智慧工廠無人車間在制造業(yè)中具有重大意義，它能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)全過程的無人工參與，提高生產(chǎn)效率，降低人力和能源成本。
智慧工廠無人車間建設(shè)的要點(diǎn)
1、智能廠房的設(shè)計(jì)
智能廠房的設(shè)計(jì)是無人車間建設(shè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可通過人臉識(shí)別等技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別不同的人員和物體，一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況便即刻發(fā)出警報(bào)。智能采光與照明系統(tǒng)可依據(jù)工廠內(nèi)的光線強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)控照明，從而降低能源消耗。通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)則能確保廠房?jī)?nèi)空氣順暢流通，為員工和設(shè)備營造適宜的工作環(huán)境。
采用數(shù)字化制造仿真軟件對(duì)設(shè)備布局和產(chǎn)線布置進(jìn)行仿真分析，可以優(yōu)化空間利用，縮減人員移動(dòng)以及物料搬運(yùn)距離。例如，在廠房設(shè)計(jì)階段，依據(jù)工業(yè)工程原理，對(duì)工作分區(qū)進(jìn)行合理規(guī)劃，像加工、裝配、檢驗(yàn)等區(qū)域應(yīng)明確劃分，以提高工作效率。同時(shí)，還需考慮降低噪音的方法，以便于設(shè)備靈活調(diào)整布局。對(duì)于多層廠房而言，要妥善規(guī)劃物流輸送方式。
2、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)無人車間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。構(gòu)建工廠網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)意義重大。通信方式可選用有線或無線，通信協(xié)議與接口方式需建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。這樣，企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與傳輸，為生產(chǎn)決策提供依據(jù)。通過設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、加工精度等數(shù)據(jù)，分析設(shè)備的性能與效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)也為實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)控(DNC)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，提升生產(chǎn)的協(xié)同性與效率。
3、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和管理
在生產(chǎn)進(jìn)程中，會(huì)產(chǎn)生出大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括制造、質(zhì)量、倉儲(chǔ)、物流、設(shè)計(jì)、工藝以及人員等方面的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的一致性與準(zhǔn)確性至關(guān)重要，企業(yè)務(wù)必要建立起數(shù)據(jù)管理規(guī)范，以確保數(shù)據(jù)的可靠性。
采集方式需根據(jù)數(shù)據(jù)的頻率要求加以確定。對(duì)于高頻率采集的數(shù)據(jù)，應(yīng)從設(shè)備控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集。同時(shí)，要預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范，以及SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行充分考慮。必要時(shí)，可建立專門的數(shù)據(jù)管理部門，明確數(shù)據(jù)管理的原則和方法，協(xié)調(diào)執(zhí)行過程中出現(xiàn)的問題，定期檢查落實(shí)數(shù)據(jù)管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、流程和執(zhí)行情況。
4、智能產(chǎn)線規(guī)劃
智能產(chǎn)線的功能強(qiáng)大，例如電子看板可顯示實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)，具備防錯(cuò)功能。通過安燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工序間的協(xié)作;能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式。
企業(yè)需依據(jù)生產(chǎn)線所要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能以及生產(chǎn)節(jié)拍，運(yùn)用價(jià)值流圖等方法科學(xué)規(guī)劃智能產(chǎn)線。在規(guī)劃進(jìn)程中，要考量如何節(jié)省空間、減少人員無效動(dòng)作，提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量。舉例，可以采用U型生產(chǎn)線和組裝線，構(gòu)建智能制造單元，推進(jìn)精益生產(chǎn)。
5、工廠智能物流
工廠智能物流在無人車間中同樣重要。減少無效的物料搬運(yùn)可以提高生產(chǎn)效率并降低成本。例如，在離散制造企業(yè)中，可以在裝配車間建立集中揀貨區(qū)，根據(jù)客戶訂單集中配貨，借助DPS(Digital Picking System)方式快速揀貨，再配送到裝配線，消除線邊倉。
在物流傳遞方式上，可采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機(jī)器人、桁架式機(jī)械手、AGV、RGV或者懸掛式輸送鏈等形式。立體倉庫和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用同樣能提高物流效率，企業(yè)在規(guī)劃智慧工廠時(shí)需進(jìn)行系統(tǒng)分析。
6、生產(chǎn)質(zhì)量管理
質(zhì)量保證體系與質(zhì)量控制活動(dòng)需在生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，統(tǒng)一規(guī)劃并同步實(shí)施。
質(zhì)量控制應(yīng)嵌入生產(chǎn)主流程，如將檢驗(yàn)、試驗(yàn)在生產(chǎn)訂單中作為工序或工步進(jìn)行處理，使質(zhì)量控制的流程、表單、數(shù)據(jù)與生產(chǎn)訂單相互關(guān)聯(lián)、穿透。
7、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)
MES是面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，上與ERP系統(tǒng)相連，下與現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測(cè)儀器、PLC程控器等設(shè)備相接。
MES的目的在于強(qiáng)化生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行功能，及時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，并實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)進(jìn)展情況。面向生產(chǎn)一線工人，它提供指令和標(biāo)準(zhǔn)，并記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)。面向班組，可發(fā)揮基層班組長(zhǎng)的管理效能。面向一線生產(chǎn)保障人員，能夠確保生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)需求得到滿足。為了提高產(chǎn)品準(zhǔn)時(shí)交付率、提升設(shè)備效能以及減少等待時(shí)間，MES系統(tǒng)需導(dǎo)入生產(chǎn)作業(yè)排程功能，為生產(chǎn)計(jì)劃安排和生產(chǎn)調(diào)度提供輔助工具，從而提升計(jì)劃的準(zhǔn)確性。
智慧工廠無人車間已成為制造業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)，將在生產(chǎn)制造中發(fā)揮越來越重要的作用，成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。
