互助,得知其早故意愿喝筹划举行智能制造和工业4.0升级;


正文:

英国汽车工业好像正走向消灭,但现实上这个老牌帝国主义的汽车工业正寂静举行着智能化升级。MAKA作为宾利,劳斯莱斯,捷豹等汽车奢侈品牌的装备供应商,为这些顶级汽车计划开辟了很多专用装备和特种制造工艺。

本文将通过先容宾利W12发动机装配线浅析智能制造体系的技能特点。切入正题之前,先扼要阐明这些顶级汽车制造商装备开辟模式:欧洲越是顶级的制造商,对产物工艺的要求就越是特别,因此对装备的要求也更加苛刻。市面上的通用装备每每无法满意其生产必要,因此他们的装备通常都是定制,即要求装备制造商根据其零件工艺必要,定制开辟生产装备。

下图为MAKA工业4.0讲座中宾利和劳斯莱斯复合质料零件加工专机和工艺开辟案例。

宾利的中控面板由高级桃木,铝合金,镁合金等质料通过热压胶粘复合成型。然而在高速铣削加工过程中镁合金非常轻易燃烧,而桃木质料又不可以利用冷却液,因此唯一的冷却方案就是风冷。但是通常的吹风管冷却服从太低,不敷以将刀具四周温度降至镁合金燃点以下,为此我们开辟了MTB工艺(见下图)

 

宾利复合质料内饰件加工专机(由于贸易技能敏感,无法提供清楚图片,望包涵)

 

劳斯莱斯复合质料内饰中控面板零件和MAKA加工专机

MTB(MAKA Tool Blower)体系通过外接受路将压缩氛围打入套在刀柄外部的冷却喷头模块内,喷头模块与刀柄配套,换刀时与刀柄一同被固定在主轴前端。工作时刀具在冷却模块内部高速旋转,在刀尖外沿产生负压,将从喷头前端小孔喷出的高压氛围吸向刀尖。由于刀柄与喷头配套,因此喷孔角度可以对准刀尖,同时该体系具有自适性特性,使得压缩氛围全部喷向切削刃,起到高效风冷作用。

 

该方案广泛运用后结果极佳,现在已经成为复合质料及铝合金切削(可用油雾混淆)的尺度设置。

可见英国顶级汽车制造商对于制造工艺是极其苛刻的,缘故原由是它的产物计划具有明白的指向性。换句话说,正由于宾利知道本身要做什么,因此才会对工艺有明白的需求,因此才会根据工艺指定开辟特别装备。这套模式是值得中国企业鉴戒的,特殊是在工业4.0,智能制造,互联网+等让人眼花缭乱的概念眼前必须保持苏醒的头脑,明白本身做什么,怎么做,用什么做。在这个条件下再去谈智能制造或工业4.0项目升级。

宾利复合质料加工的启示:工艺先行

  1. 制作工艺是实现产物功能的过程,工艺的优劣直接决定产物的质量和造价;

  2. 制作工艺是主动化装备实现的目标,工艺决定装备,而绝不是装备决定工艺;

  3. 独特且独占性的生产工艺足以保持某细分市场领先性;

与宾利雷同,欧洲绝大多数高端制造商在制造环节更乐意把钱花在工艺和加工装备上,去实现产物计划中比力特别的功能。以高端汽车为例,现在全部圈内车厂都在投入巨资搞碳纤维复合质料车身。现在质料,碳纤维零件的布局计划,碳纤维零件加工工艺都有许多题目亟待办理,着实是没有精神在加工车间搞工业4.0。

在零部件制造环节,宾利的加工本领和质量都已经靠近极致,技能升级空间较小,但是在装配环节照旧有一些智能制造和工业4.0头脑的火花迸发出来的。

下面视频是宾利12缸发动机的装配线,是典范的单件小批量生产模式,装配过程复杂且根本是全手工,云云计划生产线很好地反映出老牌制造强国的柔性生产体系的计划思绪。

 

值得留意的是:

  1. 辅助装配本领

    通过公道的工装计划包管装配质量和工作服从。在产物计划时已经充实思量到装配要求如固定,定位,吊装等,即所谓的DFA头脑(Design For Assembly)。

    人机交互终端软件具体规定了操纵要求,可实现零件扫码,作业确认,质量追踪,及时监控等车间现场级信息集乐成能。通过信息化本领规范人的工具利用,零件选择和操纵流程,使人的不确定性对产物质量的影响降至最低。

  2. 装配站

    发动机的整个装配过程在一个AGV小车装配站上完成。AGV平台活动机动代替了生产线,装配站除了固定和翻转工件作用还配备零件缓冲库。每一个装配工位上配备信息交互终端,起到生产数据收罗及监控,电子看板和电子作业引导书的等作用。

    这种装配模式兼具工件移动和工位移动(如飞机和大型装备装配)两种典范装配模式的长处。AGV活动到某装配地区后,该地区内的“工位”是可以机动对主工件举行装配。

    个人判定:这种装配站计划在将来会成为主流,该计划是柔性装配的底子。下面视频为保时捷911发动机装配线,也是接纳这个思绪。

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由于保时捷是现在天下上唯一量产跑车,其产量比宾利大得多,因此在装配线规划时就充实思量了产能要求(宾利装配线在保时捷装配体系眼前简直就是渣,难怪工业4.0是德国人提出来的),比方在合盖时就接纳了呆板人装配。

在举行预装配后,主零件被安装到装配站上,确切地说应该叫智能托盘,该托盘沿传送带活动,而且具备前文宾利工作站的全部功能,该装配体系具有以下特色:

  1. 智能托盘体系

    由于托盘沿传送带固定线路活动,因此该体系是典范的流水线装配模式。托盘上除集成了工装夹具,用于固定和翻转工件以外,还具备Z向活动功能,便于差别阶段的装配操纵,同时可以将产物正确放置在检测装备上,检测完成后主动升起避让,整个装配和检测过程产物不脱离托盘,而托盘的信息体系记载整个装配过程。

  2. 信息交互体系

    对于离散制造而言,信息收罗不停是个难点。该方案将信息交互体系安装在托盘上,使得信息体系得以陪同产物从零件到成形的全过程。此时托盘(确切的说是夹具)已经不但单单是物的载体,它更是一个信息的载体和深入到现场层的辅助管理终端。

 

宾利发动机装配线的启示

  1. 备料方式:从看板管理到会合备料

    产物所需全部重要部件始终在一起运行,各个工作站的实行单元(人或呆板人)仅必要从指定物料托盘内取用精确的部件举行安装即可。如许,部件不必要配送到各装配站,装配站仅必要常备尺度件。如许计划便于会合主动配料,仅需对关键大型部件(重要是预装配零件如缸体,活塞,曲轴)举行工作站看板管理。

    这种零部件配送模式的利益是便于实现柔性和单件生产。也就是说即便前后两个产物型号规格完全差别,那么只要在会合备料环节不堕落误,在装配环节就不轻易出现张冠李戴征象。

    这种基于工装夹具和智能托盘的装配单位将会是将来柔性制造(装配)的发展方向。

  2. 人机体系:主动化不是智能制造的底子

    许多专家以为主动化是智能制造的条件条件,现实上并非云云(固然,假如资金有限应该先用呆板举行简朴作业,主动化装备对生产体系性能提拔结果要大于智能制造体系)。在宾利和保时捷的发动机装配体系中,人仅仅作为精确利用工具,精确选择零件,精确实行操纵规程的感知-实行体系而存在。现实上除了涂胶和缸体缸盖的紧固,复杂的装配过程无法也没须要通过呆板人或专机完成。

    在这里,人就是一台高精度可以完成复杂动作和判定的装备。只是人不如呆板稳固,因此要通过辅助工具包管装配精度,防止装配错误(比方用多个螺栓紧固法兰时,有的公司会要求装配工用标明序号的塑料片资助按照精确对角线次序紧固螺栓),通过数据收罗体系包管装配的零件是精确的,通过电子作业书包管操纵符合规程,通过认证反馈体系包管每一个环节都是可追溯的。

    因此,装配辅助终端产物将成为智能制造或工业4.0的根本装备

  3. 智能制造的底子条件:产物,工艺,流程

    假如说主动化不是智能制造的先决条件,那么什么样的企业才具备智能升级的条件呢?简朴说,这个企业要对本身的生产运营洞若观火。

    产物计划至少要实现数字化,至少要有产物BOM数据库和公道的尺度件和接口界说。工艺至少要清楚,作业引导书体例公道。具备以上两条才可以对产物零件计划和工艺举行梳理,通过尺度化,模块化计划,公道保持产物系列的多样性和零部件的通用性。把产物计划和工艺搞明确以后才涉及到流程梳理。行业性子差别,市场战略差别,产物布局差别因今生产现场的流程没有一个最优的尺度,更不大概套用国外履历(大概ERP项目可以套用发达国家现成的管理流程,但是智能制造项目绝无大概套用现成模板),只可以或许对现有流程举行界说,分析和再造。

    一个管理精彩的生产型企业很轻易上智能制造项目,一个管理杂乱的生产企业照旧先思量是否要战略转型吧。

  4. 明白智能制造:智能制造旨在辅助人而非替换人

    现阶段由于呆板人复杂装配难以实现,因此在许多环节人的作用是不可被替换的。在智能体系的计划过程中必须充实思量人的因素,通过产物和生产体系的鲁棒性计划使得人为因素无法对产物的终极质量产生影响。

    智能制造体系不是用呆板替换人,而是资助人轻松有用高质量地完成生产使命,说得极度一些,在智能制造体系里,即便让没颠末专业练习的工人乃至残疾人举行作业,产物质量和生产服从完全不会受影响。别的,许多传统工业工程方法也可以通过将人的动作尺度化,规范化,进而包管作业质量同时淘汰劳动强度,进步生产服从。

    在企业上智能制造项目时,临时难以用呆板实现的工序可以由人来完成,通过人机交互终端和辅助工具来资助操纵员举行生产作业。当呆板人或其他活动控制技能成熟后,再用专机或呆板人替换人,将信息交互终端直接对呆板下达作业指令。因此在智能制造升级过程中,许多技能门路和升级次序是必要细致考量的。


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