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模具数字工厂如何建设?如何分配人力?

2020-07-18 13:29 上元吴18358417226

模具数字工厂如何建设?如何分配人力?

1模具制造一体化的集成软件

在采用快速原形制造技术获取模具制件的过程中,设计阶段基于CAD/CAM/CAE等技术的模具设计辅助软件是必不可少的,有的甚至兼顾了生产级准备、优化和制造的每一步流程。模具软件的选择既涉及公司的资金允许度,又要考虑模具设计的综合需求,还得兼顾平台服务器和应用人员的熟悉程度。例如,MoldPlanner软件(见图2a)可进行模具的构思设计、分模设计和结构设计,Pro/ENGINEER Wildfire软件(见图2b)可进行模具的连续冲模设计,MoldFlow软件(见图2c)可进行塑料注塑成形的模流分析,3DXpert软件(见图2d)可进行3D模型自增材制造到后置处理的集成化设计等。这些软件的插补精度决定了模具设计的复杂程度,嵌入功能影响了模具制造的结果预判,二次开发度制约了后置处理的功能拓展,硬件兼容度抑制着单元装配的缓存速度,命令生成码关联着数控装备的网络程控。

2搭建工业互联神经网络中枢

随着互联网络基础建设全面提速,更多的数控装备、复杂的造形、可控的粉末、快换的工装、可视的状态以及交织的热流道等组件,通过低延迟多节点的互联网络,陆续地融入模具快速原形制造中。物料供应、设备运行、能量利用、造形质量、财务报表、生产控制、订单管理及售后反馈等众多数据,都可在高效传输速率以太网络(见图3)辅助下,实时图形化显示在可视化终端上。网络化措施有引入5G网络,建设云平台,成立数据部门 —— 规章建制 , 给定数据规范——命名、编码及安全等,划分数据层级——设备端、公司层或云平台处理,以及优化数据流程等。

3模具全生命过程自动化技改

模具数字工厂既离不开模具生产过程及后置处理的数字化控制,也离不开中间加工环节的可视化监视;既离不开模具精度数据的实时采集,也离不开装/卸料、浇铸和清洗等步骤的自动化。为此,投入资金、新建厂房、布置方案、购置装备、搭建网络、培训人员、拓宽市场和适应客户等,均是数字工厂建设必不可少的要素。期间,须将温度探测、压力监控、热能拾取、振动获知及噪声抑制,纳入到海量数据的采集和处理中;须对装备工况实现在线诊断,做到刀具寿命管理、线外补偿刀补数据等;须对风水电气消耗、材料使用、质量波动进行动态分析,直观呈现给中控管理层面并适时作出远程反馈。选用数控装备时,要考虑第7代CNC、电主轴、直线电动机和EnDat光栅尺等零部件的配置,考虑主轴功率、定位精度、重复定位精度、低速平稳性和高速振动特性等性能,考虑其二次开放性以及与其他品牌智能装备的快速集成能力等(见图4)。选用3D打印等增材制造装备时,要考虑模具材料的及时供应、工业化大功率能量的提供、成形零件后处理工艺辅助及优异机械耦合性能的匹配等。选用智能机器人时,多选用六自由度关节式工业机器人,以满足装/卸料定位要求并适应刀具的刚性抓持;多选用地轨式可移动机器人,尽量少用坑道式/桁架式机器人,以避免坑道维修和高空检修。此外,还有仓管物联网的新增、中控软件开发以及AGV物流输送等。

4客户至上的供需定制化应用

通常,产品只有进行市场交易,才会产生基于价格变动的供需关系。产品供不应求时,其价格上涨至价值以上;产品供大于求时,其价格就会下降到价值以下。模具也不例外,需将其销售分析纳入到数字工厂的大数据分析中。模具商通过历史数据的组合和当前需求变化的分析,掌握区域性需求占比和变化、模具品类的市场欢迎程度以及用户的购买层次,进而实时更改模具设计品种、调整经营策略和强化制造流程。基于客户至上的新型供需关系,模具订单量决定着数字工厂的运行效率,影响着巨额投资的回报周期,关联着附加值的后续提升。因此,云计算下海量数据的采集和处理,是模具数字工厂建设中不可忽视的重要一环。

5数字工厂运维队伍持续建设

模具企业经营利润最大化的因素之一,就是在建的数字工厂能够高品质、高效率地连续运行(见图5),做到装备零故障、产品零损失和工时零浪费。这离不开企业全面有效的切实管理,更离不开运维人员操作设备的正确性、保养设备的全面性、跟踪产品的实时性、根除隐患的彻底性以及恢复运行的及时性。

对于数字工厂运维队伍的建设,企业要优化结构、培育人才,迈向智造。先是提高认识,制定企业人才队伍建设规划;再是搭建平台,创造条件,用事业发展留人;三是把握规律,完善制度,以制度待遇留人;四是创建学习型企业,促进企业发展和员工成才。

个人要成为智造环境的运维高手,俯首躬耕、刻苦钻研和创新创效很有必要。个人要注重智慧与品格的修养,真正做到“勿以恶小而为之,勿以善小而不为”;要关注自身工作和行业发展,拓宽知识视野,完善知识结构,提高自身竞争力;要深化发展自身的兴趣爱好,基于岗位延伸,涉猎并深入学习其他知识;要摒弃装备维护费时减产的落后观念,努力学习岗位业务知识,掌握设备操作要领,提升综合运维技能。例如,总结快速处理设备故障的四步到位法维修规范:故障记录到位→诊断分析到位→故障维修到位→维修记录到位,提炼诊断分析阶段的三大维修技法(电信号演绎法、工作介质流向法和机械动作耦合法)及其13个维修子方法。图6所示为四步到位法维修规范及其维修子方法示意。

6结语

模具数字工厂是未来智能工厂的落脚点,更是工业4.0的基础点。因此,在基于MES环境的信息集成下,对模具快速原形制造涉及的研发、制造和管理等各环节进行全面的数字化管控和深入的大数据分析,提高全生命过程的可控性,减少生产中的人工干预,是构建模具数字化工厂的必经路径,也是实现数据共享化、过程自动化、装配无人化和供需定制化“四化”目标的必要手段。

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