进入21世纪,智能制造作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式,已然成为新一轮工业革命的核心驱动力。从自动化生产线到智能机器人,从大数据分析到物联网技术,从机器学习到人工智能的运用,智能制造正在不断推进传统制造业进入一个更加智能、高效、可持续的制造新时代。
2017-2024年,中国科协智能制造学会联合体(IMAC)连续开展“中国智能制造科技进展案例研究”,共遴选出80项“中国智能制造科技进展”案例。成果领域涵盖高档数控机床与基础制造装备、工业机器人、汽车、航空航天、新一代信息技术、纺织、轨道交通、船舶及海工装备、能源装备、工程机械、农业机械、纺织、建筑焊接等制造业重点领域;技术领域涉及工业物联网平台、大数据管理系统、人工智能技术在工厂应用、智能制造设备、柔性智能制造产线、云制造系统、智能工厂、大规模定制平台等。
我们将展示智能制造的科技成果和创新应用IM电竞官网,感受智能制造带给制造业的变革与创新。
东方汽轮机有限公司(以下简称东汽)隶属于中国东方电气集团公司,主营大型发电设备,是我国研究、设计、制造大型发电设备的高新技术国有企业,也是我国三大汽轮机生产基地之一,国内市场占有率大于30%,F级燃机国内占有率大于67%。东汽于2021年提出“11486”发展战略,以科技创新、深化改革、绿色发展、数字转型为驱动力,助力企业高质量发展。同年发布“十四五”数字化工厂建设规划方案,根据建设规划,对厂内生产部件进行核心聚焦,攻克透平叶片高精IM电竞官网度、柔性化、智能化等生产难题。
叶片是汽轮机最精细、最重要的零件。从设计结构看,它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。其空气动力学性能、加工几何形状、表面粗糙度、安装间隙及运行工况、结垢等因素均影响汽轮机的发电效率;其结构设计、振动强度及运行方式则对机组的安全可靠性起决定性的影响。从制造工艺上看,叶片叶型薄,易变形,精准控制其制造精度,高效、高质量地加工是叶片制造过程中的核心难点。西门子、GE、三菱等全世界最著名的几大制造集团均致力于把最先进的科学技术成果应用于新型叶片的开发、高精度叶片的制造,以捍卫在汽轮机制造领域的先进地位。
东汽通过引入自动化设备、立体仓库、在线测量、智能传感控制设备等建立智能生产线对叶片制造进行全流程数字化控制,提升企业在资源配置、工艺优化、过程控制、产业链管理、质量控制与溯源、节能减排和安全生产等方面的智能化水平。解决叶片加工多品种小批量、信息离散、生产节拍差异大、换产周期长、质量稳定性不足等痛点,实现叶片生产人均效率提升650%,产能提升20%,质量合格率达99.67%。
(1)多品种小批量叶片混线柔性加工控制技术:通过加工设备大规模集群控制,突破叶片加工设备单元式控制局限,实现产线台智能设备和多台工业机器人集成控制,在柔性控制系统指令下,满足百种类型叶片全自动加工,同时具备快速柔性换产、混线)加工过程自动监视与补偿技术: 通过采集机床NC运行数据以及传感器数据,结合边缘计算等技术,实现产线小时自动监控,对影响产品质量的加工过程采取预防、预警等技术手段,保证加工过程处于受控状态。建设切削液智能供给系统,可根据算法执行控制,从根本上解决机台切削液动态监控和全自动补注问题。
(3)叶片设计工艺协同技术:通过自开发三维设计工艺一体化软件,实现叶片的参数化设计以及设计工艺协同,解决二维图无法精确表达制造要求、设计模型无法在工艺及生产环节复用以及设计效率低下等问题,针对自主研发F级重型燃气轮机的整机三维设计,工程设计研发周期缩短30%以上。
(4)产线状态自感知技术:通过设备监控和系统建设,实现设备加工状态精准识别,刀具、生产任务、产线异常状态感知,辅助决策判断与统计分析。
(5)物流和产线加工集成技术:通过集成生产管控系统以及仓储管理系统,依据生产工单一键叫料,实现物流和产线加工的数据精准管控,大幅降低了出入库体力劳动强度,转运等待浪费得到有效解决。
(6)5G+智慧物流精准管控技术:通过5G专属网络搭建5G全连接车间,建成MEC、网络切片,实现高速率、低时延、大带宽应用目标,数据全线G基站IM电竞官网、移动核心网及数据专线,AGV掉线%,任务、信号、信息报送延时小于20ms,支撑精准物流控制。
(7)离散制造自适应排程技术:通过搭建生产主计划排程管理、标准工艺BOM、库存、紧急查单、计划调整管理、计划可视化及见证计划管理等模型的深度开发与应用。实现基于约束理论的有限产能计划调整(变更、异常)及紧急插单评估等快速优化,计划准确性提高95%。
(8)以虚预实的离散制造管控技术:通过虚拟现实技术,对叶片的实际生产环境进行建模,将虚拟数据与实际生产环境相结合,实现叶片数字化车间更快、更准确地进行生产决策辅助,有效保障生产效率和产品质量。
(9)叶片生产运营管理孪生技术:建成加工产线数字孪生、仓储物流数字孪生及生产过程数字孪生,实现叶片产品生产运营管理的全流程孪生。
本项目获评工信部和四川省经信厅多项荣誉奖项,经四川工信科技技术评估有限公司组织专家进行评估,评价委员会认为该项目成果达到同类制造技术国际先进水平。同时参与制定多项国家标准,发表多篇论文及专利。
本项目自2022年8月投用至今,已完成近900个批次约11.2万件叶片加工,产品覆盖F级、J型、自主 G50等多系列燃机。所取得的核心技术创新,积极在公司内部八大分厂推广使用,同时将创新成果延伸推广至山东豪迈等产业链上下游企业。
原标题:《【科创前沿】超高精度透平叶片柔性高效智能制造无人车间——“中国智能制造科技进展”案例展示》
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