汤晓水

（江西铜业加工事业部，江西 南昌 330096）

1 引言

传伴随着德国工业制造4.0、中国制造2025、中国人工智能2.0等国内外重大战略的提出，自动化技术和人工智能进入了全新的发展阶段，两化融合体现着鲜明的时代特征，推动新产业革命。李克强总理在政府工作报告中明确指出，要打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。随着国内漆包线行业的快速发展，大批优秀的漆包线生产企业规模不断扩大，市场竞争将愈演愈烈。江西铜业加工事业部漆包线厂（以下简称漆包线厂）要提高其在行业内的综合竞争力。同时，为助力江铜集团打造“具有全球竞争力的世界一流企业”，实现“三年创新倍增”攻坚计划，必须要在发展智能制造与工业大数据信息技术上加快步伐，逐步实现漆包线工厂优化升级、智能制造和绿色发展，也是“智能+”的未来发展趋势。

2 漆包线厂创建智能化工厂的目标

通过漆包线厂已有的信息化管理系统（OA、ERP、全面预算管理系统等）及工业物联网技术，把漆包线厂的设备、传感器、控制器等数据进行集中实时采集，实现设备跟设备、生产工艺跟设备的联动及高效的协同工作，结合数字化指令能够快速适应相应变化实现自动接单、自动优化生产排程、智能化优化调度、数字化产品检测、提高设备利用率和能源使用以及产品品质等，进而实现生产、质量、设备过程控制智能化。

通过AGV智能机器人、生产线机器人、智能化生产设备（含旧设备升级改造）、机器视觉智能辅助装置及在线检测仪器对生产、品质过程控制、减少人工作业、提高生产效率及产品品质、降低人力成本［1］。实现漆包线自动更换（上下）线盘、物流自动搬运产品、产品质量智能化检测、自动包装称重、立体智能仓库等作业功能，进而实现仓储运输与物流系统智能化。

通过融入当今最先进的工业互联网数据集成技术、大数据分析技术、人工智能技术、智能机器人技术等创建漆包线厂智能化工厂［3］。从而实现基础数字化、过程控制自动化、管理可视化、分析多端化等，促进漆包线厂的产品质量提升、工艺控制优化、物料能源协同、劳动效率提升、生产成本下降等，进一步提升漆包线厂在漆包线行业的市场竞争力。

3 漆包线厂创建智能化工厂方案的构想

3.1 企业现状

漆包线厂主要从事设计、制造和销售各类高档漆包线，主要产品为耐冷媒漆包线、聚酯亚胺漆包线、自润滑聚酰胺酰亚胺漆包线等高端漆包铜圆线，线径规格范围为0.08～2.000mm，年设计产能为2.4万t，员工人数102人。主工艺设备是分别从德国Niehoff公司和奥地利MAG公司和国内无锡梅达公司、巨一同创公司、太阳线缆公司等引进的具有世界领先水平的拉丝、漆包生产线；漆包线在线粒子检测引进美国Lear公司在线检测系统；漆包线产品性能检测设备及其他辅助设备亦选用国内同类先进的产品。现有M30拉丝机2台、连拉连包高速漆包机21台、节能小线规漆包机2台。拉丝工艺采用连续退火工艺和冷却液集中循环供应，保证中间产品质量和节约能源；漆包工艺采用拉丝-漆包连续生产和废气催化燃烧生产工艺，减少模具消耗，提高产品质量，并解决了排放废气对环境的污染，漆包线生产工艺流程如图1所示。

漆包线产品通过了质量、环境、职业健康安全和能源“四标”管理体系认证以及UL、ROHS、REACH等相关产品认证。是江铜集团进入铜加工领域的重要探索，公司致力于以高品质的产品为市场客户服务，受到社会广泛赞誉。现已与上海日立、美的美芝、格力凌达、华意压缩、加西贝拉等国内高端客户合作，并成为以上客户的“核心供应商”和“战略合作伙伴”，高端品质和市场地位得到肯定与认可。

图1 漆包线生产工艺流程图

3.2 创建智能化工厂方案

漆包线厂智能化工厂创建是在结合漆包线厂生产工艺特点的基础上，根据创建智能化工厂将实现的目标，通过工厂布局和优化工艺流程，打造工业互联网平台，引入“智能+”概念。其智能化工厂创建方案设计包括四大系统［2］，分别是智能化生产控制系统、智能化管控系统、智能化设备和生产线系统、智能化仓储运输与物流系统，如图2所示。

图2 智能化工厂创建方案的四大系统

3.2.1 智能化生产控制系统

通过对现有漆包线厂的信息化系统导入MES系统［4］，实现了全面预算管理系统、OA、ERP和MES系统间对接形成了信息化闭环，构建了漆包线厂智能化生产控制系统设计架构图（图3）。通过设置必要的接口，对包括PLC、数据采集器、二维码、各种计量及检测仪器、机械手、HVC在线粒子检测仪等生产现场控制设备建立联系，以二维码等自动信息采集技术进行设备、物料、质量等信息采集，从而实现漆包线物料成本管理、生产工艺管理、产品的过程控制以及设备管理的智能化，实现系统自动接单、订单自动评审和自动排产以及系统对生产进度的时时预警监控。可在SOP上实时查看当天的生产任务，实时查看订单的执行情况，实时监控设备点检保养作业情况，以及实时监控各原物料成本消耗情况。通过平台的工艺管理智能化系统，实现生产过程智能化控制，在线质量的自动时时监控和预警。

图3 漆包线厂智能化生产控制系统设计架构图

3.2.2 智能化管控系统

在生产过程中，生产订单是整个制造执行的驱动源头，生产工艺文件与调度指挥是指导生产的重要依据［5］。漆包线厂建立中央控制室（生产调度指挥中心），通过工业物联网技术，把漆包线厂的设备、设备传感器、控制器等数据进行集中实时采集，全厂的设备状态、设备参数、工艺技术、质量控制、生产进度、物料传送等信息汇总于大数据中心并于中央控制室相连。实时监控生产计划及执行情况、设备运行状态、生产统计图、物料消耗、成本统计情况等，中央控制室设有智能计划系统操作界面、生产现场监控、看板展示及生产品质异常报警等，显示个生产区域的监控信息，如中拉车间、漆包车间、检验工段、物料叉车班、模具室、仓库等；现场安装LED大显示屏监视装置，全方位的监控系统能实现生产过程的全面监控和记录，确保生产现场的安全、设备、品质、安全等正常运行，以及现场各项安全、质量等事故的追溯。

3.2.3 智能化设备和生产线系统

结合漆包线厂现有的生产工艺流程，采用智能化生产工艺，基于从拉丝放线到漆包线产品入库的每一道工艺流程，建立数字化模型，实现产品的高精密管控，根据工厂实际智能化设备和生产线需要实现漆包机自动更换（上下）线盘作业和漆包线产品质量检测智能化等功能。

实现漆包机自动更换（上下）线盘作业，目前我厂所有高速连拉连包漆包机线盘立式收线，线盘尺寸为PT25-PT270，包含全部尺寸。当产品满轴下挂后，漆包机上计量传感器参数自动传输到自动机械臂，通过自动机械臂及时对尾线进行处理，尾线处理完成后采用自动行车轨道方式，自动上下起吊和左右移动满轴产品线盘运至AGV机器人上，最后通过自动机械臂抓运空线盘运至漆包机收线机上，再采用自动上下盘压紧装置对空线盘进行压紧。这样，整个自动更换（上下）线盘作业流程就完成，如图4所示。

图4 漆包机自动更换（上下）线盘

漆包线产品质量智能化检测，其智能检测流程如图5所示，是通过漆包线检测仪器扫描枪，扫描被检测样线线盘标签，取得产品生产日期、班次、型号、规格、生产机台、生产和检验作业员、产品客户等信息，不需要人工输入。漆包线检测仪测试完毕数据自动上传至电脑，每一项检测做完后，主界面数据和参数自动存入数据库。检测结果数据实时通过无线网络传输至质量检测数据服务器，检验记录自动生成，并按照型号、规格等信息自动匹配相应的客户标准，形成出厂检测报告。同时，可以利用时间、产品型号规格、检验员等关键词扫描信息码对所有的检测时间进行快速搜索，也可以导入数据做统计分析功能，如CPK分析等。利用大数据网络管理，质量预警迅速，提高时效，实现漆包线产品质量智能化检测。

图5 漆包线产品质量智能检测流程图

3.2.4 智能化仓储运输与物流系统（智能AGV、机械手、立体仓库）

漆包线厂智能化仓储运输与物流系统设计架构如图6所示，漆包线产品满轴自动下挂后通过AGV机器人自动运输到产品自动包装称重系统，自动包装称重系统能够通过对检验合格的漆包线产品连续输送、在线称重、在线包装,实现产品的自动称重并张贴计量标签，提高包装的效率和精度,降低包装人力成本，提高效率。将包装好的产品由RFID阅读器与天线组成的通道进行入库，RFID将自动获取数据并于形成与生产订单数量关联，然后通过计算机仓储管理信息系统运算出库位。仓库采用高层货架配以货箱或托盘储存货物，用巷道堆垛起重机及其他机械进行作业，是自动化仓库与立体仓库的有机结合，实现仓储过程自动化的智能化立体仓库，计量包装完后的产品根据运算出库位再通过自动装卸机将托盘运输到立体仓库在指定库位。

发货人根据销售要求的发货单生成出库单，系统根据先进先出原则，由系统向自动装卸机传输仓位信息，自动将仓位产品运送至装载区。产品出库完毕后，只能仓储系统自动更新资料到数据库，保证货、帐一致。

产品从计量到出库所有数据与全面预算系统、ERP系统和MES系统共享。智能仓库建立自动化设备管理指挥中心与MES系统融合、利用LED显示屏实时监控漆包线产品的包装、入库运行情况，最后实现产品的自动组货、发货。

图6 漆包线厂智能化仓储运输与物流系统设计架构

4 预期效益分析

通过对漆包线厂智能化工厂的创建将从根本上改变漆包线厂现有的生产管控模式，大幅提升漆包线生产装备的信息化和智能化水平，提升漆包线研发、制造全生产工艺流程管理决策能力和高效科学管理水平，提高漆包线产品生产效率，缩短新产品研发周期，提高产品合格率以及降低能耗，也可有效促进漆包线行业向智能制造优化升级。预期产生直接效益269万元/年，具体如表1。

表1 预期效益分析表

5 结束语

通过对漆包线厂智能化工厂的创建，预计可以实现各工序自动化生产设备之间的互联互通，构建分布式控制与数据采集系统，采用分散连接、集中监控的方式，完成制造过程现场数据的可视化与网络化，实现个性化快速定制智能制造终端的智能管理［6］。智能制造的创建将从根本上改变漆包线厂现有的生产管控模式，大幅提升漆包线生产装备的信息化和智能化水平，提升漆包线研发、制造全生产工艺流程管理决策能力和高效科学管理水平，可有效促进漆包线行业向智能制造优化升级。