军工领域智能车间的分类与要素

近年来，在新一轮的工业革命与智能制造的背景下，业内出一批智能制造先进实践案例，对国防科技工业具有一定的借鉴意义。离散制造行业的智能制造。小批量的特点，围绕客户对产品个性化定制日益强烈的需求，以军工领域智能车间为样板，通过建设自动化的制造设备、数字化的研发与运营管理、敏捷化的物流配送和基于物联网的车间网络，实现了混流生产与个性化产品制造的生产模式。制造过程数控化率达到91％，生产效率提高了35％，产品研制周期缩短了52％。 新技术推动导弹生产线智能化改造。为构建导弹制造“小批量、多品种、高精度”的智造体系，从导弹研制虚拟化设计、机器人标准化装配、增材制造技术、自动化物流运输、信启、数据系统管理等方面大量引入新思路和新技术，建设了导弹自动装配机器人生产线，有效提升了装配过程的精确性、灵活性以及生产效率。工业4．0的雏形。西门子公司安贝格电子制造工厂是最接近工业4．0概念的数字化工厂。工厂贯彻精益制造理念，逐步通过全集成自动化以及数字化研发与制造系统建设，打通纵向与端到端的集成，以实现全流程高效的数字化、自动化运行。 总之，智能制造在不同行业具有各自的发展方向和特点。与其他行业领域相比，国防科技：工业洒盖了核工业、航空、航天、兵器、船舶、电子等主要行业，具有多品种、小批量、长周期、变状态、高埙量、强安全复杂产品集成制造的特点，需要在设计制造两元体制、配套巨级多、产品加工制造过程复杂等多约束条件下，统筹土地、设备、：工艺、人员、产品等生产要素，将自动化、数字化、网络化、智能化技术融合应用，寻求质量与效率**，探索内涵式发展的道路。因此，研究军工智能车间分类和构成要素，探索具有军工特色的智能制造发展路线具有重要意义。 行业分类 一级分类 二级分类 典型工业描述 典型产品 流程行业 化工 火工品制备 火炸药、火工品、推进剂等 纤维制备、树脂制备 碳纤维、玻璃纤维等 核燃料元件制备 核燃料元件 离散行业 结构类产品加工 4 切肖《加工 大型结构件数控机加工，超精密机加 各类结构件等 5 成型加工 大型结构件铸造、锻压、冲压 壳体、轴等 6 焊接加工 激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊 贮箱、外壳体等 7 热表工艺 构件热处理 结构件等 8 复合材料成型 树脂基、碳/碳复合材料成型 固体发动机壳体、天线罩等 结构类产品装配 9 定位装配 特大型产品，单件/小批量生产 空间站、战略导弹、舰艇等 10 柔性脉动装配 大中型产品，多品种、小批量 飞机、导弹、车辆火炮、军用发动机、鱼水雷、大型雷达等 1 1 节拍装配 小型产品，多品种、小批量 光电吊舱、变速箱、伺报机构、阀门等 12 流水线装配 大批量生产 轻武器、枪炮弹等 电子类产品 13 芯片制造 品圆制造、芯片构建、光刻、封装 芯片类 14 微组装 LTCC,贴片键合 微系统、MEMS等 巧 电子装联 基板、SMT、THT、PCBA 印制板等 军工智能车间的概念和主要特征 车间是企业在生产过程中完成一组工序或单独生产一种产品的单位，车间内的活动具有典型的工艺专业相关性。智能车间是智能制造的子集，是以生产车间为载体，以关键制造环节智能化为核心，以自动化、数字化、网络化、智能化为特征，利用物联传感技术、网络技术、自动化技术、人工智能技术等，推动生产系统向信启、深度自感知、智能优化自决策、精准控制自执行方向优化，从而推动生产模式向精益化内涵式发展转变，最终实现缩短生产制造周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗、保障安全生产等目标。 与传统制造车间相比，智能车间具有诸多典型特征：自动化——实现生产过程中的物流、生产、检测自动无人化；数字化——制造信息转化为可度量的数字、数据和模型，包括产品的数字化模型、工艺流程模型、工厂运行模型、环境模型等；网络化——制造信息系统、制造设备、传感器等之间的标准化数据传输，实现数据流的无缝集成；智能化——以效率和质量为目标，将车间制造相关工艺、设备、物流、计划、执行等多业务集成，利用智能算法、大数据分析、人工智能等新一代信息技术，进而解决制造系统中各种极其复杂的优化决策问题，如生产过程的调度、设各预测性维护、生产经营决策等。 1-1Z522154329E7 (1)_副本.jpg 自动化 数字化 网络化 智能化 基础阶段 高级阶段 基础阶段 高级阶段 基础阶段 高级阶段 基础阶段 高级阶段 化工类 过程自动化控制 自动物流 自动在线检测 分布式控制系统 生产管理系统资产管理系统车间工艺仿真 过程数据采集 传感互联工业网络安全能源及环境监 在线优化 先进控制算法 结构加工类 数控化设备 自动柔性物流自动仓储 生产管理系统数采系统 工艺设计管理车间工艺仿真 虚拟现实辅助系统 物料识别 设备互联工具识别工业网络安全能源及环境监 丿量趋势分析 智能计划调度预测性维护生产管理决支持 口构配 定位装配 自动化装配工具 自动物流配送自动仓储 生产管理系统 工艺设计管理供应链计划车间工艺仿真 虚拟现实辅助系统 物料识别 设备互联工具识别 工业网络安全源及环境监控 丿、量趋势分析 智能计划调度预测性维护生产管理决策支持 柔性 动装配 自动化装配工具 自动物流自动检测 节拍装配 自动化装配自动物流自动仓储 全自动装配自动在线检测 流水装配 自动物流自动仓储在线检测 全自动装配自动在线检测 电子类 自动加工自动物流 全自动生产自动检测 生产管理系统数采系统 工艺设计管理车间工艺仿真 虚拟现实辅助系统 物料识别 设备互联工具识别 能源及环境监 丿、量趋势分析 智能计划调度预测性维护生产管理决策支持 欧赞智能科技(苏州)有限公司,毫米波雷达全自动组装线.jpg 智能车间分类与要素 借鉴国内外智能制造的相关经验，结合国防科技工业装备产品的制造工艺特点，总体上分为流程行业和离散制造行业。军工智能车间可具体划分为4大类、15小类(表1)。一是化工类：化工类是典型的流程行业分类，按照国防科技工业的典型化工产品细化为火工品、复合材料、核化工3个智能车间小类，典型产品如火工品、碳纤维、核燃料元『牛等；二是结构产品加工类：结构产品加工属于离散制造行业机械加工类，按照产品加工典型工艺过程，可细分为切削加工、成型加工、焊接加工、热表工艺、复合材料成型5种智能车间小类，典型产品如壳体、箱体熹三是结构产品装配类结构产品装配属于离散制造行业，按照装配产品的尺寸、种类、批量、装配工艺性进行细分，包括定位装配、柔性脉动装配、节拍装配和流水线装配4类不同的装配智能车间模式；四是电子产品制造类：按照军工电子产品的制造层级，可分为芯片制造、微组装、电子装联3个智能车间小类，如芯片、微传感器、印制板等。 为便于各类单位判断智能制造实现程度，围绕各类型军工智能车间的典型特征，可将其发展阶段划分为基础阶段和高级阶段。基础阶段——企业关键生产环节引入自动化生产设备，初步形成自动化生产体系；完成生产设备数据采集联网；建设制造数字化信息系统；开始对生产数据进行初步应用。高级阶段——企业以适度的自动化为基础，拓展数字化、网络化和智能化的技术应用，实现制造全过程的信息深度自感知、精准控制自执行、智能优化自决策。从智能车间的分类、典型特征和发展阶段三个维度，可以提出军工智能车间的主要构成要素。 军工智能车间建设 智能制造既是技术，又是系统，也是模式，不同的人和企业对军工智能车间的理解和关注点都存在差异。智能车间的目标是实现高效率、高质量的制造，无论是信息化、自动化或智能化技术的应用，都应该服从这些目标。企业在规划建设智能车间时，必须符合行业实际并结合自身的发展阶段，找准建设目标和方向，量体裁衣，合理规划，分阶段推进。企业在开展智能车间建设和应用中，生产模式是灵魂、工艺优化是前提、系统集成是核心、智能装备是基础、信息系统是手段、信息安全是保证。 军用器械装配自动化.jpg 在军工智能车间规划建设过程中，还应注意：一是企业在开展智能车间规划时，要把效率和质量目标与生产制造模式变革和工艺优化有机结合，通过模式变革和工艺优化支撑目标的实现。二是在智能车间项目的实施过程中，要将工艺、设备、物流、计划、执行等多项业务通过网络系统、信息系统和控制系统集成，宴现效率和质量目标的落地。三是军工智能制造对保密和安全提出了严格的要求，需要妥善解决智能车间建设中的保密和安全问题，如在工控网与国密网之间制造数据的交互问题、智能装备的防爆问题等。四是智能车间建设要落实企业的主体责任，政府更好发挥引导作用。由于智能车间的建设关系到企业变革、生产与管理流程优化、资源配置方式等多种因素，企业要主动作为、提高认识、加强组织领导和投入。