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")廣泛應用于航天、航空、兵器、船舶、核工業(yè)等領域,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現(xiàn)了單機自動化,因此通過梳理相似結(jié)構(gòu)的電連接器,提升裝配自動化水平,實現(xiàn)產(chǎn)品裝配的數(shù)字化,建設數(shù)字化裝配生產(chǎn)線,對于提升產(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自動化倉儲

自動化倉儲主要實現(xiàn)生產(chǎn)線物料的自動存取,同時實現(xiàn)入庫前零件的包裝、貼碼、裝箱作業(yè)。

1.1.2自動化物流

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

1.1.3自動化裝配

電連接器品種規(guī)格多、批量小,要求自動化裝配設備具有很好的柔性。為此,需對易實現(xiàn)自動化的工序,通過研制自動化裝配設備以實現(xiàn)自動化裝配,對復雜的工序則通過研制半自動裝置,并予以工藝示教指導工人進行裝配,以經(jīng)濟地實現(xiàn)裝配的自動化。

1.1.4自動化數(shù)字檢測

電連接器檢測一般以手工儀器檢測為主,自動化水平較

低。為此,通過研制柔性化產(chǎn)品夾持機構(gòu),編制對應規(guī)格產(chǎn)品測試程序,保障產(chǎn)品技術(shù)指標檢測的可靠性,實現(xiàn)自動化數(shù)字檢測。

1.1.5自動化信息數(shù)據(jù)采集

針對裝配過程中各工序、工位的生產(chǎn)現(xiàn)場設備和環(huán)境監(jiān)測設備進行數(shù)據(jù)采集,主要采集設備的狀態(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)絡系統(tǒng)進行數(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,并與工藝要求進行比對分析,實現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務各個環(huán)節(jié)及階段數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集、整理、分析,并能對積累下來的數(shù)據(jù)進行深層次的挖掘,從數(shù)據(jù)中獲取相關的知識和規(guī)律,反饋給工藝設計部門和生產(chǎn)部門,最終改進產(chǎn)品設計,及時預警質(zhì)量問題及趨勢,提高產(chǎn)品質(zhì)量,實現(xiàn)智能質(zhì)量管控。

1.1.6生產(chǎn)線控制

實時控制自動化裝配設備、檢測設備、物流傳輸線,以及設備與設備之間、設備與操作人員之間的匹配等:實時監(jiān)控生產(chǎn)線上的產(chǎn)品和設備狀態(tài):實時采集各檢測工位上的數(shù)據(jù)并上傳,對產(chǎn)品進行上線、下線以及中間臨時插入和下線工作。

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)實現(xiàn)互聯(lián),建立一體化數(shù)據(jù)采集分析管理平臺,實現(xiàn)生產(chǎn)、檢驗、質(zhì)量信息資源的網(wǎng)絡化協(xié)同。對生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)進行量化、統(tǒng)計和分析,為生產(chǎn)計劃管理、產(chǎn)品質(zhì)量追溯、實時生產(chǎn)信息反饋等提供準確、真實的基礎依據(jù)。產(chǎn)品狀態(tài)信息(零件批次、配套統(tǒng)計)、產(chǎn)品生產(chǎn)信息(裝配、檢測信息)、操作人員信息、儀器設備信息等由系統(tǒng)自動存儲記錄。

1.2產(chǎn)品裝配工藝流程

對原裝配工藝流程運用價值流分析工具進行優(yōu)化研究,建立以自動化倉儲、自動化物流、自動化裝配、自動化數(shù)字檢測、自動化信息數(shù)據(jù)采集為基礎的新型裝配工藝流程,并按流程設計裝配生產(chǎn)線的工藝布局,定制物料、設備、人員、檢驗測試點、信息采集點等的位置,合理排布,優(yōu)化配置,確保生產(chǎn)線順暢運轉(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和差異,按單元化思路進行布局,每個單元集中進行相應工序的作業(yè),同時可依據(jù)產(chǎn)品裝配工藝流程構(gòu)成不同的裝配生產(chǎn)線,以適應不同規(guī)格的產(chǎn)品,實現(xiàn)柔性化。另外,在滿足產(chǎn)品功能、工藝、安全等技術(shù)要求的基礎上,各個單元之間通過傳動帶與自動倉庫互聯(lián),配備物流控制系統(tǒng),實現(xiàn)物料按需自動傳輸。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。實現(xiàn)電連接器的自動化、數(shù)字化柔性裝配。

2機械系統(tǒng)實現(xiàn)

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

2.1物流傳輸系統(tǒng)

生產(chǎn)現(xiàn)場物流在業(yè)務上由物料倉儲、車間物流與上下料三個環(huán)節(jié)所構(gòu)成。在物料倉儲環(huán)節(jié),利用智能倉儲系統(tǒng)、條碼標簽等技術(shù)支持在銷售/生產(chǎn)訂單推動下敏捷、自動化的物料存取。在車間物流環(huán)節(jié),通過物流配送系統(tǒng)(傳送帶)對生產(chǎn)任務與現(xiàn)場各環(huán)節(jié)物料用料需求進行響應,實現(xiàn)物料/半成品的立體存儲管理及生產(chǎn)物流自動化、數(shù)字化管理。在上下料環(huán)節(jié),利用自動化手段實現(xiàn)物流運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自動化裝配系統(tǒng)

自動化裝配系統(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、檢驗及輔助設備等,并通過規(guī)劃相應的自動化物流輸送、搬運等設備,從而實現(xiàn)對生產(chǎn)及裝配過程物流的自動輸送、在線檢測及柔性裝配要求。通過對不同的組件配套相應的柔性化自動組裝系統(tǒng),并研究改造已有自動化設備,配套數(shù)字化接口、開發(fā)不同的安裝工裝,實現(xiàn)組裝的自動化、數(shù)字化。

自動化裝配線系統(tǒng)主要包括:物流輸送線、自動化工位、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、推料機構(gòu)、擋料機構(gòu)等組成:手工工位配置工作桌、計算機、顯示器、物料盒、掃描模塊等,自動化工位配置自動化設備、掃描模塊等。

物流輸送線上的固定掃碼器對載具進行掃碼識別,按設定流程自動流轉(zhuǎn)到相應工位。工位上設擋料機構(gòu),實現(xiàn)載具定位,以完成相應的裝配、檢測作業(yè)。

3控制系統(tǒng)實現(xiàn)

為協(xié)同數(shù)據(jù)傳遞、變更,確保技術(shù)狀態(tài)全過程實時受控,利用數(shù)字化設計工藝一體化制造技術(shù)打通設計、工藝、制造三大環(huán)節(jié),實現(xiàn)信息的無縫集成和即時傳遞,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)進行集成應用,打通數(shù)據(jù)鏈路,驅(qū)動任務派發(fā)、物料流轉(zhuǎn),對過程質(zhì)量數(shù)據(jù)進行采集錄入、比對分析,并作出智能判斷及預警。信息系統(tǒng)集成應用框架圖如圖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,提出了實現(xiàn)電連接器裝配自動化的基本思路以及單元化的裝配生產(chǎn)線工藝布局思想,并針對生產(chǎn)線的實現(xiàn),從機械系統(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)線實現(xiàn)的技術(shù)途徑。