軍工領域智能車間的分類與要素

近年來，在新一輪的工業革命與智能制造的背景下，業內出一批智能制造先進實踐案例，對國防科技工業具有一定的借鑒意義。離散制造行業的智能制造。小批量的特點，圍繞客戶對產品個性化定制日益強烈的需求，以軍工領域智能車間為樣板，通過建設自動化的制造設備、數字化的研發與運營管理、敏捷化的物流配送和基于物聯網的車間網絡，實現了混流生產與個性化產品制造的生產模式。制造過程數控化率達到91％，生產效率提高了35％，產品研制周期縮短了52％。 新技術推動導彈生產線智能化改造。為構建導彈制造“小批量、多品種、高精度”的智造體系，從導彈研制虛擬化設計、機器人標準化裝配、增材制造技術、自動化物流運輸、信啟、數據系統管理等方面大量引入新思路和新技術，建設了導彈自動裝配機器人生產線，有效提升了裝配過程的精確性、靈活性以及生產效率。工業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4．0概念的數字化工廠。工廠貫徹精益制造理念，逐步通過全集成自動化以及數字化研發與制造系統建設，打通縱向與端到端的集成，以實現全流程高效的數字化、自動化運行。 總之，智能制造在不同行業具有各自的發展方向和特點。與其他行業領域相比，國防科技：工業灑蓋了核工業、航空、航天、兵器、船舶、電子等主要行業，具有多品種、小批量、長周期、變狀態、高塤量、強安全復雜產品集成制造的特點，需要在設計制造兩元體制、配套巨級多、產品加工制造過程復雜等多約束條件下，統籌土地、設備、：工藝、人員、產品等生產要素，將自動化、數字化、網絡化、智能化技術融合應用，尋求質量與效率**，探索內涵式發展的道路。因此，研究軍工智能車間分類和構成要素，探索具有軍工特色的智能制造發展路線具有重要意義。 行業分類 一級分類 二級分類 典型工業描述 典型產品 流程行業 化工 火工品制備 火炸藥、火工品、推進劑等 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 結構類產品加工 4 切肖《加工 大型結構件數控機加工，超精密機加 各類結構件等 5 成型加工 大型結構件鑄造、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 構件熱處理 結構件等 8 復合材料成型 樹脂基、碳/碳復合材料成型 固體發動機殼體、天線罩等 結構類產品裝配 9 定位裝配 特大型產品，單件/小批量生產 空間站、戰略導彈、艦艇等 10 柔性脈動裝配 大中型產品，多品種、小批量 飛機、導彈、車輛火炮、軍用發動機、魚水雷、大型雷達等 1 1 節拍裝配 小型產品，多品種、小批量 光電吊艙、變速箱、伺報機構、閥門等 12 流水線裝配 大批量生產 輕武器、槍炮彈等 電子類產品 13 芯片制造 品圓制造、芯片構建、光刻、封裝 芯片類 14 微組裝 LTCC,貼片鍵合 微系統、MEMS等 巧 電子裝聯 基板、SMT、THT、PCBA 印制板等 軍工智能車間的概念和主要特征 車間是企業在生產過程中完成一組工序或單獨生產一種產品的單位，車間內的活動具有典型的工藝專業相關性。智能車間是智能制造的子集，是以生產車間為載體，以關鍵制造環節智能化為核心，以自動化、數字化、網絡化、智能化為特征，利用物聯傳感技術、網絡技術、自動化技術、人工智能技術等，推動生產系統向信啟、深度自感知、智能優化自決策、精準控制自執行方向優化，從而推動生產模式向精益化內涵式發展轉變，最終實現縮短生產制造周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗、保障安全生產等目標。 與傳統制造車間相比，智能車間具有諸多典型特征：自動化——實現生產過程中的物流、生產、檢測自動無人化；數字化——制造信息轉化為可度量的數字、數據和模型，包括產品的數字化模型、工藝流程模型、工廠運行模型、環境模型等；網絡化——制造信息系統、制造設備、傳感器等之間的標準化數據傳輸，實現數據流的無縫集成；智能化——以效率和質量為目標，將車間制造相關工藝、設備、物流、計劃、執行等多業務集成，利用智能算法、大數據分析、人工智能等新一代信息技術，進而解決制造系統中各種極其復雜的優化決策問題，如生產過程的調度、設各預測性維護、生產經營決策等。 1-1Z522154329E7 (1)_副本.jpg 自動化 數字化 網絡化 智能化 基礎階段 高級階段 基礎階段 高級階段 基礎階段 高級階段 基礎階段 高級階段 化工類 過程自動化控制 自動物流 自動在線檢測 分布式控制系統 生產管理系統資產管理系統車間工藝仿真 過程數據采集 傳感互聯工業網絡安全能源及環境監 在線優化 先進控制算法 結構加工類 數控化設備 自動柔性物流自動倉儲 生產管理系統數采系統 工藝設計管理車間工藝仿真 虛擬現實輔助系統 物料識別 設備互聯工具識別工業網絡安全能源及環境監 丿量趨勢分析 智能計劃調度預測性維護生產管理決支持 口構配 定位裝配 自動化裝配工具 自動物流配送自動倉儲 生產管理系統 工藝設計管理供應鏈計劃車間工藝仿真 虛擬現實輔助系統 物料識別 設備互聯工具識別 工業網絡安全源及環境監控 丿、量趨勢分析 智能計劃調度預測性維護生產管理決策支持 柔性 動裝配 自動化裝配工具 自動物流自動檢測 節拍裝配 自動化裝配自動物流自動倉儲 全自動裝配自動在線檢測 流水裝配 自動物流自動倉儲在線檢測 全自動裝配自動在線檢測 電子類 自動加工自動物流 全自動生產自動檢測 生產管理系統數采系統 工藝設計管理車間工藝仿真 虛擬現實輔助系統 物料識別 設備互聯工具識別 能源及環境監 丿、量趨勢分析 智能計劃調度預測性維護生產管理決策支持 歐贊智能科技(蘇州)有限公司,毫米波雷達全自動組裝線.jpg 智能車間分類與要素 借鑒國內外智能制造的相關經驗，結合國防科技工業裝備產品的制造工藝特點，總體上分為流程行業和離散制造行業。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分類，按照國防科技工業的典型化工產品細化為火工品、復合材料、核化工3個智能車間小類，典型產品如火工品、碳纖維、核燃料元『牛等；二是結構產品加工類：結構產品加工屬于離散制造行業機械加工類，按照產品加工典型工藝過程，可細分為切削加工、成型加工、焊接加工、熱表工藝、復合材料成型5種智能車間小類，典型產品如殼體、箱體熹三是結構產品裝配類結構產品裝配屬于離散制造行業，按照裝配產品的尺寸、種類、批量、裝配工藝性進行細分，包括定位裝配、柔性脈動裝配、節拍裝配和流水線裝配4類不同的裝配智能車間模式；四是電子產品制造類：按照軍工電子產品的制造層級，可分為芯片制造、微組裝、電子裝聯3個智能車間小類，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現程度，圍繞各類型軍工智能車間的典型特征，可將其發展階段劃分為基礎階段和高級階段。基礎階段——企業關鍵生產環節引入自動化生產設備，初步形成自動化生產體系；完成生產設備數據采集聯網；建設制造數字化信息系統；開始對生產數據進行初步應用。高級階段——企業以適度的自動化為基礎，拓展數字化、網絡化和智能化的技術應用，實現制造全過程的信息深度自感知、精準控制自執行、智能優化自決策。從智能車間的分類、典型特征和發展階段三個維度，可以提出軍工智能車間的主要構成要素。 軍工智能車間建設 智能制造既是技術，又是系統，也是模式，不同的人和企業對軍工智能車間的理解和關注點都存在差異。智能車間的目標是實現高效率、高質量的制造，無論是信息化、自動化或智能化技術的應用，都應該服從這些目標。企業在規劃建設智能車間時，必須符合行業實際并結合自身的發展階段，找準建設目標和方向，量體裁衣，合理規劃，分階段推進。企業在開展智能車間建設和應用中，生產模式是靈魂、工藝優化是前提、系統集成是核心、智能裝備是基礎、信息系統是手段、信息安全是保證。 軍用器械裝配自動化.jpg 在軍工智能車間規劃建設過程中，還應注意：一是企業在開展智能車間規劃時，要把效率和質量目標與生產制造模式變革和工藝優化有機結合，通過模式變革和工藝優化支撐目標的實現。二是在智能車間項目的實施過程中，要將工藝、設備、物流、計劃、執行等多項業務通過網絡系統、信息系統和控制系統集成，宴現效率和質量目標的落地。三是軍工智能制造對保密和安全提出了嚴格的要求，需要妥善解決智能車間建設中的保密和安全問題，如在工控網與國密網之間制造數據的交互問題、智能裝備的防爆問題等。四是智能車間建設要落實企業的主體責任，政府更好發揮引導作用。由于智能車間的建設關系到企業變革、生產與管理流程優化、資源配置方式等多種因素，企業要主動作為、提高認識、加強組織領導和投入。