柔性生产线方案

柔性生产线方案 Revised by Hanlin on 10 January 2021

柔性生产线建设方案

一、建设背景（意义、背景）

新世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。这场变革是信息技术与制造业的深度融合，是以制造业数字化、网络化、智能化为核心，建立在物联网基础上，同时叠加新能源、新材料等方面的突破而引发的新一轮变革，将给世界范围内的制造业带来深刻影响。

为应对这一全球性变革，西方发达国家纷纷提出相应的策略。德国提出了德国工业4.0，美国提出了“再工业化”和“工业互联网”的概念，英国也提出了“第三次工业革命”的概念。

这一变革，恰与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇，这对中国是极大的挑战，同时也是极大的机遇。

到2012年，中国制造业增加值为2.08万亿美元，占全球制造业20%，与美国相当，但却大而不强。主要制约因素是自主创新能力不强，核心技术和关键元器件受制于人；产品质量问题突出；资源利用效率偏低；产业结构不合理，大多数产业尚处于价值链的中低端。

同时，我国工业面企业面临着一些压力。从区域上来看，现在长三角、珠三角的企业面临劳动力成本上涨、市场萎缩、产业转型的压力，作为我国的老工业基地的东三省，企业也在大规模亏损，中西部地区作为产业转移承接地也面临很多问题。

这些问题是我们发展中一直存在的问题。比如区域产业发展定位不够清晰，区域产业结构趋同，没有形成相互联系的主体功能区，另外各地区在发展中基本处于互相竞争的关系，而不是竞争和合作关系。随着经济增速下行，这方面问题越来越突出。

中国政府经过大量研究，提出了“信息化和工业化深度融合”的产业政策，并持续制定“中国制造2025”行动计划、“互联网与工业融合”行动计划以及“工业云”行动计划

等，其目标和德国工业4.0、美国工业互联网、英国第三次工业革命等提法基本趋同。都是希望在新一轮科技革命和产业变革中，研究如何抢占新一轮发展的制高点。其本质就是互联网和传统工业行业的融合，主攻的方向就是抓智能制造，这是解决我国制造业由大变强的根本路径。

过去五年，我国工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%，近五年年均增长4个百分点。现在很多工业企业甩开图版，搞无纸化设计、数字化模型，这些方面的大量应用，减少了研发的周期，提高了设计的效率，也降低了研发成本。另外在规模以上的工业企业中，生产线上数控装备比重已经达到30%，近五年也是年均增长4个百分点。这些方面都有很好的发展势头。

当然与发达国家相比还有差距，特别是在智能化方面。过去我们使用的一些数控系统、工业机器人，基本上是按人设定的程序作业，它自己并没有人工的智能。所以就出现过有人在修理机器人的时候，一旦忘记关闭电源，机器人对人造成伤害甚至致死的情况。它没有智能装置能感知有人在这作业，设定的程序就不能工作。我们在高端的传感器、重要的操作系统、数字化的基础上需要进一步提高智能化的水平，这样才能达到智能制造的要求。从产品上来说，现在也有一系列智能化的产品，比如工业机器人原来是数控化的、不智能的，将来工业机器人可能智能化。

二、项目建设内容：

在未来的制造企业中，简单劳动将主要由机器完成，“机器换人”会带来普通劳动力的大量失业，被机器换下的人应该向新型的高端服务岗位转移，但其前提是这些人才应掌握更多的跨学科知识。

智能制造实训室建设内容包括：

2.1柔性生产线系统建设

1）柔性制造生产线硬件系统：

柔性生产线是把多台可以调整的机床联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。生产线的软件管理系统是产线控制的核心，通过软件系统中信息的调整，可将多种生产模式结合，从而能够减少生产成本做到物尽其用。当前中国制造业要进行降低成本、提升效率、提高生产质量的产业结构升级，柔性生产线的生产组织方式是重要的发展方向。

项目方案中计划搭建车铣加工复合无人值守柔性生产线，

生产线配置：

毛坯由“料仓”存储。“机械手”拿出毛坯后，放到传送带上（传输带上可放料框），运送到机加工机位。再由“机械手”取出并装到相应的机床上。

加工完的零件也需要“机械手”卸活并放到“成品零件筐”内。“成品零件筐”需要另配。成品也可以由机械手卸活后放到传送带上，传送至成品库区（成品库需另配）。

2）柔性生产线管理系统

要构建柔性生产线，硬件设备的组织连接是外在的表现，而核心的控制大脑是软件系统。软件系统方案首先要满足生产线的信息化要求，同时面向未来制造业的发展，展示先进的生产组织模式，提升学校人才培养的教学内涵。

模拟企业的生成组织过程：按企业的设计、工艺规划、生产调度、库房、操作工等人员角色及流程配置对应的软件系统。在满足生产要求的同时，构建生产组织的教学场景，使人才的培养模式不但满足对操作技能的培养，还可以提升到对工艺流程、生产组织流程的培养，满足未来高层次在校人才的需求要求，以及企业在职人员工作岗位和技能提升的培训需求。

实时监控柔性生产线的生产状态，实现信息及物理相结合的信息物理系统（CPS）：柔性生产线要能够快速适应产品或工艺的变化，通过物联及监控技术将生产线所需的数据及时准确地推送给对应的设备，对生成过程中所需的各种信息收集、处理、反馈，对设备实行控制。

规范管理物料及工装夹具，提高生产准备效率：将柔性生产线生产所需的物料、刀具、夹具等规范管理，根据产品的生产工艺要求，及时准确的准备所需资料，并配送到生产工位。

柔性生产线软硬件配置如下：

2.2车间智能物流系统

为了进一步完善实训车间的数字化、信息化建设，提升实训效益和管理水平，完善实训过程中对物资的管理，对实训过程中的库存、材料消耗、物资去向、投入成本等信息进行统计和控制，构建信息化的库房管理系统。通过对计划、采购、库存、工具等进行综合管理，保障实训教学活动的开展。因此，建设信息化的库房管理系统具有紧迫性和现实意义。

CAXA库房管理重点帮助学校解决以下问题：

物资分类：随着机床种类、物料种类和工装夹具等种类的增加，库房物资种类繁多，查找不便，缺乏科学的分类和存放管理；

业务办理：随着实训规模的扩大，库房的物资流动性正在增大，业务流程规范化和办理效率有待提高。手工记录费时费力且可能会出现人为的错误；

物资统计：目前学校库房管理主要还是侧重在人工管理为主，计算机管理为辅的状态。手工统计一方面工作量大，另一方面容易出错，同时还无法快速响应各类细化报表需求；

出入库、借用、归还等信息记录主要通过纸质文档来实现，纸质台账不易长久保存，查询更是不便；

目前学校实训中心的信息化还需要进一步拓展。比如，库房通过刷卡管理，读取持卡人信息、权限和业务需求，实现物料申领、借用、归还等操作。

建设目标：

构建标准、规范的库房存储环境；

规划物资存放区域、规范物资分类和标识，对库房存储环境进行评估和提出改善建议，满足物资对存储环境的要求。

建设信息化的物资分类管理和网络环境；

搭建网络环境，满足学校不同人员对库房信息查询使用的需求；对各类物资进行编码和标识；科学地物资进行分类，满足使用的方便和规范管理。

建设规范的流程化的应用管理；

规范库房业务流程，协助学校实现规范操作，让库房管理系统顺利上线，对人员权限进行设定，对业务流程进行优化，提高执行效率，减少管理盲点。

建设高效节约的库房管理系统，提升全体人员的成本意识。

提升库房业务办理效率，缩减业务办理的时间，保障老师在实训教学活动顺利开展；节约实训投入成本，提高物资的利用率，资金的灵活性，使效益最大化。同时通过库房管理系统统计数据提高全体人员的成本意识，减少浪费和消耗。

建设内容：

数字化库房管理方案实现如下功能：

库存管理，实时库存数量、金额查询；

库房单据管理，库房所有业务单据数字化，统一存放在服务器中；

库房查询系统，对库房各类单据进行分类查询和统计汇总；

用户管理及通信，对库房管理系统的用户进行权限管理，打通一般用户的需求与库房管理者的信息通道，能够及时对需求做出反应；

物料分类信息管理，构建数字化库房物料管理系统，实现库房管理规范化、信息化。所有物料通过条形码扫描仪进行信息入库，构建立体式数字化仓库，实现查询信息化，汇总数字化。

编码和报表管理，除了对物料进行编码外，还能对各类单据进行编码管理，对各类输出报表进行定义和管理；

数据备份与恢复，保障数据安全。

网络环境

网络平台采用星型拓扑结构，既要适合当前的实际情况，还要兼顾今后的发展要求，网络具备高性能、高安全性、高可靠性，可管理、可增值特性以及开放性、兼容性、可扩展性。

网络拓扑及接入方式示意图

软件环境

系统支持Oracle11g，SQLServer

系统不限制注册用户数，支持并发用户60个以上

提供系统备份功能和恢复机制

系统为中文简体正版软件

提供各种系统相关的软件培训

库房管理软件功能参数：

1、基本数据管理：对库区、货位进行划分，定义仓库类别、入库类别、出库类别、计量单位、供应商等基础信息；定义物品编码的规则；可对软件操作用户的基本资料与权限、密码等进行添加、修改、删除等操作。同时要与信息化教学资源库平台系统进行数据交流。

2、入库管理：区分多种入库方式，自动生成入库单号，根据物品属性自动生成储位，并将入库任务分解到各分库，由各分库进行入库操作确认。

3、出库管理：可区分多种出库方式，自动生成出库单号，根据物品储位将出库任务分解到各分库，由各分库进行出库操作确认，并可根据物品的流向生成下一级条码。

4、历史记录管理

5、账目管理：对发货应收、收货应付及库存费用进行管理、查询。

6、低限管理：具有低限报警功能。

7、编码管理：库存物品编码导入、打印、查询。

8、产品检验管理：对产品的检验、质量问题等有及时准确的统计，对生产部门的质量

问题进行及时的监督和管理。

9、库存管理：不需要手工管理，当入库和出库时，系统自动生成每类产品的库存数

量，查询方便；用户可随时盘点仓库，自动生成盘点单据，使盘点工作方便快捷。

10、库存报表：实际库存、可用库存显示，生成日报表、月报表，具备每日结存、库

龄分析等功能；可导出到Excel电子表格。

11、分析报表：进行安全库存分析，生成产品阶段报表、产品进出报表、产品移库报

表。

12、查询管理：根据权限可进行空储位的查询、管理，出入库的查询、管理，货物信

息的查询、管理等。

13、数据导入、数据导出：系统具备数据备份功能，可将数据备份到其他存储介质

上，也可将其他存储介质上的数据导入系统。

14、权限设置：对操作员、管理员等进行权限设置。

15、用户设置：对相关信息进行设置、修改。

16、管理软件的资料数据需要和信息化教学资源库协同管理平台连接

牵引式AGV，小车运行至物料车前，自动将物料车的拉柱挂上，然后牵引物料小车前进，到指定位置时自动卸下物料车，实现物料车的无人化搬运，可以大大节约工厂物料供送工人。

AGV调动控制系统通过引进国外先进AGV调度控制算法、结合众多工厂物料供送实际应用场景，独立自主开发而成。该调度系统可实现工厂级的AGV系统运行管理、交通管制、任务分发、自动充电控制、地图规划等功能，同时可与MES系统、智能仓储、生产线系统等实现无缝融合，打造全柔性、高度自动化的现代化物流。AGV调度控制系统架构如下：

该AGV采用自动卸钩，停车时可将货物自动停放在该区域。配合激光扫描，实现多个位置物体自动识别与停放。

该AGV调度控制系统与生产指令管理系统进行对接，AGV的叫车由生产线发出，经生产指令管理系统发送至AGV调度控制系统，然后由AGV调动控制系统统一进行车辆分配与调度

箱盒式立体仓库是仓库系统从出、入库到搬运，实现了作业的完全自动化，既避免了仓库内的艰苦作业，在出、入库时又可保证产品质量。一按电钮，即可准确、迅速地进行处理。