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,但整體結構基本相似,按常規(guī)分為插頭和插座兩大部分,其生產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構的電連接器,提升裝配自動化水平,實現(xiàn)產品裝配的數(shù)字化,建設數(shù)字化裝配生產線,對于提升產品質量一致性、可靠性和生產效率具有非常重要的意義。

1數(shù)字化裝配生產線的主要功能與工藝流程

1.1數(shù)字化生產線主要功能

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,結合裝配單元的自動化改造、智能倉儲、智能物流,構建高度集成化、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,通過研制柔性化產品夾持機構,編制對應規(guī)格產品測試程序,保障產品技術指標檢測的可靠性,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。通過生產過程數(shù)據(jù)在線采集及質量一致性模型監(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部門,最終改進產品設計,及時預警質量問題及趨勢,提高產品質量,實現(xiàn)智能質量管控。

1.1.6生產線控制

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)控生產線上的產品和設備狀態(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、檢驗、質量信息資源的網絡化協(xié)同。對生產線上的數(shù)據(jù)進行量化、統(tǒng)計和分析,為生產計劃管理、產品質量追溯、實時生產信息反饋等提供準確、真實的基礎依據(jù)。產品狀態(tài)信息(零件批次、配套統(tǒng)計)、產品生產信息(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,確保生產線順暢運轉。

1.3生產線的布局與組成

根據(jù)電連接器產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)產品裝配工藝流程構成不同的裝配生產線,以適應不同規(guī)格的產品,實現(xiàn)柔性化。另外,在滿足產品功能、工藝、安全等技術要求的基礎上,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)結構分為物流傳輸系統(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)、條碼標簽等技術支持在銷售/生產訂單推動下敏捷、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、擋料機構等組成: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到相應工位。工位上設擋料機構,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,提高技術狀態(tài)管控能力和生產效率,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,驅動任務派發(fā)、物料流轉,對過程質量數(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結語

本文提出了電連接器數(shù)字化裝配生產線的功能需求,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線工藝布局思想,并針對生產線的實現(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)字化裝配生產線實現(xiàn)的技術途徑。