智能制造系统设计

 (为GONGKONG智能制造工作室的落成而作)

余辉   王彦金

（GONGKONG智能制造工作室  武汉  430074）

摘要：为了配合<输配（变）电设备智能制造成套装备/数字化车间>专项工作，本文利用实验室虚拟仪器工作平台Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），构架一个可实施的智能制造系统；介绍该系统的基本智能制造技术；最后给出一个可实施的智能制造系统案例概貌。

关键词：智能制造；智能制造技术；CVT电压互感器；数字化车间；工业机器人

0  引言

1  输配（变）电智能制造装备专项要求

2   实用智能制造系统模式的框架结构

3   智能制造系统的互联网和云技术

4  实用智能制造系统生产安全机制

5    一个可实施的智能制造系统概貌

6  结论

参考文献

2015年5月

正文

摘要：为了配合<输配（变）电设备智能制造成套装备/数字化车间>专项工作，本文利用实验室虚拟仪器工作平台Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），构架一个可实施的智能制造系统；并介绍该系统的基本智能制造技术；最后给出一个可实施的智能制造系统案例概貌。

关键词：智能制造；智能制造技术；CVT电压互感器；数字化车间；工业机器人

0  引言

当今世界上的发达国家的重型装备制造业，在20世纪40～80年代，曾十分显赫，但至今各国均以机械制造业为载体，逐渐步入以现代服务业为重心的后工业化社会和知识经济时代，把重型机械制造业向“大制造业”方向发展，其涉及的概念和领域正逐渐发生着巨大的转变和整合[4]。

国家发展改革委、财政部、工业和信息化部决定2011年开始组织实施智能制造装备发展专项， <输配（变）电设备智能制造成套装备/数字化车间>专项列入2014年实施智能制造装备发展专项[1-3]。

本文根据输配（变）电设备的生产现状，依照智能制造专项的要求；利用实验室虚拟仪器工作平台Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），构架一个可实施的智能制造系统；并介绍该系统的基本智能制造的技术[4]；最后给出一个可实施的智能制造系统案例概貌。

1  输配（变）电智能制造装备专项要求

1.1 输配（变）电设备智能制造成套装备/数字化车间

针对国家1000 千伏特高压交流、以及500 千伏及以上高压、特高压互感器制造，建立覆盖设计、加工（处理）、装配、检测、质控、物流、服务等环节的输配（变）电设备智能制造成套装备/数字化车间，同时，建设精益生产信息化管理系统，实现高效、精益、柔性生产。提高产品质量和可靠性、减少生产人员、降低劳动强度，缩短交货周期。

1.2 可实施的智能制造技术参数

高压互感器制造成套装备/数字化车间：关键设备数控化率80%，具有虚拟产品设计、工艺模拟与优化仿真功能，被制造的关键部件或产品质量100%可追溯，技术准备时间缩短30%，生产效率提高40%，能耗降低10%，交货周期缩短20%。

互感器制造成套装备/数字化车间：装配间洁净度不低于10万级，关键设备数控化率70%，生产效率提高40%，生产人员减少20%，能耗降低10%，交货周期缩短30%，被制造的产品及关键部件质量100%可追溯。

1.3 可实施的智能制造智能功能和关键智能测控部件

智能功能：数字化虚拟产品设计平台，基于工艺优化与仿真加工系统，三维可视化装配，物流自动化输送与存储，自动上下料，柔性生产，工装自动调整，自动分拣，在线智能检测，生产过程实时监控，设备故障诊断与预警，生产精益管理，产品运行在线诊断。

关键智能测控部件：传感器、专用控制系统、自动导引小车、自动化仓储系统、机器人、专用检测设备、制造执行系统（MES）、机器视觉检测装置。

1.4  典型CVT互感器生产厂

典型CVT互感器生产厂的现状，如下图1所示。

图1  典型CVT互感器生产厂的现状

工厂需增加红字指示部件后，基本具备实现智能制造的条件。

2 实用智能制造系统模式的框架结构

CVT互感器生产厂智能制造系统是一个多智能体分布式网络结构，分成四个部分:中心层、管理层、计划层和生产层。其智能制造系统框架结构如图2所示。

符号说明：硬件部分（由左到右）

中心层——中心办公室。

管理层——体系、数据库和决策机构。

计划层——生产计划、设备仪器、控制、测量和质检。

生产层——工业机器人、数控、电动平板车、数采、电磁单元、康耐視和局部网。

软件部分（由左到右）与硬件部分相应的驱动程序、应用程序和各种系统。

图2  智能制造系统框架结构

生产层（工业机器人、数控、电动平板车、数采、电磁单元、康耐視和局部网）中，全硬件选用货架产品；其软件与Lab VIEW 8.6方便链接。

3   智能制造系统的互联网和云技术

3.1 实用智能制造系统网络框架结构

实用智能制造系统网络框架结构的原理如图3所示

图3   智能制造系统网络框架结构的原理

3.2 实用智能制造系统的云技术框架结构

智能制造系统的云文件(图片) 的生成、传送、存储和显示如图4所示。

图4  实用智能制造系统的云技术框架结构

4  实用智能制造系统生产安全机制

加强安全生产，防止职业危害是国家的一项基本政策，是发展社会主义经济的重要条件，是企业管理的一项基本原则，具有重要的意义。除了采用先进的安全监督设备、冗余技术、容错技术和智能机器人外；还有一套完整的安全处理机制。如下图5所示

图5    完整的安全处理机制。

5 一个可实施的智能制造系统概貌

一个可实施的智能制造系统为一站式智能制造服务系统。CVT互感器由工厂，经物业，直送智能化变电站；CVT互感器在智能化变电站的运行状况，返回到中心并显示于电子屏。

图中说明：红线—互联网；蓝线—互联网。

图中符号由上至下，由左至右；分别为：

第一排：物业、上级、电子屏、中心

第二排：供应商、互联网、无线局部网、中心

第三排：电磁单元车间、电动平板车、智能机器人、工业机器人和CVT车间。

红线箭头指的终端为各种功能的终端。

蓝色线箭头指为<康耐视视觉系统>终端。

图6  一个可实施的智能制造系统概貌

6 结论

1. 利用实验室虚拟仪器工作平台Lab VIEW 8.6（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），构架一个可实施的智能制造系统；能方便快捷的设计CVT互感器的智能制造系统。

2.本文设计的CVT互感器的智能制造系统，基本满足2015年智能制造试点示范专项的要求。

3. CVT互感器的电磁单元智能制造系统有待下一步研发。

参考文献

 [1] 工业和信息化部关于《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》

[2] 工业和信息化部 启动2015年智能制造试点示范专项行动

 [3] 工业和信息化部关于开展2015年智能制造试点示范专项行动的通知.pdf

 [4] 王彦金. 等 智能制造咨询服务项目一览表：中国工控网论坛,2015.

作者简介

余辉，工程师，从事水利水电行业自动化控制。

王彦金，高级工程师，长期从事电力设备质检工作和试验仪的研制，现任gongkong认证专

家，从事《智能制造论坛》服务平台工作。

E-mail  ： 1529617254@qq.com