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航天科技|航天科技四院401所依托自动化设备破解产能提升难题侧记

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工人下班后 ， 机器能否在无人值守的情况下继续加工生产？这个制造难题 ， 如今在航天科技集团四院401所有了答案 。
去年 ， 401所以智能制造为方向 ， 形成了柔性制造单元夜间无人值守的加工生产模式——“黑灯工厂”模式 。 自2019年7月试运行至今 ， “黑灯工厂”已有4套设备成功应用 ， 目前可实现多型号、多零件、混批次柔性的夜间无人值守加工 ， 具备24小时连续作业的能力 ， 单个产品的产能提升2~3倍 。

401所工作人员在监测自动化设备 。 胡俊 摄
“黑灯工厂”不全“黑”
“简单说 ， ‘黑灯工厂’模式就是工人下班后 ， 设备仍‘坚守’岗位 ， 按照系统命令进行检测、‘自主’加工 ， 一个方箱上的4个顶盖加工完成后 ， 另一个就会自动‘上场’ 。 ”8室副主任周峰介绍道 ， “它的核心是提高设备利用率和有效加工时间 ， 难点是如何在现有设备上做文章 ， 改造而不是重新引进自动化生产线 。 ”
近几年 ， 8室生产任务以每年30%左右的增量增长 ， “黑灯工厂”模式是目前解决科研生产能力提升问题的最优方案 。
研发团队本着经济节约、省时省力、后续开发性强的原则 ， 在人力和物力不增加的前提下 ， 基于卧式加工中心等设备 ， 进行了适度的设备信息化、生产过程自动化改造升级 。
2019年年底 ， 401所最终确定了现行的“黑灯工厂”模式——夜间自动化设备进行产品粗加工 ， 白天工人上班后进行精加工及后续操作 。
在这种“白+黑”的生产模式下 ， 将适合机器干的事交给机器 ， 适合人干的事交给人 ， 形成了人歇、设备不歇的“人机协同”状态 ， 既提高了设备开机率 ， 又降低了工人的劳动强度 ， 一经试行 ， 就使生产效率大幅提升 。
“黑灯工厂”配备“智慧大脑”
产品质量稳定性、生产连续性和加工过程安全性 ， 这些是“黑灯工厂”模式能否顺利运行的关键 。
为此 ， 研发团队结合航天精细化管理、设备自动化、加工过程数字化三方面要求 ， 针对现有设备和单元制造模式 ， “量身定制”进行系统开发和工艺优化 ， 成功应用了刀具寿命管理技术、刀具破损检测技术、机床防撞监控模块等关键技术 ， 为其打造了一个能够“自主”识别、判断、控制、说话的“智慧大脑” 。
设备负载监控就像“智慧大脑”的一双“火眼金睛” ， 具备“看穿”机器运行状态的能力 ， 对设备加工负载进行实时监测、采集、显示 ， 判断设备是否处于正常运行状态 ， 并做出相应处理 ， 为“黑灯工厂”的运行提供了安全可靠的保障 。
针对加工生产的主力军——刀具 ， 研发团队开发了能实现刀具磨损、破损在线检测、“提醒”和自动补偿的刀具破损检测功能 ， 还进行了刀具优化、寿命管理等6个方面的优化升级 ， 该功能模块使得刀具的使用、更换和成本的控制变得一目了然 ， 还能“提醒”工人及时“补换货” 。
工件在线检测功能的实现 ， 就像在机器里放进了一个“产品检验官” ， 能实时检测零件的加工尺寸是否符合公差要求 ， 判断产品的稳定性 ， 并根据产品质量和刀具破损的状态“叫停”生产 ， 且只用花费人工检验时间的1/3 。
此外 ， 团队还针对“黑灯工厂”模式可能发生的问题 ， 例如机床严重撞击和产品批次报废等 ， 进行反向推理和验证 ， 完成了包括程序、工装准备、计量器具、设备连续加工等9项共30多个方面的优化和完善 ， 解决了检测零件尺寸、异常处理、坐标系确认、刀具维护、设备关机等相关操作和安全生产问题 ， 保证了设备在无人干预的前提下实现连续加工和自动关机 。
软件更智能 ， 设备更“聪明” ， 辅助生产机器更“贴心” ， 工艺不断细化、量化和优化 ， 上下游工序加速整合 。 当“黑灯工厂”与生产制造融合更紧密时 ， 8室的产能和质量提升效率也更高了 。
【航天科技|航天科技四院401所依托自动化设备破解产能提升难题侧记】“十四五”期间 ， 401所将围绕柔性制造未来趋势 ， 继续引设备、优系统、攻克工艺课题 ， 持续建设“黑灯工厂” ， 让智能加工车间的高质量发展之路越走越远 。 （胡俊） 来源：航天科技网站

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