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工艺改进是智能制造最需要补的课!
来源:树根互联2020.08.18

在工厂的生产全流程相关业务中,工艺工作处于基础与先导地位。如果说设备是工厂的肌肉,传感器和网络是工厂的神经,那么工艺则是工厂的灵魂。因此,改进工艺工作势在必行。

首先,工艺工作的改进要从精益优化现有工艺开始,实行工艺标准化,推广工艺精益化,研究工艺稳健化。无论是传统生产方式还是工业4.0环境下的智能工厂,都需要有精益稳定的制造工艺,这也是解决我们目前效率和质量问题的根本途径。

 

所谓智能工厂的“智能”是技术人员将一系列的判断因素、思考逻辑,根据具体的业务流程进行提炼而形成的,与人类的智能不可相提并论。因此,其对制造工艺的要求比传统的生产方式要高很多,不完善的工艺在目前的状况下只会导致我们的生产效率低下、产品质量不稳定,但在工业4.0环境下,不稳定的工艺规程则会出现预测外错误,使智能工厂终止运行,造成重大损失。

 

第二,为使工艺精益稳健,我们不能再使用依靠实际生产进行的验证方式,而要引入工业4.0的一个重要概念-数字孪生(Digital Twin),就是将现实中的环境与状态,在虚拟的数字空间中模拟出来,创造一个与真实工厂一模一样的虚拟数字工厂,虚拟现实环境,对工艺、流程、规划等进行验证、反馈和完善。无论是加工过程中的细节还是宏观工艺布局规划的运行情况,都可以在虚拟的数字工厂中进行验证测试,这将极大地提高工作的成熟度,节省大量的时间与资源。

我们在工艺中如铸造、焊接、钣金、机械加工等专业,已经开始采用模拟仿真,但目前使用范围较小,规范性也不够,此后应制定详细计划,建立好模拟仿真环境,拓展模拟仿真领域,使模拟仿真真正起到效果,逐步实现全环境的实时模拟。

 

第三,要转变工艺思想。一切变革最开始都是源于思想的转变,传统工艺员的主要工作是编制单一流程的工艺规程,在未来,工艺技术人员的主要工作将是提炼工艺思考逻辑,不断地补充、完善、优化庞大的工艺数据库,维护工艺知识数据,而实际的工艺设计工作将可能由计算机来完成。

 

工艺规程也将不再是单一流程的形式,而是多流程离散型的工艺流程,在保证产品质量的情况下,使工艺路线尽可能地灵活,以便为智能工厂的决策系统提供尽可能多的选择,通过统筹分析各影响因素,安排最优的路线。

 

不合时宜的传统工艺思想也要摒除,最典型的是装夹找正和入体公差的标注习惯

 

在目前的生产过程中,机床上的装夹找正浪费了大量的机床工作时间,严重影响了生产效率。由于机械加工精度的不断提高和机床功能的增多,装夹找正问题已经可以通过精密定位夹具和机床的自找正功能实现。

 

入体公差的标注习惯则是因为过去以普通机床加工为主,为了降低人为加工超差概率,提高产品合格率而采取的手段,这使得产品的实际加工尺寸偏离了正态分布,不利于保证批量产品的质量稳定性。

 

目前数控加工设备已大范围应用,加工精度较以前也大为提高,不必再要求工艺尺寸采用入体公差标注。

 

第四,研究机器人和快换夹具的应用。工业4.0要实现的智能化并不是要取代人,智能工厂并不是无人工厂,而是为了使人和机器更好地配合,实现更高的劳动生产率。

 

为此,在智能工厂中,要努力消除人的不稳定因素。根据制造业目前的状况想要实现高度的无人自动化生产,既不现实,也不经济,在适合的环节引入机器人,是提高稳定性和效率最好的选择。机器人与快换夹具的配合使用,可以适应多品种少批量的生产,在保证柔性的情况下提高生产效率与稳定性。

 

第五,对现有的各工艺信息系统进行集成,实现单一数据源,保证互联互通。实现所有业务在统一平台下的运作是工业4.0的重要目标之一,此前我们在信息化建设方面投入了很多资源,尤其是工艺信息化,在各项业务中,工艺信息化的水平是比较高的,但现有的信息化建设缺乏整体的统筹策划,各信息系统相对独立,没有共享信息资源,形成了一个个信息孤岛,对于提升整体业务效率造成了很大障碍。因此,现在需要我们站在公司整体的层面,对工艺信息系统进行统一平台的集成工作,将信息化系统的作用真正发挥出来。

 

在实现工业4.0的道路上,我们要走的路还很长,要补的课还很多,但这些都不是问题,只要我们抓住机遇,制定切实可行的计划,一步一个脚印地前进,在这一过程中我们就可以提高自己,这样工业4.0也会离我们越来越近。

 

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