數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線探析

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摘要：該文闡述數(shù)字化系統(tǒng)集多種先進、智能技術(shù)于一身，為數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線效率、質(zhì)量提升做以支撐，從本質(zhì)層面緩解勞動力超負荷現(xiàn)象?；诖?，數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線正式運行中，積極將數(shù)字化系統(tǒng)引入，發(fā)揮各類技術(shù)的優(yōu)勢和作用，從本質(zhì)層面提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化系統(tǒng)；數(shù)控設(shè)備；自動化生產(chǎn)線；應(yīng)用；趨勢

伴隨經(jīng)濟高速發(fā)展，我國進入新發(fā)展階段，各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、智能化，并在經(jīng)濟建設(shè)過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)具有一定的風險，對其積極做好監(jiān)測和安全管理十分關(guān)鍵，直接決定整個生產(chǎn)線運行成效，為保證整個運行可靠、安全，需積極掌握其生產(chǎn)的基本要求，主要包含以下幾方面。

1數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)的基本要求

第一，保證充足強度。為促使整個數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線持續(xù)性運行，應(yīng)促使各機械零部件具有較強的強度，要求初期設(shè)計和制作單位嚴格把控質(zhì)量關(guān)，從源頭消除各類安全隱患，禁止質(zhì)量不達標的產(chǎn)品；第二，安全保護裝置可靠。隨著數(shù)字化系統(tǒng)持續(xù)性發(fā)展，數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)效率、質(zhì)量更高，不斷引入數(shù)字化控制、信號報警等方法，促使設(shè)備和機械工作產(chǎn)生異常狀況，自動、精準進行報警做以警示，促使自動化生產(chǎn)線工作安全、可靠；第三，全自動上下料機器人需不斷調(diào)節(jié)。數(shù)控設(shè)備自動化加工生產(chǎn)過程中，要求需對整個生產(chǎn)流水線進行檢測，優(yōu)化和調(diào)節(jié)其各類指標特定數(shù)值，精準詳細做好各類機器設(shè)備運行狀況質(zhì)量動態(tài)化追蹤。

2數(shù)字化系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

數(shù)字化系統(tǒng)主要以數(shù)字化技術(shù)為核心演變，將數(shù)字化系統(tǒng)用于設(shè)備控制中，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線工作效率、質(zhì)量顯著提升，對整個產(chǎn)品加工精度更高效把控。數(shù)字化系統(tǒng)用于數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中，有助于對整個設(shè)備做好把控，發(fā)揮多方面的優(yōu)勢，體現(xiàn)在以下幾方面。

2.1獲取可靠的數(shù)據(jù)信息

生產(chǎn)線操作人員、維護人員和生產(chǎn)負責人對整個生產(chǎn)線工作效率至關(guān)重要，若缺少相應(yīng)的信息，無法保證自動化生產(chǎn)線高效化運行。數(shù)字化系統(tǒng)可發(fā)揮各類數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)整個數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)線相關(guān)信息自動化采集，促使保證數(shù)據(jù)獲取更具可靠性及完整性。數(shù)字化系統(tǒng)可從設(shè)備整個運行相關(guān)信息收集和整合，將其摘要：該文闡述數(shù)字化系統(tǒng)集多種先進、智能技術(shù)于一身，為數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線效率、質(zhì)量提升做以支撐，從本質(zhì)動態(tài)化傳輸至移動設(shè)備、企業(yè)軟件內(nèi)，為整個自動化生產(chǎn)線順利工作提供數(shù)據(jù)支撐[1]。

2.2提高生產(chǎn)力

整體設(shè)備工作效率作為判定自動化生產(chǎn)線工作的重要指標，其積極結(jié)合停機時間、生產(chǎn)力和質(zhì)量，數(shù)字化系統(tǒng)促使整個數(shù)控設(shè)備工作效率更具經(jīng)濟性和可操作性，生產(chǎn)力大幅度提升，緩解各類人工工作體量。

2.3降低運營成本

部分集齊和生產(chǎn)流程均需重新訂購原材料，若原材料消耗完，無法持續(xù)性進行生產(chǎn)，選取數(shù)字化系統(tǒng)可自動化重新訂購可保證原材料處于隨時可用狀態(tài)，且無需消耗較高的現(xiàn)場成本或加急費用支出，顯著降低整個數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線工作費用。長周期實現(xiàn)重復(fù)性工作，提高生產(chǎn)效率，減少人為因素帶來的影響，降低生產(chǎn)中成本支出，提高產(chǎn)品自身實際產(chǎn)量及質(zhì)量。

3數(shù)字化系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

3.1數(shù)字化系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用原則

數(shù)字化系統(tǒng)用于數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中，是實現(xiàn)高效、安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，為保證其實際應(yīng)用成效較佳，需始終堅持基本應(yīng)用原則，主要涵蓋以下幾方面：①滿足多層次人員需求。整個企業(yè)實際生產(chǎn)、管理過程中要求多個人員做好協(xié)調(diào)配合，保證數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線有效實施，最大限度應(yīng)用數(shù)字化系統(tǒng)，符合管理人員綜合性基本要求，保證正式操作過程中多元化要求均被滿足；②安全第一。安全始終作為整個自動化生產(chǎn)線的基礎(chǔ)和前提，數(shù)控設(shè)備實際生產(chǎn)過程中，安全與整個企業(yè)生存和發(fā)展息息相關(guān)，數(shù)字化系統(tǒng)用于數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中，生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集需滿足指標和生產(chǎn)控制系統(tǒng)安全、可靠運行。

3.2數(shù)字化系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中的相關(guān)應(yīng)用

3.2.1生產(chǎn)設(shè)備控制

數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，積極引入數(shù)字化系統(tǒng)有助于對整個生產(chǎn)設(shè)備進行統(tǒng)一化監(jiān)控，對數(shù)控設(shè)備進行實時監(jiān)控，有助于及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)異常狀況，及時采取有效的措施加以解決。現(xiàn)場人員可積極利用計算機最終數(shù)據(jù)的結(jié)果，對現(xiàn)場數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線工作狀況進行綜合性分析，保證現(xiàn)場生產(chǎn)工作高效化運行。隨著數(shù)字化系統(tǒng)持續(xù)性發(fā)展和優(yōu)化，數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線向更高層次發(fā)展，數(shù)控設(shè)備數(shù)量顯著增加，且各設(shè)備間形成較佳的配合，方可獲取較佳的應(yīng)用成效。由于數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行過程中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，應(yīng)對其進行實時監(jiān)控，動態(tài)化發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部形成的故障，避免對整個自動化生產(chǎn)過程穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生影響，增加各類生產(chǎn)事故發(fā)生的風險。數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行中，其包含多個變化的外界環(huán)境因子，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加整個設(shè)備產(chǎn)生故障風險，需積極選用數(shù)字化系統(tǒng)對數(shù)控設(shè)備實現(xiàn)精細化、動態(tài)化控制，保證設(shè)備生產(chǎn)處于可控化，實現(xiàn)較佳的生產(chǎn)成效，保證整個生產(chǎn)運行更具穩(wěn)定性、可靠性[2]。

3.2.2實時監(jiān)測各故障診斷

數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線正式運行過程中，高效化完成整個生產(chǎn)過程故障診斷，第一時間做好處理，保證生產(chǎn)安全、可靠，及時掌握故障發(fā)生的具體部位和種類，積極選用數(shù)字化系統(tǒng)，對各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行收集和匯總分析，對各類生產(chǎn)過程中高危性風險做好精準性評估，顯著提升整個工作效率及質(zhì)量。全過程監(jiān)測的關(guān)鍵目標是對整個故障進行綜合性檢測，精準辨識故障產(chǎn)生的幅度，科學(xué)估測和推算時間周期，對其未來發(fā)展核心趨勢進行估測，匯總故障發(fā)生的特征制定相應(yīng)的建議和策略。數(shù)控自動化生產(chǎn)線實際生產(chǎn)過程中，選用監(jiān)測方法不一，各監(jiān)測方法基本原理不一，最終監(jiān)測成效存在較大的差異性，多以解析模型過程的監(jiān)測方法、專家知識監(jiān)測方法等為主，其中使用頻次較高的便是專家知識監(jiān)測方法，獲取較佳的應(yīng)用成效，針對不同故障診斷方法分析，應(yīng)結(jié)合不同數(shù)字化技術(shù)提出過程監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)處理信息及分析結(jié)果動態(tài)化傳輸至整個數(shù)據(jù)庫內(nèi)，及時掌握各類故障發(fā)生具體部位，對其及時處理[3]。

3.2.3緊急停車系統(tǒng)

數(shù)字化系統(tǒng)內(nèi)部最為核心的構(gòu)成是緊急停車系統(tǒng)，將其用于整個數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行中，關(guān)鍵在于對整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行動態(tài)化監(jiān)控，保證各生產(chǎn)裝置處于允許范圍內(nèi)進行運行和操作。自動化生產(chǎn)過程中存在多個危險物品，部分工藝參數(shù)超出限值，易導(dǎo)致設(shè)備損壞、人員傷亡等不良現(xiàn)象，緊急停車系統(tǒng)主要是對全過程運行中關(guān)鍵參數(shù)和實際生產(chǎn)狀況做好精準監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控內(nèi)容偏離正確工作范圍內(nèi)，且到達初期設(shè)定停車要求下，其便會取代監(jiān)控系統(tǒng)。應(yīng)結(jié)合初期設(shè)定的實際操作程序主動操作自動化緊急停車，確保整個自動化生產(chǎn)過程中處于安全狀態(tài)，保證人員、環(huán)境和設(shè)備可靠，最大限度降低不良事故發(fā)生。緊急停車系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵在于，可從本質(zhì)層面提升數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線安全性、可靠性，其硬件主要是由3大模塊構(gòu)成，不同單元模塊功能不盡相同，為促使該系統(tǒng)處于實踐中應(yīng)用成效較佳，堅持相應(yīng)的工作原則，方可獲取較佳的應(yīng)用成效[4]。

3.2.4數(shù)字化儀表監(jiān)控

數(shù)控設(shè)備自動化安全生產(chǎn)過程中，儀表數(shù)字化監(jiān)控至關(guān)重要，利用儀表數(shù)據(jù)可完整掌握整個生產(chǎn)線工作狀況，有利于從本質(zhì)預(yù)防各類故障引發(fā)的風險。數(shù)字化儀表及其控制過程中，作為整個數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線的基礎(chǔ)和前提，對整個生產(chǎn)質(zhì)量和效率具有重要作用，現(xiàn)下數(shù)字化儀表種類較多，其實際控制主要體現(xiàn)在以下幾方面。（1）可編程過程控制。數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行中，積極引入數(shù)字化系統(tǒng)，利用先進的數(shù)字化技術(shù)及微電腦芯片，促使生產(chǎn)過程中各類儀表運行可靠、安全。整個生產(chǎn)線運行中，選取PLC控制系統(tǒng)決策制定控制目標及控制思路，處于各類數(shù)據(jù)匯總、處理分析出軟件、硬件等系統(tǒng)實際工作狀況，提供強有力的技術(shù)支持，實現(xiàn)遠程端口動態(tài)化監(jiān)測儀表實際工作狀態(tài)。復(fù)雜控制模式可動態(tài)化控制儀表運行可靠性，可在電路控制、設(shè)計等環(huán)節(jié)融入自動化監(jiān)控測試，可保證技術(shù)人員高效化匯總收集相關(guān)功能性指標。（2）數(shù)據(jù)記憶控制。數(shù)據(jù)完成自行記憶和存儲，數(shù)控設(shè)備自動化運行過程中，可積極引入數(shù)字化技術(shù)，利用數(shù)據(jù)庫完成各類數(shù)據(jù)匯總和整合，簡易化處理控制中各類裝置運行效率及質(zhì)量。整個數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行過程中，積極以數(shù)據(jù)記憶控制技術(shù)為核心，有助于全方位掌握數(shù)據(jù)庫運行實際狀況，將自身收集信息數(shù)據(jù)做好比對，記憶中持續(xù)性改善和更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)生產(chǎn)運行提供便捷，促使整個生產(chǎn)線運行可靠[5]。（3）計算控制功能。數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行中，需積極以數(shù)字化技術(shù)、計算機等為核心，從終端展開系統(tǒng)性監(jiān)測，保證生產(chǎn)效率及質(zhì)量提升。數(shù)字化控制實際應(yīng)用中，主要選取各類相關(guān)公式和指標，監(jiān)測數(shù)據(jù)運行狀況，結(jié)合整個數(shù)字化儀表運行需求，利用關(guān)鍵核心技術(shù)進行監(jiān)測，重復(fù)審核統(tǒng)計數(shù)據(jù)精準性，促使整個生產(chǎn)線運行可靠、安全。

4數(shù)字化系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用發(fā)展趨勢

隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷普及，數(shù)字化系統(tǒng)獲得高速發(fā)展，促使整個數(shù)控系統(tǒng)更具層次性、多樣化，且結(jié)構(gòu)體系在不斷實踐中逐步向標準化、規(guī)范化方向發(fā)展。從數(shù)控設(shè)備結(jié)構(gòu)整體形式分析，當下使用的多數(shù)數(shù)控設(shè)備包含4種，不同類型應(yīng)用優(yōu)劣不一，數(shù)字化系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備中應(yīng)用持續(xù)性滲透和嵌入，獲取較佳的應(yīng)用成效。數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行中，將數(shù)字化系統(tǒng)引入，促使數(shù)控設(shè)備逐步向PC化方向發(fā)展，促使數(shù)控設(shè)備驅(qū)動狀況更智能、數(shù)字化，增強數(shù)控設(shè)備通信功能，控制性能優(yōu)良。數(shù)字化系統(tǒng)用于數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線發(fā)展趨勢，逐步向高度集成化、柔性化、模塊化和智能化方向發(fā)展，具體而言體現(xiàn)在以下幾方面。

4.1高度集成化

數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線高度集成化，主要以產(chǎn)品統(tǒng)一數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，實現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表達等一致性，將設(shè)計、分析、加工制作等環(huán)節(jié)有效銜接集成，提高信息資源共享，保證信息數(shù)據(jù)可靠性和統(tǒng)一性，數(shù)字化流水線系統(tǒng)的集成化是未來發(fā)展趨勢[6]。

4.2柔性化

柔性制造主要是依托較強的生產(chǎn)系統(tǒng)，符合市場對不同品類、交貨日期的訂單提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)。通過生產(chǎn)數(shù)字化系統(tǒng)，將人員、物料、方法和環(huán)境等要素均納入整個計劃內(nèi)，實現(xiàn)不同階段的銜接，符合市場變化需求。柔性制造是數(shù)字化系統(tǒng)運營成果，深層次應(yīng)用數(shù)字技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，打造更具強大的柔性制造能力，實現(xiàn)降本增效目標的同時，符合產(chǎn)業(yè)鏈需求。

4.3模塊化

現(xiàn)下數(shù)控自動化生產(chǎn)線運行中，積極融入數(shù)字化系統(tǒng)，積極引入PLC模塊化運行，其憑借編程簡易、操作穩(wěn)定靈活、性價比較高等優(yōu)勢，促使生產(chǎn)線運作更具規(guī)范化、標準化，凸顯模塊化優(yōu)勢，提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

4.4智能化

隨著數(shù)字化系統(tǒng)深層次入駐整個自動化生產(chǎn)線中，可積極選用傳感器完成數(shù)據(jù)采集，通過電子看板顯示生產(chǎn)狀態(tài)；可依托機器視覺和多傳感器完成質(zhì)量檢測，篩選質(zhì)量不達標的產(chǎn)品，對數(shù)據(jù)進行SPC分析，明確質(zhì)量問題成因；可支持相似產(chǎn)品混合生產(chǎn)線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，滿足小批量、多品種的生產(chǎn)運營模式。

5項目實際案例分析

5.1項目概況

學(xué)校全額出資310萬元，智能學(xué)院專業(yè)教師與重慶廣數(shù)機器人有限公司技術(shù)人員共同搭建團隊，以四川耀業(yè)機械股份有限公司承接的重慶宗申摩托車“捍威-200”發(fā)動機缸體為加工產(chǎn)品對象設(shè)計搭建無人化智能制造加工產(chǎn)線（圖1），既支持工業(yè)機器人專業(yè)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)，又為企業(yè)提供持續(xù)穩(wěn)定的代加工服務(wù)，打造了“產(chǎn)學(xué)研一體化”生產(chǎn)型實訓(xùn)平臺。智能制造生產(chǎn)線主要由MES系統(tǒng)、云監(jiān)控運行系統(tǒng)、總控臺、2臺RB08工業(yè)機器人、AGV小車、立體料倉、視覺、車床（CK40S）和加工中心（VMC650B）組成。

5.2無人智能化生產(chǎn)線建設(shè)的技術(shù)特色

首先由MES系統(tǒng)負責完成生產(chǎn)線的調(diào)度和任務(wù)的下發(fā)工作，然后通過總控臺接收MES系統(tǒng)分發(fā)的訂單任務(wù)，直接調(diào)度機器人1從立體料倉中取下毛坯，放入接駁碼頭，呼叫AGV將工件運送到車床上料處，當運送工件的AGV小車抵達車床上料點后，由機器人2將工件放入數(shù)控車床進行端面和倒角的加工，待數(shù)控車床加工完成后，機器人2將工件放入翻轉(zhuǎn)區(qū)進行換向，并對工件進行拍照識別檢測，再將工件放入加工中心進行內(nèi)孔、銷孔、平面和搖臂孔的加工，加工完成后將工件放入中轉(zhuǎn)區(qū)，呼叫機器人1抓取工件，放入立體料倉中。通過該系統(tǒng)應(yīng)用利用視頻監(jiān)控可查看工件加工狀態(tài)；真正做到產(chǎn)線在加工過程中的無人化，直接利用MES系統(tǒng)完成整個加工流程的控制；該系統(tǒng)通過云監(jiān)控運行系統(tǒng)將設(shè)備數(shù)據(jù)采集，并傳入云端，可通過Web端和手機端在線訪問設(shè)備狀況，當設(shè)備出現(xiàn)報警時，手機端會接收到設(shè)備的報警信息。

6結(jié)束語

數(shù)字化系統(tǒng)在整個數(shù)控設(shè)備自動化生產(chǎn)線運行中占據(jù)重要地位，為實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線高效率、高質(zhì)量目標，應(yīng)積極掌握其實際應(yīng)用重點，發(fā)揮數(shù)字化系統(tǒng)的作用和優(yōu)勢，從源頭顯著提升整個自動化生產(chǎn)線的效率和質(zhì)量。為保證整個實際應(yīng)用成效，始終遵循基本應(yīng)用原則，結(jié)合生產(chǎn)線實際狀況，精準掌握各類技術(shù)要點，推動企業(yè)良好生存和發(fā)展。

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作者:嚴勝利，李俊泓李浩張春林單位:廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院