鈑金加工解決方案

鈑金加工,是機械加工領(lǐng)域中一種常見(jiàn)的加工工藝。雖然其工藝分類(lèi)有多種,對應的加工流程上也有一定的區別,但大體概括來(lái)說(shuō),就是針對金屬薄板制品施加壓力,在壓力的作用下使其發(fā)生形變的加工過(guò)程,一般包括切割、沖壓、折彎、卷邊、復合加工、成型等方法。鈑金工藝在電子、電器、通信、汽車(chē)工業(yè)、醫療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應用,生活中常見(jiàn)的電腦機箱、電器外殼、汽車(chē)車(chē)身等,工業(yè)應用中的電氣柜、通信柜、儀器儀表外殼等,鈑金件都是其中必不可少的組成部分。


鈑金加工行業(yè)具有多品種、小批量的離散制造行業(yè)的典型特征。鈑金加工單元即是企業(yè)內一個(gè)完整的零件鈑金加工流程的生產(chǎn)單元。制造業(yè)企業(yè)中常見(jiàn)的一些下料車(chē)間、備料車(chē)間、沖壓車(chē)間、沖剪產(chǎn)線(xiàn)等,一般核心業(yè)務(wù)就是一個(gè)鈑金加工的生產(chǎn)單元。


而對于鈑金加工行業(yè)的MES系統來(lái)說(shuō),其信息化需求大體上與其他機加工車(chē)間是雷同的,覆蓋計劃管理、生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理、設備管理等大多數機加工MES的常規功能,但鈑金工藝本身的一些特性,在信息化層面也體現出一些較為獨特的個(gè)性化需求。因此,在鈑金MES系統規劃時(shí),除了常規標準功能外,還應該重點(diǎn)針對以下特點(diǎn)進(jìn)行需求分析和功能設計。



特點(diǎn)1

合批生產(chǎn)和設備產(chǎn)能對計劃排程的約束性影響


鈑金產(chǎn)品種類(lèi)多,形狀有大有小,每種成品的訂單數量也有多有少,因此就存在單件生產(chǎn)和合批生產(chǎn)的協(xié)調問(wèn)題。對于板材或卷材的沖壓和切割,一般同一塊板材上需要進(jìn)行套料(排料),而為了減少在制品的數量,減少換模的頻率,往往套料會(huì )考慮到經(jīng)濟性,可能工藝參數相同的不同訂單不同批次的零件在同一塊板材上進(jìn)行套料。這種經(jīng)濟批量就會(huì )成為計劃排程中的一個(gè)約束性條件。


另一方面,不同工序組的鈑金設備生產(chǎn)負荷差距較大。以常見(jiàn)的切割、沖壓和折彎三個(gè)工序而言,切割和沖壓工序均可實(shí)現單臺設備的多訂單多工件同時(shí)加工,而折彎設備只能進(jìn)行單訂單單工件加工,因此折彎工序的單次加工時(shí)間普遍比其他兩個(gè)工序長(cháng)??梢?jiàn),不同設備的生產(chǎn)效率也可能會(huì )影響整個(gè)鈑金加工的生產(chǎn)進(jìn)度。


因此,合批生產(chǎn)的特性和設備產(chǎn)能的差異性,都是MES系統中鈑金生產(chǎn)排程的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。在進(jìn)行鈑金計劃的排程策略上,就需要重點(diǎn)考慮這兩點(diǎn)的排程規則。


在佰思杰公司實(shí)施過(guò)的鈑金加工MES項目中,提供了鈑金下料成組管理和下料計劃排程的解決方案:在系統中可以預定義下料的成組規則(即鈑金的經(jīng)濟批量規則),成組規則一般會(huì )根據項目、鈑金設備和板材規格進(jìn)行分組,分組零件定義后,再通過(guò)套料軟件進(jìn)行實(shí)際的排料,套料結果回傳MES系統,系統再進(jìn)行鈑金設備的作業(yè)執行計劃。


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▲ 下料成組管理和計劃排程



特點(diǎn)2

鈑金MES系統需要與套料系統協(xié)同應用


鈑金加工中,沖壓和切割加工原材料通常是金屬板料或卷料,為了提高原材料的利用率、減少廢料和預料,很多鈑金加工中就用到了套料(排料)軟件,通過(guò)軟件系統自動(dòng)將鈑金件在板材上進(jìn)行模擬排布,并將套料結果生成NC程序,提供給鈑金設備執行操作。


在這個(gè)過(guò)程中,MES系統要實(shí)現對鈑金作業(yè)的調度和監控,就需要與套料軟件進(jìn)行集成。通過(guò)集成,MES系統向套料軟件下達鈑金批次的成組規則,并獲取套料反饋的結果以及鈑金作業(yè)執行過(guò)程的相關(guān)數據。


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▲ 佰思杰MES系統與套料軟件集成方案


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▲ 套料結果的下料圖




特點(diǎn)3

鈑金MES系統應強調對車(chē)間生產(chǎn)設備管控的一體化支持


鈑金加工中所使用的設備種類(lèi)非常多,一般來(lái)說(shuō)基本的設備就包括剪板機、數控沖床、激光/等離子/水射流切割機、折彎機、鉆床,以及各種輔助設備如開(kāi)卷機、校平機、去毛刺機、點(diǎn)焊機等。設備種類(lèi)多,加工的零部件種類(lèi)也多,使得整個(gè)生產(chǎn)資源的管控就非常復雜。


比如,以佰思杰的典型用戶(hù)中國西電集團下屬的電氣開(kāi)關(guān)柜制造來(lái)說(shuō),一個(gè)開(kāi)關(guān)柜的鈑金零件接近100種,其沖剪工序、折彎工序是集中在幾臺沖切柔性生產(chǎn)線(xiàn)、激光切割機、數控液壓折彎機上,這些設備作為關(guān)鍵的生產(chǎn)資源是影響車(chē)間生產(chǎn)最重要的因素,因此保障其設備完好、提高其利用率就顯得非常重要。因此,在鈑金MES實(shí)施時(shí),就要強調對車(chē)間生產(chǎn)設備管控一體化支持。而這個(gè)特點(diǎn)的解決方案關(guān)鍵點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面


1) MES系統實(shí)現對鈑金關(guān)鍵設備的實(shí)時(shí)數據采集,對關(guān)鍵設備的運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)匯報和監控,以便于對設備異常進(jìn)行及時(shí)的響應和處理;


2) MES系統所獲取的套料結果和數控程序,將隨同鈑金計劃一起,對鈑金設備的作業(yè)執行進(jìn)行指令下達和過(guò)程監控;


3) 對設備進(jìn)行全面的維修維護管理,針對不同設備的檢修、保養和維護周期設置不同的維護計劃,對即將到期的計劃進(jìn)行預警,做到預防性維護;


4) 各類(lèi)設備所采集的生產(chǎn)數據是分析生產(chǎn)質(zhì)量的主要依據,通過(guò)數據的統計分析對設備的產(chǎn)能、利用率、質(zhì)量等進(jìn)行及時(shí)的調整和改進(jìn);


5) 結合設備運行過(guò)程中的設備維修、設備保養、設備檢驗、設備開(kāi)關(guān)機和設備故障等信息,形成完整的設備履歷。


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▲ 鈑金設備的實(shí)時(shí)監控




特點(diǎn)4

鈑金加工后的零件分揀管理和零件標識


對于中小型零件的鈑金作業(yè),一個(gè)原材料板材經(jīng)過(guò)加工后通常將產(chǎn)出多個(gè)零件,需要將零件進(jìn)行分揀、歸類(lèi)、匯總和標識。因此,在鈑金MES系統中,還需要對分揀作業(yè)和分揀零件的標識進(jìn)行管理。


在佰思杰的典型項目案例中,鈑金零件的分揀,有人工分揀,也有分揀自動(dòng)線(xiàn):


1) 對于人工分揀,可以通過(guò)MES系統建立分揀任務(wù)單(分揀清單通過(guò)與套料軟件集成或者Excel文件導入獲?。?,分揀操作工根據分揀清單來(lái)清點(diǎn)和確認分揀的零件,并在系統反饋分揀后的結果;


2) 對于分揀自動(dòng)線(xiàn),可在MES中進(jìn)行自動(dòng)分揀線(xiàn)的建模,定義分揀的上線(xiàn)區、下線(xiàn)裝框區、分揀工位、容器緩沖區等分揀過(guò)程相關(guān)內容,自動(dòng)分揀設備將通過(guò)在MES系統中創(chuàng )建的分揀任務(wù)清單執行分揀作業(yè)。


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▲ 分揀任務(wù)單


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▲ 自動(dòng)分揀產(chǎn)線(xiàn)的監控


另外,為了提高作業(yè)匯報效率,佰思杰MES系統還提供了“分揀成套”的功能。系統可以根據鈑金后續的裝配工序所需要的鈑金零件創(chuàng )建成套分揀任務(wù)列表,操作工根據成套列表進(jìn)行鈑金件的配套清點(diǎn)和確認,這樣一方面既可以保證裝配工序自制件的齊套性,另一方面也提高了作業(yè)效率,系統可根據分揀任務(wù)完成情況匯報自動(dòng)對這些鈑金零件進(jìn)行批量完工匯報。


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▲ 分揀成套功能


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▲ 鈑金零件成套確認和報工


對于中小型的成型件分揀后的零件進(jìn)行數字化標識,由于零件種類(lèi)和數量較多,為了提高管理效率,可以通過(guò)容器或料框進(jìn)行物料的標識和管理:根據分揀清單按零件種類(lèi)分揀到不同料框中,對料框進(jìn)行二維碼/條碼或者RFID標識,零件數量和規格信息與料框信息進(jìn)行關(guān)聯(lián),從而實(shí)現對鈑金件的物料管理。


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▲ 鈑金件的零件標識(示例)




特點(diǎn)5

鈑金任務(wù)反饋的管理粒度可定位到工單級匯報


一般來(lái)說(shuō),一個(gè)鈑金加工單元往往鈑金零件種類(lèi)多,而且加工工序也多,包括切割、沖(剪)、折彎、焊接、噴涂等,其中部分工序例如沖剪還是多個(gè)零件套料加工,加工時(shí)間短、工序節拍快?;谶@個(gè)特點(diǎn),MES系統在進(jìn)行鈑金作業(yè)過(guò)程的監控時(shí),可以考慮作業(yè)數據采集粒度定義為工單級,即對鈑金零件的工單進(jìn)行匯報,而不對鈑金零件工序作業(yè)任務(wù)進(jìn)行匯報。


總之,隨著(zhù)鈑金加工技術(shù)的不斷發(fā)展,鈑金行業(yè)已逐漸由勞動(dòng)密集型生產(chǎn)向自動(dòng)化、專(zhuān)業(yè)化和高精度方向發(fā)展。鈑金作為制造業(yè)中的基礎工藝之一,鈑金管理的信息化發(fā)展也將是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。而鈑金加工不同于以采用數控機床為生產(chǎn)單元的現代機械加工中心,具有設備多、零件種類(lèi)多、加工周期短等一些業(yè)務(wù)特點(diǎn),因此,鈑金生產(chǎn)單元在導入MES系統的過(guò)程中,應兼顧其個(gè)性化特色需求,針對行業(yè)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行系統的設計和規劃。