黄麒心 梁升波

摘 要： 结合目前智能制造技术与先进发动机制造生产线，研究了智能制造在发动机生产制造领域，设计针对发动机零部件及生产线架构，并阐述了实施的内容，关键技术的应用及实现方式，为智能制造在发动机制造领域及装配制造提供参考。

关键词： 中国2025 ；智能制造；生产线

1数字化智能制造的现状

目前，我国的制造业已经实现由传统的人工制造转变成由机器自动化生产制造方式，随着近年來自动化技术的不断前行与发展，先后经历了半自动化，自动化，柔性自动化时代。为适应产品制造的更多需求与精度要求，已拥有的自动化技术已经无法满足要求，需要发展一种集大型数据，多种信息为载体，自动化高度集中，智能制造的自动化技术-数字化智能制造。近年来，世界各国针对发展智能制造，提出了自己的发展方向与构想，其中比较突出的是德国的“工业4.0技术”，美国的“再工业化”和中国的“中国2025”。目前，数字化智能制造生产线率先应用在我国的航空，汽车和电子等高度自动化的生产领域，先后建立了多条电子零部件以及发动机零部件数字化智能制造生产线。

2 发动机数字化智能制造的构成

2.1动机数字化智能生产线的特点

发动机数字化智能制造具有数字化，信息化，自动化，一体化，精益化和集成化等特点

2.2发动机数字化智能生产线的组成

数字化智能生产线分区域分主要由仓储区、上下料区、加工区组成；按照设备类型主要分上下料仓储设备、加工设备、搬运设备、检测设备、监控设备、生产管理系统、企业管理系统和生产管理平台等组成。

2.3发动机数字化智能生产线的主要部分

发动机数字化生产线硬件方面根据不同区域功能，可以分为仓储区，上下料区，加工区，装配区，辅助区。

发动机数字化生产线软件方面根据不同的功能，主要包括企业资源管理平台ERP，企业产品生命周期管理平台PLM，产品数据管理平台PDM，企业物流管理平台EMS，生产管理平台MES等。特别是企业物流管理平台EMS和生产管理平台MES在数字化生产线中扮演着主要角色，前者在整线中发挥着产品物流的管控和追踪，后者在整线中发挥着统筹，协调各个平台，并规划整线的生产，调度和管理整线的设备，实时显示与反馈当前整线的状态与产品的加工数据，存储整线的加工数据，分析整线的能量等功能。

2.4系统功能管理模块

2.4.1刀具寿命管理

系统将CNC机台所用到的刀具与CNC进行位置绑定，通过建立数据库，设定好每件产品需要用到每把刀具的使用次数以及使用寿命的数值（极限值）。通过CNC加工产品的数量来计算每把刀具的使用寿命，当刀具使用次数即将到达预设数值时，系统提前提醒警示，当刀具使用次数到达预设的寿命数值，系统发出报警，系统提示操作人员对刀具进行确认，是否需要更换新的刀具。

2.4.2仓储管理

整线产品的半成品或者产品都进入线边仓储库位暂存，系统对线边仓储库进行管理。包含功能如下：入库管理、库位管理、出库管理、在库监控、在库查询。

（1）入库管理：半成品或者成品进入仓储库位，系统自动标定产品成品的类型、产品加工状态、已完成加工工序、入仓储库时间等信息；

（2）暂存管理：系统按照产品成品的类型、产品加工状态、已完成加工工序、入仓储库时间等条件，对其进行存储库位分配，将产品成品送入系统编制制定的库位暂存；

（3）出库管理：当产品半成品或者产品根据系统排产进入生产或者产品半成品或产品加工工序完成，需要出线进行其他工序的加工时，系统根据其所在的库位信息，将该批次的半成品调出仓储库位。产品的半成品或者产品出库管理，可以采用先进先出的原则，系统根据产品进入库位时间决定产品半成品或产品的生产优先级。

（4）在库监控：系统会根据产品进出库位的信息，定时进行系统刷新在库存储的产品半成品或者成品进行监控，并实时将信息反馈，操作人员可以通过整线的信息显示屏，获取目前实时的仓储信息。

（5）在库查询：系统记录每个仓储位置对应产品半成品或者成品的在库信息，可通过系统对其进行查询。当实际情况与系统数据有误时，可通过对其进行修改更新。

2.4.3在制品跟踪管理

系统针对目前整线在制品的跟踪管理，主要基于产品存放在容器（例如产品托盘、产品料框），并且在容器安装能储存信息RFID芯片，将产品的信息与容器上的RFID芯片进行绑定。

产品从进入生产线仓储区前，上料区的RFID读写器会读取容器中的产品信息产品的信息并且写入该容器的RFID芯片。

进入仓储区时，仓储区的RFID读写器对容器再次读取并发送给系统，系统会记录产品进入仓储区的信息。

当系统根据车间的生产计划进行排产规划确认后，产品从仓储区出库，仓储区的RFID读写器对容器再次读取并发送给系统，系统会记录产品出仓储区的信息）。

容器出仓到达加工区，加工区机台每次进行上下料，机台旁边的产品放置容器的机台上的RFID读写器都进行读取容器目前信息仓储区的RFID读写器对容器再次读取并发送给系统，系统会记录产品进入仓储区的信息，并实时更新状态。

因此，产品在整线流转过程中，系统都会记录产品在车间的流转情况，并实时追踪产品的状态与位置信息。

2.4.4质量信息管理

系统与机台之间进行通信，并通过数据采集，采集经过机台的每个产品的数据（过程、结果、扭力、角度、高度、装配），并记录到系统数据库，生产各类质量查询报表、统计图表等。系统会根据采集数据，将采集数据反馈到监控画面，整线的操作者可以通过系统，将监控画面或者储存质量报表了解整线产品的质量信息。

2.4.5设备监控管理

系统经工厂以太网络与各设备相连接，通过数据接口采集各类设备的状态信息（正常、异常、暂停等）、加工程序号。系统对各类数据实时采集并记录到数据库。可通过可视化看板显示，或者记录到数据库，生产各类统计报表。

设备数据的接口可分为以下几类：

（1）PLC控制器：采用OPC方式采集数据，需提供设备数据地址表；

（2）PC控制器：采用数据接口，如FTP，Socket，webservice等；

（3）单片机：根据设备开放的数据接口定制开发。一用串口通信。

2.4.6可视化管理

将系统可采集的各类数据进行汇总，并通过现场安装的显示屏实时显示工厂当前的生产信息。

2.4.7报表中心

系统将各个模块的数据存储到系统服务器上，并根据客户要求开发相应的统计报表。报表分为两类：查询报表、统计图表。

3发动机数字化智能制造的发展与趋势

随着科技的发展，技术的更新，数字化智能产线应用会越来越广泛。特别是自动化设备智能应用技术，互联互通技术和人工智能技术的发展，以及自动化系统实施框架功能的补充完善，结合工业大数据，满足企业用户对于互联互通、过程可视、优化改进和智能决策等各个层面的数据应用需求和一站式服务需求。同时，依据发动机的工艺与技术的更新与应用，发动机数字化智能产线功能将更加齐全，对生产的作业流程更严密，对生产的要求更高标准。

参考文献

[1] 杨金发，张军，韩德印等. 发动机智能制造浅析 [J]. 金属加工（冷加工）， 2015 （24）：12-14.

[2] 亢亚敏，秦新冰，汪九佳. 面向智能制造的航空发动机数字化生产线建设研究[J]. 智能制造，2017（7）：44-46.