航天電連接器數(shù)字化裝配生產(chǎn)線淺析

引言

我司航天電連接器(以下簡稱"電連接器")廣泛應(yīng)用于航天、航空、兵器、船舶、核工業(yè)等領(lǐng)域,品種規(guī)格多、批量小,但整體結(jié)構(gòu)基本相似,按常規(guī)分為插頭和插座兩大部分,其生產(chǎn)工藝流程也基本相似。通過前期投入,在部分裝配工序上已實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化,因此通過梳理相似結(jié)構(gòu)的電連接器,提升裝配自動(dòng)化水平,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的數(shù)字化,建設(shè)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線,對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量一致性、可靠性和生產(chǎn)效率具有非常重要的意義。

1數(shù)字化裝配生產(chǎn)線的主要功能與工藝流程

1.1數(shù)字化生產(chǎn)線主要功能

1.1.1自動(dòng)化倉儲(chǔ)

自動(dòng)化倉儲(chǔ)主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線物料的自動(dòng)存取,同時(shí)實(shí)現(xiàn)入庫前零件的包裝、貼碼、裝箱作業(yè)。

1.1.2自動(dòng)化物流

自動(dòng)化物流通過工藝流程再造及工藝布局優(yōu)化,結(jié)合裝配單元的自動(dòng)化改造、智能倉儲(chǔ)、智能物流,構(gòu)建高度集成化、柔性化的航天電連接器自動(dòng)化裝配流水線,主要實(shí)現(xiàn)物料從自動(dòng)倉庫到相應(yīng)工位的自動(dòng)化配送。

1.1.3自動(dòng)化裝配

電連接器品種規(guī)格多、批量小,要求自動(dòng)化裝配設(shè)備具有很好的柔性。為此,需對(duì)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工序,通過研制自動(dòng)化裝配設(shè)備以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配,對(duì)復(fù)雜的工序則通過研制半自動(dòng)裝置,并予以工藝示教指導(dǎo)工人進(jìn)行裝配,以經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)裝配的自動(dòng)化。

1.1.4自動(dòng)化數(shù)字檢測

電連接器檢測一般以手工儀器檢測為主,自動(dòng)化水平較

低。為此,通過研制柔性化產(chǎn)品夾持機(jī)構(gòu),編制對(duì)應(yīng)規(guī)格產(chǎn)品測試程序,保障產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)檢測的可靠性,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)字檢測。

1.1.5自動(dòng)化信息數(shù)據(jù)采集

針對(duì)裝配過程中各工序、工位的生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,主要采集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、加工工藝參數(shù)、檢測數(shù)據(jù)、溫度、濕度等,通過嵌入式系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,并與MES系統(tǒng)集成,用于裝配過程的監(jiān)控、分析。通過生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)在線采集及質(zhì)量一致性模型監(jiān)控,并與工藝要求進(jìn)行比對(duì)分析,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)及階段數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集、整理、分析,并能對(duì)積累下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘,從數(shù)據(jù)中獲取相關(guān)的知識(shí)和規(guī)律,反饋給工藝設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)部門,最終改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì),及時(shí)預(yù)警質(zhì)量問題及趨勢(shì),提高產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)智能質(zhì)量管控。

1.1.6生產(chǎn)線控制

實(shí)時(shí)控制自動(dòng)化裝配設(shè)備、檢測設(shè)備、物流傳輸線,以及設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與操作人員之間的匹配等:實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線上的產(chǎn)品和設(shè)備狀態(tài):實(shí)時(shí)采集各檢測工位上的數(shù)據(jù)并上傳,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行上線、下線以及中間臨時(shí)插入和下線工作。

1.1.7生產(chǎn)管理

公司ERP系統(tǒng)與車間APS系統(tǒng)、MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),建立一體化數(shù)據(jù)采集分析管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、檢驗(yàn)、質(zhì)量信息資源的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同。對(duì)生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化、統(tǒng)計(jì)和分析,為生產(chǎn)計(jì)劃管理、產(chǎn)品質(zhì)量追溯、實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息反饋等提供準(zhǔn)確、真實(shí)的基礎(chǔ)依據(jù)。產(chǎn)品狀態(tài)信息(零件批次、配套統(tǒng)計(jì))、產(chǎn)品生產(chǎn)信息(裝配、檢測信息)、操作人員信息、儀器設(shè)備信息等由系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)記錄。

1.2產(chǎn)品裝配工藝流程

對(duì)原裝配工藝流程運(yùn)用價(jià)值流分析工具進(jìn)行優(yōu)化研究,建立以自動(dòng)化倉儲(chǔ)、自動(dòng)化物流、自動(dòng)化裝配、自動(dòng)化數(shù)字檢測、自動(dòng)化信息數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的新型裝配工藝流程,并按流程設(shè)計(jì)裝配生產(chǎn)線的工藝布局,定制物料、設(shè)備、人員、檢驗(yàn)測試點(diǎn)、信息采集點(diǎn)等的位置,合理排布,優(yōu)化配置,確保生產(chǎn)線順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3生產(chǎn)線的布局與組成

根據(jù)電連接器產(chǎn)品裝配工藝流程的共同點(diǎn)和差異,按單元化思路進(jìn)行布局,每個(gè)單元集中進(jìn)行相應(yīng)工序的作業(yè),同時(shí)可依據(jù)產(chǎn)品裝配工藝流程構(gòu)成不同的裝配生產(chǎn)線,以適應(yīng)不同規(guī)格的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)柔性化。另外,在滿足產(chǎn)品功能、工藝、安全等技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,各個(gè)單元之間通過傳動(dòng)帶與自動(dòng)倉庫互聯(lián),配備物流控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)物料按需自動(dòng)傳輸。配備中央控制系統(tǒng),作為整條生產(chǎn)線的監(jiān)控、決策管理中心。實(shí)現(xiàn)電連接器的自動(dòng)化、數(shù)字化柔性裝配。

2機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為物流傳輸系統(tǒng)和自動(dòng)化柔性裝配系統(tǒng)。

2.1物流傳輸系統(tǒng)

生產(chǎn)現(xiàn)場物流在業(yè)務(wù)上由物料倉儲(chǔ)、車間物流與上下料三個(gè)環(huán)節(jié)所構(gòu)成。在物料倉儲(chǔ)環(huán)節(jié),利用智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)、條碼標(biāo)簽等技術(shù)支持在銷售/生產(chǎn)訂單推動(dòng)下敏捷、自動(dòng)化的物料存取。在車間物流環(huán)節(jié),通過物流配送系統(tǒng)(傳送帶)對(duì)生產(chǎn)任務(wù)與現(xiàn)場各環(huán)節(jié)物料用料需求進(jìn)行響應(yīng),實(shí)現(xiàn)物料/半成品的立體存儲(chǔ)管理及生產(chǎn)物流自動(dòng)化、數(shù)字化管理。在上下料環(huán)節(jié),利用自動(dòng)化手段實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸終端與制造工位的銜接,形成物流與信息流的閉環(huán)。

2.2自動(dòng)化裝配系統(tǒng)

自動(dòng)化裝配系統(tǒng)主要是根據(jù)生產(chǎn)過程的具體需求,配置裝配需要的工藝、檢驗(yàn)及輔助設(shè)備等,并通過規(guī)劃相應(yīng)的自動(dòng)化物流輸送、搬運(yùn)等設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)及裝配過程物流的自動(dòng)輸送、在線檢測及柔性裝配要求。通過對(duì)不同的組件配套相應(yīng)的柔性化自動(dòng)組裝系統(tǒng),并研究改造已有自動(dòng)化設(shè)備,配套數(shù)字化接口、開發(fā)不同的安裝工裝,實(shí)現(xiàn)組裝的自動(dòng)化、數(shù)字化。

自動(dòng)化裝配線系統(tǒng)主要包括:物流輸送線、自動(dòng)化工位、手工操作工位、載具和系統(tǒng)控制軟件。物流輸送線由柔性鏈輸送線及掃碼器、推料機(jī)構(gòu)、擋料機(jī)構(gòu)等組成:手工工位配置工作桌、計(jì)算機(jī)、顯示器、物料盒、掃描模塊等,自動(dòng)化工位配置自動(dòng)化設(shè)備、掃描模塊等。

物流輸送線上的固定掃碼器對(duì)載具進(jìn)行掃碼識(shí)別,按設(shè)定流程自動(dòng)流轉(zhuǎn)到相應(yīng)工位。工位上設(shè)擋料機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)載具定位,以完成相應(yīng)的裝配、檢測作業(yè)。

3控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為協(xié)同數(shù)據(jù)傳遞、變更,確保技術(shù)狀態(tài)全過程實(shí)時(shí)受控,利用數(shù)字化設(shè)計(jì)工藝一體化制造技術(shù)打通設(shè)計(jì)、工藝、制造三大環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)信息的無縫集成和即時(shí)傳遞,提高技術(shù)狀態(tài)管控能力和生產(chǎn)效率,將PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、DDS系統(tǒng)等信息化系統(tǒng)進(jìn)行集成應(yīng)用,打通數(shù)據(jù)鏈路,驅(qū)動(dòng)任務(wù)派發(fā)、物料流轉(zhuǎn),對(duì)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集錄入、比對(duì)分析,并作出智能判斷及預(yù)警。信息系統(tǒng)集成應(yīng)用框架圖如圖1所示。

4結(jié)語

本文提出了電連接器數(shù)字化裝配生產(chǎn)線的功能需求,提出了實(shí)現(xiàn)電連接器裝配自動(dòng)化的基本思路以及單元化的裝配生產(chǎn)線工藝布局思想,并針對(duì)生產(chǎn)線的實(shí)現(xiàn),從機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的角度提出了電連接器數(shù)字化裝配生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑。