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中國航天科工三院159廠(chǎng)自主研發(fā)的自主可控增材制造智能生產(chǎn)線(xiàn)突破現有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，首次將智慧物流、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)融合運用，粉末供應、物料運輸及任務(wù)調度實(shí)現全流程自動(dòng)化，單機設備利用率與綜合產(chǎn)能大幅提升。
在原有的增材制造單機生產(chǎn)模式的基礎上，該生產(chǎn)線(xiàn)將5G網(wǎng)絡(luò )與數字孿生技術(shù)相結合，為后續建設“5G+增材制造”智能產(chǎn)線(xiàn)奠定堅實(shí)基礎。
邁向智能制造新高度
當前，隨著(zhù)航天產(chǎn)品應用的不斷深入，159廠(chǎng)將復雜結構件的規?；a(chǎn)提上日程。走進(jìn)159廠(chǎng)增材制造技術(shù)創(chuàng )新中心的生產(chǎn)車(chē)間，增材制造智能生產(chǎn)線(xiàn)上的4臺設備正在工作，技術(shù)負責人張文韜介紹，從運送產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)行制作，到最終生產(chǎn)出符合要求的成品，僅機械臂和這4臺設備就可以自主完成。
廠(chǎng)房大廳的墻上安裝著(zhù)一塊碩大的顯示屏，反映生產(chǎn)過(guò)程的數據實(shí)時(shí)跳動(dòng)，4臺設備的工作運行情況一目了然，機械臂在自動(dòng)上料、下料。
據介紹，增材制造技術(shù)與航天產(chǎn)品結合具有天然的應用優(yōu)勢，如結構功能設計一體化、零件結構拓撲優(yōu)化、提升設計自由度、提高材料利用率、減輕重量、降低制造成本等，原有的單機生產(chǎn)模式已不能完全滿(mǎn)足規?；膽梅?wù)需求。技術(shù)負責人謝林表示，該生產(chǎn)線(xiàn)突破現有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，結合增材制造工藝過(guò)程特點(diǎn)，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統、供粉系統、物流系統以及其余配套輔助系統進(jìn)行布局，有效節約設備資源和車(chē)間占地。
謝林表示，在傳統單機生產(chǎn)設備中，打印前的基板、缸體以及粉末材料準備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運輸等工序無(wú)法與設備打印同步進(jìn)行，會(huì )占用設備資源，影響生產(chǎn)進(jìn)度，造成平衡度較低、各工位負荷不均衡、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題。
針對這一痛點(diǎn)，159廠(chǎng)結合增材制造工藝過(guò)程特點(diǎn)，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統、供粉系統、物流系統以及其余配套輔助系統合理布局，提出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案，定制化研制連續生產(chǎn)的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)系統?！拔覀儸F在的生產(chǎn)場(chǎng)景需要較高的網(wǎng)絡(luò )寬帶、較低的網(wǎng)絡(luò )時(shí)延，5G網(wǎng)絡(luò )恰好滿(mǎn)足需求?！敝x林說(shuō)。
“以前天天跑生產(chǎn)線(xiàn)，查看生產(chǎn)進(jìn)度，搬運材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件?！睆埼捻w形容道，現在的智能化增材制造系統使員工從過(guò)去高強度的手工操作員轉型成為了“指揮員”和“監督員”。
5G，讓工廠(chǎng)更“聰明”“智能”
“我們現在的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)系統是運用5G技術(shù)，通過(guò)數字賦能實(shí)現的?！敝x林說(shuō)，159廠(chǎng)利用5G技術(shù)“大帶寬、低時(shí)延、高可靠”的特性，將“5G+工業(yè)互聯(lián)+增材制造”相結合，從而對增材制造生產(chǎn)過(guò)程中的各類(lèi)數據進(jìn)行快速采集、分析及應用，實(shí)現增材制造由傳統單機生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向轉變，提高增材制造的生產(chǎn)效率。
從生產(chǎn)看，工廠(chǎng)要變得更“聰明”、更“智能”，5G確實(shí)是個(gè)好幫手。比如，每臺設備通過(guò)5G技術(shù)實(shí)現互聯(lián)互通，后臺能夠對各類(lèi)數據進(jìn)行快速采集，實(shí)現增材制造由傳統單機生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向轉變，提高增材制造的生產(chǎn)效率。眼下應用5G技術(shù)的工廠(chǎng)不少，159廠(chǎng)有何特殊之處？謝林說(shuō)，“專(zhuān)網(wǎng)”是門(mén)道。159廠(chǎng)通過(guò)與聯(lián)通公司合作，搭建了一個(gè)邊緣云專(zhuān)屬服務(wù)器，將所有數據傳輸到服務(wù)器上，數據不出園區，就可實(shí)現所有生產(chǎn)設備互聯(lián)與控制，還能對信息安全進(jìn)行保護。
5G將生產(chǎn)數據與工廠(chǎng)內部系統對接，實(shí)時(shí)的生產(chǎn)產(chǎn)值和數據匯總進(jìn)行反饋，相關(guān)人員隨時(shí)可以了解設備產(chǎn)值、動(dòng)態(tài)，為159廠(chǎng)減員增效、提升品質(zhì)、降低成本、縮短周期帶來(lái)幫助。
“預計到年底，我們會(huì )打通物料、倉儲、調度，將熱處理等設備‘搬’進(jìn)車(chē)間，增材制造設備打印好的產(chǎn)品通過(guò)AGV小車(chē)運輸到下一道工序，相當于建立一個(gè)小型的智能工廠(chǎng)?！敝x林說(shuō)，測試后投入使用的AGV小車(chē)如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )一樣，可以連接所有的工位，把工廠(chǎng)內的自動(dòng)化孤島一個(gè)個(gè)都連起來(lái)。
對于159廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，基于5G工業(yè)互聯(lián)的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)首次將5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)進(jìn)行深度融合應用。未來(lái)，159廠(chǎng)將建立基于工業(yè)互聯(lián)的5G增材制造智能工廠(chǎng)，形成增材制造技術(shù)應用新模式和典型應用場(chǎng)景，使產(chǎn)線(xiàn)具備可復制、可推廣的條件。
在原有的增材制造單機生產(chǎn)模式的基礎上，該生產(chǎn)線(xiàn)將5G網(wǎng)絡(luò )與數字孿生技術(shù)相結合，為后續建設“5G+增材制造”智能產(chǎn)線(xiàn)奠定堅實(shí)基礎。
邁向智能制造新高度
當前，隨著(zhù)航天產(chǎn)品應用的不斷深入，159廠(chǎng)將復雜結構件的規?；a(chǎn)提上日程。走進(jìn)159廠(chǎng)增材制造技術(shù)創(chuàng )新中心的生產(chǎn)車(chē)間，增材制造智能生產(chǎn)線(xiàn)上的4臺設備正在工作，技術(shù)負責人張文韜介紹，從運送產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)行制作，到最終生產(chǎn)出符合要求的成品，僅機械臂和這4臺設備就可以自主完成。
廠(chǎng)房大廳的墻上安裝著(zhù)一塊碩大的顯示屏，反映生產(chǎn)過(guò)程的數據實(shí)時(shí)跳動(dòng)，4臺設備的工作運行情況一目了然，機械臂在自動(dòng)上料、下料。
據介紹，增材制造技術(shù)與航天產(chǎn)品結合具有天然的應用優(yōu)勢，如結構功能設計一體化、零件結構拓撲優(yōu)化、提升設計自由度、提高材料利用率、減輕重量、降低制造成本等，原有的單機生產(chǎn)模式已不能完全滿(mǎn)足規?；膽梅?wù)需求。技術(shù)負責人謝林表示，該生產(chǎn)線(xiàn)突破現有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，結合增材制造工藝過(guò)程特點(diǎn)，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統、供粉系統、物流系統以及其余配套輔助系統進(jìn)行布局，有效節約設備資源和車(chē)間占地。
△圖為工作人員進(jìn)行增材制造產(chǎn)線(xiàn)巡檢
謝林表示，在傳統單機生產(chǎn)設備中，打印前的基板、缸體以及粉末材料準備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運輸等工序無(wú)法與設備打印同步進(jìn)行，會(huì )占用設備資源，影響生產(chǎn)進(jìn)度，造成平衡度較低、各工位負荷不均衡、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題。
針對這一痛點(diǎn)，159廠(chǎng)結合增材制造工藝過(guò)程特點(diǎn)，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統、供粉系統、物流系統以及其余配套輔助系統合理布局，提出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案，定制化研制連續生產(chǎn)的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)系統?！拔覀儸F在的生產(chǎn)場(chǎng)景需要較高的網(wǎng)絡(luò )寬帶、較低的網(wǎng)絡(luò )時(shí)延，5G網(wǎng)絡(luò )恰好滿(mǎn)足需求?！敝x林說(shuō)。
“以前天天跑生產(chǎn)線(xiàn)，查看生產(chǎn)進(jìn)度，搬運材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件?！睆埼捻w形容道，現在的智能化增材制造系統使員工從過(guò)去高強度的手工操作員轉型成為了“指揮員”和“監督員”。
5G，讓工廠(chǎng)更“聰明”“智能”
“我們現在的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)系統是運用5G技術(shù)，通過(guò)數字賦能實(shí)現的?！敝x林說(shuō)，159廠(chǎng)利用5G技術(shù)“大帶寬、低時(shí)延、高可靠”的特性，將“5G+工業(yè)互聯(lián)+增材制造”相結合，從而對增材制造生產(chǎn)過(guò)程中的各類(lèi)數據進(jìn)行快速采集、分析及應用，實(shí)現增材制造由傳統單機生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向轉變，提高增材制造的生產(chǎn)效率。
從生產(chǎn)看，工廠(chǎng)要變得更“聰明”、更“智能”，5G確實(shí)是個(gè)好幫手。比如，每臺設備通過(guò)5G技術(shù)實(shí)現互聯(lián)互通，后臺能夠對各類(lèi)數據進(jìn)行快速采集，實(shí)現增材制造由傳統單機生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向轉變，提高增材制造的生產(chǎn)效率。眼下應用5G技術(shù)的工廠(chǎng)不少，159廠(chǎng)有何特殊之處？謝林說(shuō)，“專(zhuān)網(wǎng)”是門(mén)道。159廠(chǎng)通過(guò)與聯(lián)通公司合作，搭建了一個(gè)邊緣云專(zhuān)屬服務(wù)器，將所有數據傳輸到服務(wù)器上，數據不出園區，就可實(shí)現所有生產(chǎn)設備互聯(lián)與控制，還能對信息安全進(jìn)行保護。
△網(wǎng)絡(luò )化的3D打印生產(chǎn)線(xiàn)（來(lái)源：Grenzebach）
5G將生產(chǎn)數據與工廠(chǎng)內部系統對接，實(shí)時(shí)的生產(chǎn)產(chǎn)值和數據匯總進(jìn)行反饋，相關(guān)人員隨時(shí)可以了解設備產(chǎn)值、動(dòng)態(tài)，為159廠(chǎng)減員增效、提升品質(zhì)、降低成本、縮短周期帶來(lái)幫助。
“預計到年底，我們會(huì )打通物料、倉儲、調度，將熱處理等設備‘搬’進(jìn)車(chē)間，增材制造設備打印好的產(chǎn)品通過(guò)AGV小車(chē)運輸到下一道工序，相當于建立一個(gè)小型的智能工廠(chǎng)?！敝x林說(shuō)，測試后投入使用的AGV小車(chē)如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )一樣，可以連接所有的工位，把工廠(chǎng)內的自動(dòng)化孤島一個(gè)個(gè)都連起來(lái)。
對于159廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，基于5G工業(yè)互聯(lián)的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)首次將5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)進(jìn)行深度融合應用。未來(lái)，159廠(chǎng)將建立基于工業(yè)互聯(lián)的5G增材制造智能工廠(chǎng)，形成增材制造技術(shù)應用新模式和典型應用場(chǎng)景，使產(chǎn)線(xiàn)具備可復制、可推廣的條件。
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