中國制造2025”旨在推動(dòng)中國從“制造大國”邁向“制造強(qiáng)國”。因此欲建設(shè)智能化的鈑金工廠，需要在企業(yè)統(tǒng)一的管理體系（圖1）背景之上，而效率的提升顯得至關(guān)重要，計(jì)劃生產(chǎn)調(diào)度都要達(dá)到高水平，也就是人和設(shè)備的高度匹配，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集十分關(guān)鍵。基于數(shù)據(jù)分析組織生產(chǎn)，更合理的分配生產(chǎn)資源，提高生產(chǎn)效率，以較低的成本實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制化生產(chǎn)。

圖1 現(xiàn)代企業(yè)的統(tǒng)一管理體系

 

鈑金制造工廠的現(xiàn)狀和存在的問題

 

目前，國內(nèi)大多數(shù)鈑金制造廠屬于勞動(dòng)力密集型企業(yè)，自動(dòng)化、信息化和智能化水平較低，生產(chǎn)管理系統(tǒng)相對(duì)孤立，數(shù)據(jù)分散而不透明。隨著生產(chǎn)成本和效率的巨大挑戰(zhàn)，勞動(dòng)力能力不足和高精度產(chǎn)品制造需求的矛盾越來越明顯，如何又好又快的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，是目前鈑金制造工廠急需解決的問題。目前鈑金廠的主要突出問題如下：

設(shè)備陳舊，技術(shù)落后

 

目前國內(nèi)鈑金制造工廠規(guī)模不一，存在大量的小作坊式鈑金制造工廠，這些企業(yè)設(shè)備陳舊，以手工操作為主，只能生產(chǎn)低精度的產(chǎn)品。部分鈑金制造工廠，雖然在本行業(yè)具有優(yōu)勢(shì)，但整體鈑金技術(shù)水平落后，使用的大部分設(shè)備為二十世紀(jì)初或者更早的國外進(jìn)口設(shè)備，同時(shí)國外已經(jīng)成熟應(yīng)用的新技術(shù)在國內(nèi)鈑金制造過程中應(yīng)用少或停留在起步階段。

信息化、數(shù)字化水平較低

 

目前國內(nèi)的鈑金制造工廠多數(shù)是基于業(yè)務(wù)的獨(dú)立單元。企業(yè)內(nèi)部的信息組織管理主要依靠人，而不是靠管理系統(tǒng)。企業(yè)內(nèi)部信息流通不暢，缺少一個(gè)協(xié)同工作的環(huán)境，不能實(shí)現(xiàn)資源和知識(shí)共享，生產(chǎn)效率低。

部分生產(chǎn)線產(chǎn)能低

 

目前大多數(shù)鈑金制造工廠沒有建基于工藝流程的生產(chǎn)線。現(xiàn)有生產(chǎn)線技術(shù)裝備水平低，工藝布局不合理，生產(chǎn)的產(chǎn)品精度和質(zhì)量不高。與國外先進(jìn)技術(shù)相比，在高精準(zhǔn)產(chǎn)品制造、先進(jìn)鈑金成形技術(shù)領(lǐng)域，國內(nèi)的鈑金行業(yè)還處在在摸索階段，沒有形成規(guī)模化生產(chǎn)。

鈑金制造工廠的發(fā)展方向

 

研究引進(jìn)先進(jìn)的鈑金制造技術(shù)

 

鈑金零件的制造技術(shù)除了傳統(tǒng)的沖切、沖壓、折彎、旋壓等技術(shù)外，還有立足于產(chǎn)品特征的新技術(shù)，需要國內(nèi)的鈑金制造企業(yè)潛心研究和應(yīng)用。如航空鈑金制造的蒙皮拉伸成形技術(shù)、柔性多點(diǎn)成形技術(shù)、蒙皮鏡像銑切技術(shù)、橡皮囊一步成形技術(shù)、噴丸成形技術(shù)、蠕變時(shí)效成形技術(shù)、充液成形技術(shù)、熱沖壓成形技術(shù)、超塑成形/擴(kuò)散技術(shù)、熱成形技術(shù)等。

建立鈑金數(shù)字化制造技術(shù)體系

 

鈑金制造過程的塑性成形特性及回彈現(xiàn)象使得鈑金制造過程復(fù)雜，工藝參數(shù)不可控，制造過程部分定量、經(jīng)驗(yàn)的試錯(cuò)模式?，F(xiàn)階段市場(chǎng)對(duì)鈑金產(chǎn)品性能要求逐漸提高，加上鈑金件的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，新型材料的應(yīng)用不斷增加，并且工件的制造周期和質(zhì)量要求也正在不斷上升。

基于數(shù)值模擬、計(jì)算仿真模型和科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，對(duì)鈑金件制造全過程中進(jìn)行計(jì)算和模擬，對(duì)設(shè)計(jì)模具進(jìn)行驗(yàn)證，明確成形工藝參數(shù)、優(yōu)化模型、彌補(bǔ)預(yù)測(cè)制造過程中可能產(chǎn)生的缺陷，建立毛坯展開形狀、回彈補(bǔ)償量、工裝設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈑金件形狀和性能的預(yù)測(cè)和有效控制。由于工件的成形過程因素比較復(fù)雜，彼此相互耦合，雖然數(shù)值模擬技術(shù)可以用來優(yōu)化工藝模型，從而減少試錯(cuò)次數(shù)，但仍然無法做到精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)鈑金工件的精確成形。

 

目前數(shù)值模擬技術(shù)、回彈控制技術(shù)等已經(jīng)廣泛應(yīng)用在鈑金制造過程中，如：橡皮囊一步成形、蠕變時(shí)效成形及充液成形等工裝設(shè)計(jì)中的回彈補(bǔ)償，蒙皮拉伸過程的軌跡預(yù)判和鈑金件拉深過程的缺陷控制等。

 

引進(jìn)智能設(shè)備，建立柔性智能生產(chǎn)線

 

智能制造設(shè)備是具有感知、分析、推理、決議計(jì)劃及操控功能的總稱，它集合了先進(jìn)制造技能、信息技能、計(jì)算機(jī)技能和智能技能。是關(guān)于配備產(chǎn)品的集成和交融，表現(xiàn)了制造業(yè)的智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的開展要求。以智能技能為基礎(chǔ)，使先進(jìn)加工技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)為一整體，覆蓋鈑金制造全部流程。智能化制造既解決了小批量、多品種與大批量、單一化產(chǎn)品加工自動(dòng)化之間的矛盾，又滿足了市場(chǎng)產(chǎn)品更新?lián)Q代速度快、生產(chǎn)效率高的要求。

以折彎智能工廠為例，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的智能制造， 新型智能工藝生產(chǎn)線（圖2）包括大容量料庫、切割單元、機(jī)器人折彎單元、AGV運(yùn)送系統(tǒng)、軟件以及控制系統(tǒng)等主要組成部分。具備智能制造的關(guān)鍵特點(diǎn)：自動(dòng)化生產(chǎn)、過程受控、自適應(yīng)排產(chǎn)以及預(yù)防性維護(hù)，數(shù)字化和自動(dòng)化貫穿整個(gè)工藝流程。

圖2 新型智能工藝生產(chǎn)線

 

引進(jìn)鈑金加工機(jī)器人

 

機(jī)器人是主動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器設(shè)備，它既能夠接受人的指揮，又能夠運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)先編寫的程序，還能夠根據(jù)以人工智能技能擬定的準(zhǔn)則綱要舉動(dòng)。它的使命是協(xié)助或取代人的工作。在鈑金加工范疇，已有用于工作條件較差的焊接、打磨等工序的機(jī)器人，也有用于下料、折彎成形工序的機(jī)器人。從總體上看，鈑金加工機(jī)器人（圖3）現(xiàn)在還處在實(shí)驗(yàn)與起步期間，沒有達(dá)到大范圍推廣運(yùn)用的程度，只有少部分成功運(yùn)用的實(shí)例和投放市場(chǎng)的產(chǎn)品。

圖3 鈑金加工機(jī)器人

 

 

圖4 信息化數(shù)字工廠

 

基于信息化數(shù)字化工廠

 

建立數(shù)字化工廠（圖4）應(yīng)用現(xiàn)代的信息技術(shù)，幫助企業(yè)充分開發(fā)和有效利用資源、把握機(jī)會(huì)、正確的決策和提高運(yùn)行效率是建立信息化數(shù)字化工廠的根本目的。

數(shù)字化工廠的運(yùn)作離不開信息技術(shù)的支持，在信息技術(shù)的背景下，對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組制定方案，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營過程中所產(chǎn)生的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)和管控，提供給各層次人員，使其了解一切動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)信息，進(jìn)而又好又快產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。

完善各個(gè)業(yè)務(wù)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化、業(yè)務(wù)流程在線實(shí)施，優(yōu)化基礎(chǔ)軟件，各環(huán)節(jié)信息化模塊互聯(lián)互通。建立數(shù)字系統(tǒng)下對(duì)實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，對(duì)以上各部分人員可以查詢監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。其中產(chǎn)品設(shè)備以及業(yè)務(wù)流程中的數(shù)據(jù)需要分析大數(shù)據(jù)，分析比較不同的周期、跨越生產(chǎn)和業(yè)務(wù)的環(huán)境，打破效率和績(jī)效的瓶頸，從而對(duì)制約問題進(jìn)行快速干預(yù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和業(yè)務(wù)過程最優(yōu)化。

結(jié)束語

 

鈑金制造是基礎(chǔ)加工行業(yè)，被廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、工程機(jī)械等諸多領(lǐng)域，隨著工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。鈑金制造業(yè)將從單獨(dú)的自動(dòng)化單元轉(zhuǎn)化為整合的自動(dòng)化設(shè)施，鈑金制造行業(yè)正朝著數(shù)字化、集成化和智能信息化的方向發(fā)展。鈑金工廠正在重新向智能化、信息化、數(shù)字化方向改造，準(zhǔn)備以嶄新的面貌迎接客戶。

 

——摘自《鈑金與制作》