数控锯切自动生产线柔性集成系统初析

摘要：智能制造是我国推进《中国制造2025》，加快发展先进制造业的战略布署，也是锯床行业“十三五”发展规划中的创新驱动主要方向。数控锯切自动生产线智能集成系统是先进的制造技术，信息技术和智能技术的集合和深度融合，文章通过对高性能数控锯切机床与物流、仓储、分拣等系统构成的智能下料系统的分析。并且对锯切设备与其他制造执行系统（MES）的组合，实现计划、排产、生产、检验全过程闭环管理。通过工业互联网不同装备之间实现互联互通和有效集成;供应链管理模块利用新一代信息技术能够实现采购、外协、物流的管理和优化也进行了分析。希望可以对锯切智能装备的发展做出贡献。

关键词：数控锯切自动生产线;柔性集成系;应用

柔性制造系统（FMS）1967年由英国Molins公司首创，现已投入运行的FMS主要分布在日本、美国、德国、俄罗斯、英国等工业发达国家。锯切柔性系统也随之孕育而生，在欧美及日本发达国家工业国家开始在铝加工和汽車发动机缸体毛坯精整加工领域得到广泛的运用。自2005年后，随着我国工业化进程的不断提速。特别是2015年3月5日，李克强总理在全国两会《政府工作报告》中提出“中国制造2025”的宏大计划。更加明确了我国制造业在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面转型升级和跨越发展的努力方向。正是在这种发展背景下，锯切柔性集成系统（FMS）进入了进口应用和自行开发的阶段。国内锯床制造行业着手开展对柔性制造系统生产和应用的研究。浙江晨龙锯床股份有限有限公司2016年开始通过两年的时间自行设计开发了由多台由多台数控锯床和其他自动化的工艺设备（如等离子切分设备等）、计算机信息控制系统和工件自动储运系统有机结合的制造系统。它可按任意顺序进行原材料分拣、材料前处理、自动锯切下料、自动成组分拣、配送和存储。能适时地自主调度管理，因而这种系统可以在设备的技术规范的范围内自动地适应下游加工生产批量的变化。该系统因具有高效、柔性化、智能化、无人化（或少人化）、响应敏捷等特点而深受用户青睐。

1数控自动锯切生产线柔性集成系统的主要特点

数控自动锯切生产线柔性集成系统是先进的制造技术，信息技术和智能技术的集成和深度融合，能够实现最优化加工的高性能数控成组锯切机床为移动互联网智能终端;制造执行系统（MES），实现计划、排产、生产、检验全过程闭环管理，通过工业互联网，不同装备之间实现互联互通和有效集成;供应链管理模块利用新一代信息技术能够实现采购、外协、物流的管理和优化。

2数控自动锯切生产线主要类型

线锯切装备的线性构成主要分为线型构成（图1）和环型构成（图2）。线性型结构的锯切柔性集成系统主要用于多规格、变批量成组工件混流锯切下料。如需要成批量锯切准备型材的各种类型的钢结构生产企业以及。铝合金板坯锭和铸棒的裁切。环线型锯切柔性集成系统多用于复杂工件的多工位多锯切面锯切，如汽车缸体的铸造、精整加工线。

3柔性锯切集成系统主要特点

应具备多品种、变批量工件的混流锯切生产和复杂工件多工位锯切生产的成组分拣、配送、存储能力，实现连续24h以上无人（或少人）正常运行化。锯切集成系统可与工业以太网、光纤、移动互联网等近远程通讯功能，实现数控设备、工件自动储运系统和计算机信息控制系统相互之间的数据信息以及计算机信息控制系统与车间信息网络在数据信息层面的实时通讯。数控数控锯切设备和原材料仓库与材料分拣系统具有坯料交互的接口装置，能够实现原材料的安全、无损、快速、可靠的输入和输出，在各数控设备和工件暂存工位之间的转运。锯切柔性集成系统的主要特点：

（1）具有与计算机信息控制系统之间的控制信息传递的接口和传递能力，信息传递接口应与被集成的数控设备及上级计算机信息控制系统的硬件相匹配。

（2）具有完成设计动作和工艺过程;满足系统控制程序的管理要求。

（3）具有自检测、自补偿和消除由于原材料误差造成下料长度误差。

（4）具有原材料库存管理的数据接口（或功能），满足数控锯切设备依据数据选择相应的锯切参数。

（5）具有DNC（分布式数控）功能或存储多组锯切程序。

（6）锯切定尺单元采用伺服定尺机构，定位精度允差≤±0.50mm;激光定尺机构定位精度允差≤±3.00mm。

（7）成品坯料称重单元。单件称重精度允差0.05%。

（8）试片取样与料头料尾废品自动分离单元，废品分离率≥95%。

（9）吸尘与集屑压块打包单元。锯切设备排屑应通畅，集尘装置有足够大的吸纳能力。

（10）工件打标喷码识别单元。打标针深0.02-0.05mm，自动显示如序列号、日期、时间、班代号等信息。

3.1柔性锯切系统配备的材料自动储运系统

柔性锯切系统配备的材料自动储运系统符合工业通信的国际标准的现场总线或I/O（输入/输出）方式的设备层控制通信，实现与材料分拣系统、锯切设备、安全控制模块、计算机信息控制系统在控制层面和数据信息层面的通讯。现场数据能实时更新，实现供待处理原材料在各数控设备及工件暂储工位之间进行转运的数据一致性、同步性。柔性锯切系统配备的材料自动仓储单元主要分为：蜂窝贮存盒仓储、码垛支架仓储。配有自动提升系统、缓存装置、磁性旋转贮料平台。材料与成品搬运单元由机器人、衍架机械手、自动无摆动门吊、avg小车混成组合。

3.2柔性锯切集成系统的计算机信息控制系统

具有对锯切集成系统的总体控制功能;实现对数控设备和原材料与工件自动储运系统进行协调、集中监控、人机交互、安全等智能控制功能，最终实现多品种、多工序、变批量工件的混流加工和无人（或少人）化储运。所有电子元器件及控制装置应达到工业级水平。适应工业环境的现场总线和I/O（输入/输出）方式的设备层控制通信，实现与数控设备和工件自动储运系统在控制层面和数据信息层面的可靠通讯。具备与上层软件﹝如MES系统（制造企业生产过程执行系统）、ERP系统（企业资源计划）﹞和与原材料供应商的远程通讯功能。具有自动储运检索单元和计划管理模块，用于原材料供应端信息、物料数据库、材料订单、材料分拣和缓存的可视化运行与诊断。可以实时对数控锯切设备运行数据采集，锯切运行状况进行统计记录，实时监控锯切全加工过程。

参考文献：

[1]GB/T2622/—2010工业自动化系统与集成机床数值控制数控系统.

[2]JB/T3736.7—1994质量管理中常用的统计工具工序能力指数.

[3]JB/T9018-2011自动化立体仓设计规范.

作者简介：邓方，男，汉族，湖南长沙人，大学，总工程师，高级工程师，研究方向：金属锯床产品设计与研发（机电一体化）。