探索管子自动加工生产线及其在船舶管系制造中应用

闫司旭

摘  要：随着我国经济的快速发展，科技技术水平不断提高，我国的船舶制造行业取得较大程度上的进步，尤其是不断引进的新技术、新工艺，使得船舶制造工艺得到显著的提高，在工业、运输等方面做出重要贡献。在船舶制造中，管系制造十分重要，管系制造隨着船舶制造工艺的提高有更高的要求。本文对管子自动化加工生产线在船舶管系中的应用实践进行研究与分析。

关键词：管子自动加工生产线;船舶制造;管系制造;应用

一、概述

管系建造是船舶和海洋工程建造的重要环节，在造船时管系遍布于整个工程，是影响船舶是否能正常使用的关键。船舶建造工程中管系加工和安装工作较复杂、技术要求高、工作量大，各种法兰管的装配和焊接工作量占一半以上。目前我国的造船业管系生产技术还是比较落后的，依然沿用过去的生产模式，人工操作较多，机械设备比较简单，就易导致了生产制造周期长，达不到质量要求，人工作业效率低、强度大等问题，严重的影响和制约了造船业的发展。

随着我国科技的进步，船舶行业也得到了迅速的发展，性能等方面不断在提升，对于船舶管系的生产能力和质量要求也在不断增加，所以我们要加强技术水平，加强建造时的监管力度，转换造船模式，按成组技术原理，采用自动、半自动管子加工生产线实现高效的生产方式，保证质量、增加产量，推动船舶行业的发展。

二、管子自动加工生产线

在船舶管系中存在很多中径管，对于管子自动加工生产线来说，其作用是对中径管的切割下料及法兰直管进行焊接。在生产过程中应对其参数进行控制，下管径规格在DN100-250mm范围内，而零件的长度控制在0.1-6m之间。管子自动加工生产线主要由定长切割生产线、法兰装配生产线及法兰焊接生产线。在加工过程中，应充分结合产能需要的基础上，对生产线进行有效的组合，再对计算机系统进行使用，对于多工序、多工艺复杂的混合作业的自动化加工流水线进行集成。

1.定长切割生产线

管子加工生产过程中，管子的定长切割十分重要，定长切割对整个生产流程造成一定程度的影响。管子定长切割是后期法兰直管、弯管及开孔切割加工的基础。在定长切割生产线上，可以提高各加工过程的自动化程度。

2.法兰装配生产线

所以的生产线生产时都是有先后顺序，都需要严格按工序进行生产。法兰装配生产线的作用是定长切割加工后的直管零件与法兰的定位焊装配，生产线时可分为机械自动定位加工方式及定位焊人工辅助加工方法进行应用。法兰装配生产线可以对管子定长切割生产线加工流程数据进行一定程度上的接受，并可以实现同步运行。

3.法兰焊接生产线

法兰焊接生产线分为焊接旋转变位机构和机器人焊接系统两部分。机器人焊接系统主要采用头尾架式双机器人结构、两端法兰先内角后外角同步焊接的全自动生产方式。法兰焊接生产线中，焊接旋转变位机构十分重要，通过合理的使用，可以完成位移上料、管子定位及旋转变位加工等操作。

三、柔性化自动加工生产线的集成运行控制

1.自动套料

现在的很多企业为了节约成本，减少废料的产生，都会在生产时进行套料，这样可以最大限度的利用原料管。自动套料技术分为半自动套料和全自动套料两种，半自动套料是在生产前由专业技术人员将管材分割的排版信息工艺输入系统中，实际生产时会根据系统指示将已排好的材料进行切割。全自动套料也称之为智能自动套料，此技术不需要提前排版，全自动套料系统可以在不影响流水线的加工效率的同时根据管材的长度进行套料切割，套料加工系统在待加工管件中选择周期属性、管径、壁厚属性相同的管材零件，按最短余料进行组合，实时进行定长切割加工。管材零件在完成切割后，转入下个流程要进行继续加工，全自动套料系统会将加工属性信息随着工序流程逐个传送下去，一直到全部加工工序的完成。

2.负荷自适应决策

管材自动生产线是根据产量由定长切割生产线配置数条装配及焊接生产线共同组成的。生产线中不同规格的工件在流转加工时，各工序加工的设备负荷是各不相同的，为了保证生产的安全性和生产的质量，就需要时时进行监测和生产负荷自适应调节。定长切割线控制系统设计生产负荷平衡调节决策功能模块。通过信息网络监测加工载荷信息，向最轻负荷位置传送物料和加工信息。负荷平衡自适应调节，可自动调整设备，并对设备进行维护，保证生产线正常运转。

3.基于信息网络的运行控制系统

管子自动生产线以现场局域网架构信息进行传送，分配相应的网络地址。信息网络实现信息传递，实现生产组织和管控的控制，各生产组之间的数据可以共享。各工序加工过程的生产信息由计算机控制系统以工作日志的形式进行记录，便于信息的存档和使用。各生产线具有独立的控制系统，但主控制系统可以通过网络连接实现对各分系统同步运行的操作。焊接生产线主要由主控计算机、可编程逻辑控制器、机器人控制系统组成的，独立控制执行各自的加工任务。信息网络运行控制系统是通过信息网络接收到前道工序的数据，再经过计算和处理对下级进行控制。在信号级别上完成定位、传送、切割、装配和焊接等过程控制和伺服系统执行控制。将信息转换为控制代码，机器人控制系统根据代码自动选择相应的运行程序，将其下达相应的生产工序，并会在生产时对其时时进行监控，避免故障发生而影响生产效率，协调可能出现的问题，保证系统的安全可靠。

四、船舶管系制造应注意的问题

1.提高设计质量

加强设计质量是保证船舶管系制造的重点，船舶管系系统包含的内容很多，一旦出现设计问题，将直接影响船舶的整体质量。所以在设计时要对其规格、型号、质量等进行反复研究、校对，尽可能的减少因设计失误引起的误差率，提高设计质量。同时还要定期对设计人员进行技术培训和学习，提高其技术水平。

2.实行信息化管理

随着信息技术的快速发展，要将信息化管理应用到船舶管系生产中，将有利于实现自动化生产体系。如管子自动套料、负荷调整、自动化生产线、自动切割等。利用信息技术，有效实行信息化管理模式，可以实现对生产工作中的各环节进行有效的控制，并对其数据信息进行收集、整理、分析，可以快速发现存在的问题，及时进行解决和修正。

3.优化成件结构

船舶管系系统的管子数量很多，结构比较复杂，占用很多内部空间。复杂的成件结构会使得内部空间混乱，给生产、安装、维护带来一定的困难。所以应尽量避免使用复杂的成件结构，采用直管设计，保障制造质量。

总之，随着我国船舶工业的快速发展，造船总量的不断增加，提高生产效率，缩短造船周期，降低生产成本，是造船企业需要考虑的问题。本文对管子自动加工生产线在船舶管系中的应用实践进行分析，以期缩短建造周期，降低生产成本，保证我国造船水平快速提高。

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