智能制造系統(tǒng)

余輝   王彥金

（GONGKONG智能制造工作室  武漢  430074）

摘要：為了配合<輸配（變）電設(shè)備智能制造成套裝備>專項(xiàng)工作，本文利用實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），構(gòu)架一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)；介紹該系統(tǒng)的基本智能制造技術(shù)；最后給出一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)案例概貌。

關(guān)鍵詞：智能制造；智能制造技術(shù)；CVT電壓互感器；數(shù)字化車間；工業(yè)機(jī)器人

0  引言

1  輸配（變）電智能制造裝備專項(xiàng)要求

2   實(shí)用智能制造系統(tǒng)模式的框架結(jié)構(gòu)

3   智能制造系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)

4  實(shí)用智能制造系統(tǒng)生產(chǎn)安全機(jī)制

5    一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)概貌

6  結(jié)論

參考文獻(xiàn)

2015年5月

正文

摘要：為了配合<輸配（變）電設(shè)備智能制造成套裝備>專項(xiàng)工作，本文利用實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），構(gòu)架一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)；并介紹該系統(tǒng)的基本智能制造技術(shù)；最后給出一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)案例概貌。

關(guān)鍵詞：智能制造；智能制造技術(shù)；CVT電壓互感器；數(shù)字化車間；工業(yè)機(jī)器人

0  引言

當(dāng)今世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家的重型裝備制造業(yè)，在20世紀(jì)40～80年代，曾十分顯赫，但至今各國(guó)均以機(jī)械制造業(yè)為載體，逐漸步入以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為重心的后工業(yè)化社會(huì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，把重型機(jī)械制造業(yè)向“大制造業(yè)”方向發(fā)展，其涉及的概念和領(lǐng)域正逐漸發(fā)生著巨大的轉(zhuǎn)變和整合^[4]。

國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、工業(yè)和信息化部決定2011年開始組織實(shí)施智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)， <輸配（變）電設(shè)備智能制造成套裝備>專項(xiàng)列入2014年實(shí)施智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)^[1-3]。

本文根據(jù)輸配（變）電設(shè)備的生產(chǎn)現(xiàn)狀，依照智能制造專項(xiàng)的要求；利用實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual InstrumentEngineering Workbench），構(gòu)架一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)；并介紹該系統(tǒng)的基本智能制造的技術(shù)^[4]；最后給出一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)案例概貌。

1  輸配（變）電智能制造裝備專項(xiàng)要求

1.1 輸配（變）電設(shè)備智能制造成套裝備/數(shù)字化車間

針對(duì)國(guó)家1000 千伏特高壓交流、以及500 千伏及以上高壓、特高壓互感器制造，建立覆蓋設(shè)計(jì)、加工（處理）、裝配、檢測(cè)、質(zhì)控、物流、服務(wù)等環(huán)節(jié)的輸配（變）電設(shè)備智能制造成套裝備/數(shù)字化車間，同時(shí)，建設(shè)精益生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、精益、柔性生產(chǎn)。提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性、減少生產(chǎn)人員、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短交貨周期。

1.2 可實(shí)施的智能制造技術(shù)參數(shù)

高壓互感器制造成套裝備/數(shù)字化車間：關(guān)鍵設(shè)備數(shù)控化率80%，具有虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝模擬與優(yōu)化仿真功能，被制造的關(guān)鍵部件或產(chǎn)品質(zhì)量100%可追溯，技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間縮短30%，生產(chǎn)效率提高40%，能耗降低10%，交貨周期縮短20%。

互感器制造成套裝備/數(shù)字化車間：裝配間潔凈度不低于10萬級(jí)，關(guān)鍵設(shè)備數(shù)控化率70%，生產(chǎn)效率提高40%，生產(chǎn)人員減少20%，能耗降低10%，交貨周期縮短30%，被制造的產(chǎn)品及關(guān)鍵部件質(zhì)量100%可追溯。

1.3 可實(shí)施的智能制造智能功能和關(guān)鍵智能測(cè)控部件

智能功能：數(shù)字化虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)，基于工藝優(yōu)化與仿真加工系統(tǒng)，三維可視化裝配，物流自動(dòng)化輸送與存儲(chǔ)，自動(dòng)上下料，柔性生產(chǎn)，工裝自動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)分揀，在線智能檢測(cè)，生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)備故障診斷與預(yù)警，生產(chǎn)精益管理，產(chǎn)品運(yùn)行在線診斷。

關(guān)鍵智能測(cè)控部件：傳感器、專用控制系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)引小車、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、機(jī)器人、專用檢測(cè)設(shè)備、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、機(jī)器視覺檢測(cè)裝置。

1.4  典型CVT互感器生產(chǎn)廠

典型CVT互感器生產(chǎn)廠的現(xiàn)狀，如下圖1所示。

圖1  典型CVT互感器生產(chǎn)廠的現(xiàn)狀

工廠需增加紅字指示部件后，基本具備實(shí)現(xiàn)智能制造的條件。

2 實(shí)用智能制造系統(tǒng)模式的框架結(jié)構(gòu)

CVT互感器生產(chǎn)廠智能制造系統(tǒng)是一個(gè)多智能體分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分成四個(gè)部分:中心層、管理層、計(jì)劃層和生產(chǎn)層。其智能制造系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

符號(hào)說明：硬件部分（由左到右）

中心層——中心辦公室。

管理層——體系、數(shù)據(jù)庫(kù)和決策機(jī)構(gòu)。

計(jì)劃層——生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備儀器、控制、測(cè)量和質(zhì)檢。

生產(chǎn)層——工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控、電動(dòng)平板車、數(shù)采、電磁單元、康耐視和局部網(wǎng)。

軟件部分（由左到右）與硬件部分相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序和各種系統(tǒng)。

圖2  智能制造系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)層（工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控、電動(dòng)平板車、數(shù)采、電磁單元、康耐視和局部網(wǎng)）中，全硬件選用貨架產(chǎn)品；其軟件與Lab VIEW 8.6方便鏈接。

3   智能制造系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)

3.1 實(shí)用智能制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)

實(shí)用智能制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的原理如圖3所示

圖3   智能制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的原理

3.2 實(shí)用智能制造系統(tǒng)的云技術(shù)框架結(jié)構(gòu)

智能制造系統(tǒng)的云文件(圖片) 的生成、傳送、存儲(chǔ)和顯示如圖4所示。

圖4  實(shí)用智能制造系統(tǒng)的云技術(shù)框架結(jié)構(gòu)

4  實(shí)用智能制造系統(tǒng)生產(chǎn)安全機(jī)制

加強(qiáng)安全生產(chǎn)，防止職業(yè)危害是國(guó)家的一項(xiàng)基本政策，是發(fā)展社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的重要條件，是企業(yè)管理的一項(xiàng)基本原則，具有重要的意義。除了采用先進(jìn)的安全監(jiān)督設(shè)備、冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)和智能機(jī)器人外；還有一套完整的安全處理機(jī)制。如下圖5所示

圖5    完整的安全處理機(jī)制。

5 一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)概貌

一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)為一站式智能制造服務(wù)系統(tǒng)。CVT互感器由工廠，經(jīng)物業(yè)，直送智能化變電站；CVT互感器在智能化變電站的運(yùn)行狀況，返回到中心并顯示于電子屏。

圖中說明：紅線—互聯(lián)網(wǎng)；藍(lán)線—互聯(lián)網(wǎng)。

圖中符號(hào)由上至下，由左至右；分別為：

第一排：物業(yè)、上級(jí)、電子屏、中心

第二排：供應(yīng)商、互聯(lián)網(wǎng)、無線局部網(wǎng)、中心

第三排：電磁單元車間、電動(dòng)平板車、智能機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人和CVT車間。

紅線箭頭指的終端為各種功能的終端。

藍(lán)色線箭頭指為<< span="">康耐視視覺系統(tǒng)>終端。

圖6  一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)概貌

6 結(jié)論

1. 利用實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），構(gòu)架一個(gè)可實(shí)施的智能制造系統(tǒng)；能方便快捷的設(shè)計(jì)CVT互感器的智能制造系統(tǒng)。

2.本文設(shè)計(jì)的CVT互感器的智能制造系統(tǒng)，基本滿足2015年智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)的要求。

3. CVT互感器的電磁單元智能制造系統(tǒng)有待下一步研發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 工業(yè)和信息化部關(guān)于《2015年智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》

[2] 工業(yè)和信息化部 啟動(dòng)2015年智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)

[3] 工業(yè)和信息化部關(guān)于開展2015年智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)的通知.pdf

[4] 王彥金. 等 智能制造咨詢服務(wù)項(xiàng)目一覽表：中國(guó)工控網(wǎng)論壇,2015.

作者簡(jiǎn)介

余輝，工程師，從事水利水電行業(yè)自動(dòng)化控制。

王彥金，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事電力設(shè)備質(zhì)檢工作和試驗(yàn)儀的研制，現(xiàn)任gongkong認(rèn)證專

家，從事《智能制造論壇》服務(wù)平臺(tái)工作。