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智能制造之数字车间实施
形状
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智能制造之数字车间实施将分为以下五个部分概述:

1.智能制造之数字车间的实际实现。

PLC智能制造数字化车间,基本实现了从管理、工艺研发、生产到厂内物流配送全过程的精益化、自动化、数字化,并具备初步的智能化水平,满足小批量、多批次实际生产要求。

整间车间的硬件包括:印刷电路板自动标码线;智慧型图书馆;SMT柔性生产线;THT选择波峰焊柔性生产线;FAT柔性装配测试生产线;线性控制台及智能监控看板;

本工场的软件构成包括:SCADA数据采集及综合监测系统;WMS仓储管理系统;MES生产执行系统;企业资源管理ERP系统;PDM数据管理系统。

2.工艺数据自动收集。

实现生产过程的数据采集是数字化车间最基本、最重要的工作。

为精确收集数据,可编程控制器系列每个产品都有自己的“身份证”。数字车间内,在整个生产过程中,不管是零部件、半成品还是待交货的产品,都有自己的编码,电路板安装到生产线后,可以全程自动地确定每一道工序;每一道生产流程,包括焊接、装配测试或物流包装等,所有过程数据和质量数据都记录在案,以便追溯和数字化集成;更重要的是,在柔性装配测试流水线上,根据订单信息,自动装配不同元件,生产出各种功能的产品,这一切都依赖于自动采集。

3.PCBA焊接线。

1)SMT工艺焊接;

SMT生产线主要包括:上板机、锡膏印刷机、SPI、贴片机、回流炉、AOI等自动化设备,通过PLC控制系统控制接合轨道,从而将线头上板、尾板收板进行人工操作。每个SMT线头上放置一个电子看板,显示当前的生产状况,如有异常(缺料等)则为红色,正常工作时为绿色。

在数字化车间设计中,SMT焊接工艺主要有以下几点改进:

添加各工序数据的采集:工艺信息、质量信息、产量信息;

手工扫描物料条码通过PDA,自动防呆防错,BOM自动核对;

自动化收集物料消耗和物料数据,自动计算设备OEE等KPI信息;

防呆、防错材料处理:锡膏、钢网、刮板;

制造工艺、履历可追溯,测试数据、设备状况可记录、追溯;

过程文件可以推送到每个工作位置。

2)THT工艺焊接。

热轧生产线包括上板机,人工插入区域,选择波峰焊接等。选择波峰焊能够实现通孔器件零缺陷焊接,解决THT工段的最大质量问题——连焊、漏焊、空焊,满足大热容电路板和小间距器件的焊接质量要求。

添加数据采集:工艺信息、质量信息、产量信息、生产过程及履历可追溯、测试数据、设备状态可记录、追溯;

过程文件可以推送到每个工作位置。

3)过程文件推送数据流。

图5显示了在ERP/MES/PDM/WMS/设备之间实时互连的数据流。

4.挠性流水线测试线。

可编程序控制器系列产品,在外观上大多有相似性,尺寸种类有限,其中包括产品外壳具有一定的特性,因此具有自动装配和柔性装配的可能性。因此使可编程控制器系列产品(PLC)生产线具有一个突出的特点:混线柔性生产,即一条生产线可以生产不同型号、不同品种的产品,最多可同时生产50多个产品。混线生产方式的优点是快速响应,灵活制造,通过生产控制,可实现小批量、多批的连续生产,从而使待售产品的数量最小化,极大地减少库存,规避货品积压问题。

并行线生产可以实现单件同时生产,满足个性化、定制化的生产要求。混线生产是一种柔性生产模式,自动化、信息化程度高、精益效果明显。

FAT自动生产线(柔性装配测试生产线)共设八个工站,除最终产品装箱环节外,其余装配与测试工站全部以自动化方式完成。整个生产线由两个六轴机械手、两个四轴机械手组成,三个高分辨率的工业视觉探测系统,2个激光雕刻机等关键运转设备,以及以PLC和运动控制器为核心构成的自动控制系统,自行开发高精度、多信号自适应切换的测试系统,以SCADA为基础的MES信息化系统。

弹性装配测试流水线,采用导轨传动。传输线的主要功能是在线体的各个工位之间传递产品,使整条线能够按照装配次序对模块上的部件进行组装,完成模块的全装配,测试,包装等工序。带标识的标准托盘,可放置于制半成品中,每一个半成品均可为同系列不同产品。每一次装上半成品的一条鱼经过一个特定地点时,都会识别出一条鱼的ID标签,系统将根据生产过程,根据产品的不同型号,自动完成相应的生产工序。

FAT装配测试生产线,配置了大量的传感器,能够精确地感知系统的工作情况,例如:上料机构的托盘位置、主传动链的位置和状态、机手的移动位置、产品反方向、门窗状态等。采用先进的工业视觉技术,实现柔性、混线生产,实现柔性生产线上的结件和方向识别、LED显示屏工作是否正常、外观质量的快速检测。

运用RFID技术、感知技术、机器人技术和工业视觉技术,结合自主产品PLC/MC运动控制系列控制器,对所采集的实时运行状态进行数据分析和推理,再通过内部算法,指挥生产系统(机械部件、伺服或步进机构、机器手等)执行决策,从而一定程度上实现了整条装配测试生产线的自动化决策,从而实现对整个装配测试生产线的自动感知、实时分析、自动决策等功能。

FAT生产线的生产节奏在15秒左右,单班产能达到2400片,比传统生产线提高400%。FAT生产线的最大特点除了实现高度自动化组装、测试、功能检测外,还实现了多种产品共线、柔性生产、混线生产、连续流生产、准时生产。

5.数字系统整合。

全数字化车间多个信息系统(ERP,PDM,MES/SCADA,WMS等)与自动化生产线实现数字化无缝集成,从研发到生产,从供应链到客户,实现数据自动、实时、准确地传递和集成,实现高效率和高质量的制造。

PLC制造数字化车间,经过“精益化、自动化、数字化、智能化”的智能制造一体化建设,覆盖了产品从研发设计到生产制造的全过程,优化了产品制造过程中的信息传递流程,实现了纵向ERP、PDM、MES、WMS、SCADA、PCBA柔性生产线、自动柔性装配测试生产线、物流控制系统等纵向层次的数字化信息集成,实现了制造决策、执行、控制等信息的闭环管理,提高了生产线的智能化水平,增强了生产过程的控制和优化能力,提高了产品的质量控制能力,及时发现和处理质量问题,避免了因质量问题而流入下道工序,最终提高了PLC系列产品的生产效率,缩短了制造周期,降低了生产成本,实现了多品种、小批量、多批次用户定制化生产。

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