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黎阳航空动力:智能制造转型在路上

2016年01月20日 10:39中国机床商务网点击:4990

  【中国机床商务网 名企在线】黎阳航空动力有限公司作为发动机公司中小推力航空发动机主机厂,将借力国家制造业和发动机行业战略升级,实现自身的跨越式发展,向世界航空发动机制造业的强者靠近。
  

 
  智能制造是工业技术向前发展的必然产物
  
  全球正处于以信息技术为核心的新一轮科技革命和产业革命中。机器人、数字制造、3D打印等技术的重大突破正在重构制造业技术体系。第四次工业革命将依赖于新一代以云计算、大数据、物联网以及数字化制造为代表的信息技术促成的工业智慧革命。近几年,世界工业强国为抢占新一轮发展的制高点,先后提出了各自的制造业发展战略,比如美国的“国家先进制造战略计划”、德国的“工业4.0”、日本的“创新25战略”等等。中国在2015年正式发布了《中国制造2025》,提出要“坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国向制造强国转变”。
  
  不管是哪个国家的制造业发展战略,实际上都是瞄准了信息技术的深化应用,以“数字化、网络化、智能化”为特征的智能制造已经成为制造业发展的主流方向。只不过由于技术基础和产业模式的差异,对核心技术的侧重有所不同。比如,德国注重“硬”制造,围绕信息物理系统(CPS)、物联网、信息通讯等核心技术将整个制造系统连成一体,形成强大的产业集成与服务体系。而美国更强调“软”制造,借助于领先的软件和大数据分析技术激发传统工业的活力,提升整个工业价值创造能力。
  
  信息技术与制造业的深度融合,就是智能制造,它是制造业发展的必然趋势,谁能抓住这次历史机遇,谁就能在不远的将来引领潮流。
  
  智能制造是公司转型升级的必然选择
  
  智能制造是发动机公司提出的产业长期发展愿景,根据目前的技术能力,增加了两个阶段目标:第一步,在2020年(“十三五”期间)基本实现典型特征件的自动化、数字化制造能力;第二步,到2030年(“十五五”期间)基本实现典型零部件的智能化制造能力。
  
  随着《中国制造2025》的正式发布,“十三五”期间,《中国制造2025》国家战略将会在各行各业全面启动实施,航空发动机重大专项也将会进入全面具体实施阶段。从中央到地方将大力推动制造业的革命性升级,这是历史赋予我们这一代的机遇与挑战。作为制造业高端和国家实力代表的航空发动机制造业,必将并且已经站到了变革的风口浪尖,我们别无选择!
  
  让智能制造在黎阳落地生根
  
  黎阳公司结合自身发展战略需求,以智能制造为契机,深入开展相关核心技术的研究和应用,围绕典型件数字化生产线建设,将相关的配套设施都搭建起来,形成完整的体系,从而在专业化发展和市场竞争中占得先机。
  
  黎阳开展了航空发动机压气机叶片、作动筒、钣焊类零件的数字化生产线规划,以实现制造系统的自感知、自执行、自学习、自决策,部分取代人在制造过程中的脑力和体力劳动,即:“工厂+信息系统”替代人的控制,“生产线+传感器”替代人的监督,“精密加工装备+算法”替代人的技能,将人从繁重的重复劳动中脱离出来,“专职”创新和决策。
  
  由智能系统控制的数字化制造单元,是实现智能制造的基础,它将高精度的、不知疲倦的批量复制过去必须由高技能人员实现的复杂工作。现有的技术还不能使它接近人类的智能,但是可以在过程控制中固化人类智慧的结晶,处理可以预见的各种问题。从而将高技能人员从重复复杂劳动中解放,并实现更高的产品一致性。
  
  黎阳公司在智能制造方面开展的航空压气机叶片数字化抛光单元工作收效卓著。
  
  抛光精加工作为叶片加工的最后一道工序,要求高、难度大,一直以来只能依靠高技能人工抛光完成。如能采用机器人自动抛光,则工艺过程可以固化并植入机器人抛光系统中,预计叶片抛光合格率由85%提升到95%,与人工抛光相比综合效率提升5倍。
  
  为实现机器人自动抛光,黎阳公司借助中航工业技术创新基金开展了“航空发动机叶片机器人自适应抛光技术研究”项目,从实际需求出发,借助西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室在航空发动机叶片冷加工领域有较深厚的积累,共同研究制定技术方案,高标准建立国际先进水平的专业化智能叶片抛光单元,切切实实将智能制造的理念融入到新生产线中去,跟上技术变革的节奏。
  
  该项目拟通过采用高精度、具备柔性的机器人替代抛光工人,将抛光工人的打磨抛光经验通过知识工程的方法量化,并对量化的参数进行优选,结合表面完整性制造的思想和自适应控制、智能控制方法,结合叶片本身结构和磨削、抛光加工过程的复杂性以及材料的难加工性,研发出可实际投入生产的机器人精密加工设备。
  
  人工在实现叶片抛光这样复杂操作时,首先需要了解叶片的余量分布情况,然后选择适合的抛光工具,根据经验在需要去除余量的部位进行打磨,然后再进行检查确认。不断反复上述过程,直至零件合格。
  
  机器人系统将模仿人工抛光过程,3D扫描作为“眼”,使系统了解叶片的余量分布情况;控制系统作为“脑”,选择适合的抛光工具并根据加工需要生成抛光程序;机器人作为“手”,精确的执行系统生成的抛光程序,完成抛光作业。
  
  采用机器人夹持工件的方案:各种动力工具周向固定,机器人抓取叶片进行打磨。在机器臂末端安装夹具,从上下料盒中抓取叶片在抛磨工位上进行打磨,在检测工位上进行检测,完成抛磨工序后,将叶片放置回上下料盒中。其工作流程大致可划分为抓取叶片、自动检测、去余量打磨、自动检测、随型上光、释放叶片六个步骤。根据叶片的加工要求差异,可以省略一些步骤。对于精品工程叶片而言,不需要去余量打磨,仅需要检测→随型上光→检测→随型上光的过程。
  
  该制造单元管理、运行及控制隶属于整体数字化工厂规划的执行单元。其上游数据,是来自EDC的数字化工艺输入,至少包括产品模型、精度要求、工装模型、工具模型、加工方法、加工参数等具体信息。这些信息到达程序设计系统后,将以经验知识库为依托,生成制造单元可以识别的控制程序代码,在经过与仿真程序的验证迭代后,可以得到较为可靠数字化加工全貌。这时,制造的全部信息已经明确,ERP系统可以根据这些信息协调制定生产计划,控制刀具管理、工装夹具、零件检测及设备维护等单元完成生产准备,并透过车间MES系统控制该执行单元的运行。
  
  该制造单元的内部,是制造过程中各种传感器收集实时数据以及最重要的完成产品质量数据。这些数据是实现智能制造的关键支撑,单元控制系统将监控、使用这些数据。同时这些数据体现该制造单元的运行情况,将根据需要,反馈给不同层级的控制系统,为各级管理人员快速、准确地做出反应,提供支撑。
  
  除了数字化生产线建设,黎阳还大力建立与智能制造相匹配的人才队伍,如规划设计人员、工艺技术人员、工厂管理人员、技能工人等等都应该快速适应时代发展的需要,通过实践锻炼提升理论素养和实战经验,进一步带动整个人力资源的能力水平,为黎阳的持续发展奠定坚实基础。
(来源:i看航空)

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