钣金数字化工厂的信息化建设与实现高头车

2019-05-09 17:17:06来源：毛瑞生 钣金与制作

随着国内外家电、汽车、船舶、轨道交通、电梯、厨柜、电器开关柜、航空航天等行业的飞速发展，钣金制作也得到了前所未有的进步。二十世纪六七十年代主要靠手工剪和木方尺的加工方式已一去不复返。随着钣金制作小批量、多样化的发展，连非数控的液压剪折机也在慢慢淘汰，代之而起的是数控剪板机，数控冲床、数控折弯机、数控旋压机、数控滚压机、数控铆接机等。近年光纤激光切割机，特别是4kW以上的大功率光纤激光切割机趁势而起。

但是目前我国钣金制作行业与国外相比，数字化和信息化方面差距较大。许多先进的数控钣金设备仅是一个信息孤岛，无法与管理系统进行有效的数据交流。对设备的运行状况没有及时的掌握，导致缺少保养、维护、易损件得不到及时更换，等到一个批量下来才发现早应维修的零部件还没有换。由于相关物料未及时到位，新产品开发滞后，往往在还没有生成正确的3D模型就开始加工，工艺工装物料跟不上，然后再一次次地改了又改，生产进度无法跟上计划，没有高效的生产运行体制，造成交货时间延迟、设计、工艺未经有效的校对，生产中缺少记录，跟不上客户的质量要求。

数字化工厂

说到数字化工厂，我们就不得不提到另外几个老生常谈的概念，德国的工业4.0、美国的工业互联网、中国的智能制造。

德国所谓的工业四代(Industry 4.0)是指利用物联信息系统(Cyber-Physical System简称“CPS”)将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。工业4.0是《中德合作行动纲要》的第一条，两国政府为企业参与该进程提供政策支持。

美国的工业互联网就是将虚拟网络与实体连接，形成更具有效率的生产系统。其目的在于通过制定通用标准，打破技术壁垒，利用互联网激活传统工业过程，更好地促进物理世界和数字世界的融合。

《中国制造2025》是中国版的“工业4.0”规划。规划提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领，促进制造业数字化、网络化、智能化，走创新驱动的发展道路。

工业互联网和工业4.0的基础是工厂数字化。实现从市场需求→研发→产品设计→工艺规划→生产规划→生产执行→产品服务交付等整条企业价值链的优化。

钣金数字化工厂的信息化建设

钣金制作企业决策层通过ERP来建立精益生产规划和信息化规划，通过CRM(Customer Relationship Management)客户关系管理来协调巩固新老客户关系，了解市场需求并进行新产品开发，用PLM(Product Lifecycle Management)产品生命周期管理软件来管理产品设计和工艺设计的整个过程。目前著名的三维设计软件公司如西门子（高端UG，中端Solid Edge)、PTC的Creo、达索(高端CATIA，中端SolidWorks）都有自己很好的PLM软件。工程师用这些软件建立好3D钣金产品零部件就可与客户沟通并修改再自动展开。一边传送给激光切割机和数控冲，一边编好折弯工艺（程序)。折弯工就可同时查收到工艺（程序)和钣金毛坯料。这样做的好处是降低了对折弯工的要求。生产管理部门为主的APS(Advanced Planning and Scheduling)高级排程系统根据ERP和PLM的要求，组织不同材质、不同表面要求、不同厚度的钣金原材料和毛坯件（通过二维码)及模具（装有传感器）经生产导航系统到达加工点，同时在软件上反映。MES系统随时执行与反馈各车间的生产状态，自动检测系统能在几十秒内完成下料检测（2D）和成形检测(3D)并自动与工艺展开尺寸和零件尺寸相对比。

钣金数字化工厂并非遥不可及

美国由于工业互联网的崛起，发展速度超过了德国。而德国为了应对美国的赶超提出了工业4.0。而不管是工业互联网还是工业4.0工厂，设备数字化是关键。现在我国的钣金制作工厂中大部分都有数控冲床及数控剪板机、激光切割机（图1）和激光切管机、数控折弯机、数控滚弯机等。不少有实力的钣金厂还购置了数冲激光连折弯的复合机，为今后的数字化工厂奠定了基础。

图1激光切割机

例如，作为全球钣金柔性加工技术的典范—Salvagnini S4可以从料库中自动选取板材进行冲切和剪切复合加工，并与P4柔性折弯中心联网，如图2所示。P4折弯模具根据工件大小和形状自动换成所需长度。Salvagnini研发的板材特性补偿技术MAC2.0是工业4.0自适应技术的实际应用，解决了板材特性对折弯精度的影响。在加工时，如遇到一批特性有差异的板材时，可很好地解决不同材质以及同一材质的差异对折弯精度的影响。MAC2.0可以在折弯进行时检测板材特性（如回弹系数、抗拉强度等），然后在板材特性大数据中搜寻符合条件的数据，最后反馈给设备自动进行折弯力度补偿，整个过程只有0.3s。有了MAC2.0就能保证即使同一批板材的特性各不相同，也能折出符合图纸要求的钣金零件，同时也减少了检验工时和不合格品。LINKS软件可以通过云服务器实时监控设备的状态，包括设备的生产效率、能耗是否有潜在的问题等。它可以让操作者和管理者远程访问设备状态，随时随地了解设备整个运行情况，不仅可以优化生产流程，设备还可以做到自检，检出潜在问题，在问题扩大前予以修复，降低了停机检修的风险。

图2 S4冲剪复合中心+P4多边折弯中心

结束语

钣金数字化工厂的实现要靠政府、行业协会、法律法规相关部门和各钣金厂的不断努力才能向前推进，因为产品厂与外协厂，外协厂与配套厂（如模具、工夹具、原料等厂商都需向对方开放源代码的数据），这就要靠大家的共同努力，制定规则并自觉遵守，为今后的互联网工业4.0做好基础准备工作。

目前我们不应观望等待，钣金数字化工厂不是一朝一夕就能实现的，整合好我们的设备，选好适合我们的软件并与软件商合作共同提高。设备和软件总是不断改进提高的，期望各位钣金同仁齐心合力，以中华民族强盛为已任，钣金数字化工厂和工业4.0在不久的将来一定会变为现实。

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