海尔波轮洗衣机智能柔性装配线研报正文总结
智能工厂模型与项目设计理念
基于工业4.0和智能制造理念，该项目构建C2M工厂，实现个性化定制、内部互联、虚实互联和内外互联，打造零距离消费者的智能工厂。智能洗衣机装配线设计强调柔性互联，具备以下特性：
- 产线控制系统预留标准接口供SCADA系统调用（PQC工艺数据、设备状态数据、物料条码、在制品信息等）。
- 线体预留空间供RFID、ESOP实施。
- 工装、夹具柔性设计，兼容多平台产品。
项目设计理念是利用物联网和监控技术加强信息管理，通过“六维智能”提高生产过程可控性、减少人工干预、合理排程，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。
项目先进技术运用
项目采用多项先进技术：
- 整厂规划能力。
- 先进的离线编程技术。
- 机器人快换技术。
- 模块化、定制化产线设计技术。
- LCIA（简便自动化技术）及精益生产理念。
- 智能制造质量大数据分析与预测技术。
- 行业数据驱动的三维实时虚拟仿真技术。
- 多生产线数据采集与标准化处理技术。
- 智能制造车间能源管理与优化调度技术。
- 设备自诊断与自修复系统。
制造目标价值与质量控制
产品质量关键因素分析：
- IQC来料质量控制：确保外购物料和外协加工物料合格，防止质量问题放大。
- 生产过剩控制：利用自动化设备筛选难以检验的物料（如螺丝）。
- 过程质量控制：通过物料管理模块实现物料的标识、移动跟踪、储存管理，优化物料流程，减少在制品数量，并实现批次信息追溯。
生产跟踪：每个装配工位配备智能一体机实现全流程电子作业指导。
工业云端布置MES系统模块：实现生产过程信息化管理。
差速链体设计与多型共线设计：通过RFID与多功能载具实现柔性生产订单序列校验。
防错和防呆：装配过程中上件防错和关键岗位物料匹配管理，采用光电开关、CCD视觉系统等技术防止漏装和错装。
订单生产-返修管理：MES系统模块实现订单生产和返修管理。
模块化设计与特点
模块化产线设计：
- 硬铝基合金材质导轨、滚筒线端板U型口设计、含油尼龙PA6耐磨条、304不锈钢材质等提升使用寿命和负载能力。
- 各区域线体独立配备PLC控制柜和模块化接线盒，实现快速插拔和信号检测。
模块化设计（电气）：
- 线体独立配备控制柜和接线盒，传感器、电磁阀、电机等接入接线盒，实现快速更换。
- 信号重载连接器具备自动检测功能，确保连接可靠。
异常处理与重点工位
异常处理：
- 自动化工位旁设计缓冲工位，应对自动化专机故障。
- 异常处理事件库对异常情况进行分级，提供相应处理方案。
重点工位：
- 外筒上线、安装电机模组、投放内筒、安装波轮、箱体涂油、安装吊杆等工位。
- 对重点工位专机进行实时监测，提供故障预警功能。
- 建立故障库，利用故障在线监测、专家诊断系统等技术提高设备可靠性、稳定性。
设计思路与特点
外桶装配线托盘定位：
- 采用翻转后托盘定位、内侧定位块、RFID固定、耐磨条和导向轮等设计，实现柔性生产和精准定位。
- 柔性特点：定位圈多种，兼容5-10KG产品，减少托盘种类。
- 托盘精度：定位圈顶部斜坡导向，精度可达±1mm，导向容差±8mm。
外桶装配线线体顶升定位：
- 顶升定位机构通过阻挡气缸阻停后，气缸顶起，定位销导入托盘定位孔内。
- 特点：降噪、节能、质量高、信息读取。
外桶涂润滑脂工位：
- 方案一：5个3轴机械手控制涂油枪路径，控制涂油量。
- 方案二：SCARA机器人带动涂油枪头完成涂油。
- 特点：工艺、节能、柔性、降耗、质量。
安装电机模组工位：
- 方案一：机器人抓取通过气缸带动滑轨进行两侧张合夹紧，仿型块固定皮带轮。
- 方案二：吸盘式电磁铁夹具，仿型块固定皮带轮。
- 特点：柔性、质量、防错。
安装排水阀工位：
- 方案一：机器人涂油后放置皮带线，人工安装。
- 方案二：人工涂油，SCARA机器人完成涂胶。
- 特点：方案二成本更低，稳定性更高。
安装U型护罩工位：
- 机器人抓取U型护罩，采用定位导向块导入，阔型气缸夹紧。
- 特点：柔性、质量、防错。
翻转外桶工位：
- 抱夹机构通过气缸带动齿轮齿条将外桶抱紧，回转气台进行翻转。
- 特点：工艺、人机工程。
安装内桶工位：
- 方案一：伺服电机控制左右丝杆夹取，CCD视觉系统识别位置和状态。
- 方案二：伺服电机控制左右丝杆扣住平衡环。
- 特点：工艺、质量、防错。
紧固内桶工位：
- 方案一：人工带螺丝，机器人锁螺丝/螺母。
- 方案二：专机形式，Z轴设定2个机械臂分别打螺丝和螺母。
- 特点：工艺、质量、防错。
安装波轮工位：
- 方案一：膨胀头膨胀锁死波轮。
- 方案二：伯努利吸盘或章鱼吸盘吸取波轮，人工辅助安装。
- 特点：工艺、质量、防错。
紧固波轮工位：
- 三轴机械手取螺丝实现紧固。
- 特点：工艺、质量、防错。
安装排水电机工位：
- 方案一：机器人抓取放置，人工固定部分螺丝。
- 方案二：专机形式，机器人锁螺丝。
- 特点：柔性、质量、防错。
安装后盖板工位：
- 方案一：机器人夹取，人工安装。
- 方案二：专机形式，机器人锁螺丝。
- 特点：质量、防错。
放压盖工位：
- 机器人夹取压盖进行弯折，放入洗衣机内。
- 特点：工艺、质量、防错。
放水管工位：
- 三轴机械手完成，真空吸盘吸取。
- 特点：防错、节能。
贴标、激光打码工位：
- 贴标机集成实时打印功能。
- 激光打码机采用紫外形式。
- 特点：柔性、质量。
总装线：
箱体定位托盘：
- 方案一：地脚定位，大导向，腰孔，开放式地脚。
- 方案二：弹簧滚轮座加阻挡快定位。
- 特点：定位、柔性、兼容性。
固定盘座B/C：
- 辅助机构完成B/C面兼容锁螺丝。
- 特点：工艺、质量、防错。
拧线工位：
- 半自动化完成，采用小型拧线设备。
- 特点：人机、效率提升。
压帽工位：
- 半自动化完成，采用小型压帽设备。
- 特点：人机、效率提升。
终检工位：
- 检测夹上下移动，5个面设有CCD进行检测。
- 特点：全面检测。
清洗线
- 共12个工位，自动化率67%，省人7人。
- 自动吸残水：气缸带动吸水管对接托盘口。
- 安装后盖板：真空吸盘吸附，气缸固定。
- 放置后盖板：机器人夹取，人工辅助安装。
- 固定后盖板：专机锁螺丝，CCD视觉系统。
- 放压盖工位：机器人夹取，人工辅助安装。
- 放水管工位：三轴机械手完成，真空吸盘吸取。
- 贴标、激光打码工位：贴标机集成实时打印，激光打码机采用紫外形式。
信息化概述
- 自动化产线集成系统仅限于工位自动化信息对接。
- 自动化产线控制系统仅限于单个工位信息采集，工位间信息传递和流程控制由IMES系统实现。
- 自动化产线控制系统从IMES系统获取产品信息，不允许生成基本信息或流程控制信息。
- 自动化产线控制系统将过程信息回传给IMES，由IMES完成流程控制和质量控制。
网络拓扑图
- 建立产线级局域网，包含服务器、智能一体机、数据采集板卡等设备。
- 现场级PLC集成机器人、RFID、工业视觉等技术，与SCADA、IMES系统互联，形成系统间互联和虚实互联。
信息化硬件
- 转产逻辑：产品绑定条码实现信息层无缝转产，物料精确齐套上线，线边物料摆放区预留人工干预通道，线体100%实现自动切换程序或夹具，局部工位需人工干预换型。
- E-SOP软硬件由产线信息化负责开发。
- ESOP实例：提供图片、文档、视频等支持。
- 机器人采集实例：实现自动化数据采集。
- 六轴模拟仿真实例：进行虚拟仿真。
返修流程
- 返修设计理念：工装托盘和产品不分离，RFID标签设计保证质量缺陷信息绑定，过程缺陷信息采用自动采集和人工录入，保证带缺陷产品100%从返修支线流出。
- 产品返修：设备故障返修和人工判定故障返修，触摸一体机作为人工判断输入，数据网关采集设备数据，缺陷代码上发IMES，更新Work表单，后续工位略过，不停线。
数据采集
- 采集PQC工艺数据、设备状态、人员信息、物料条码、在制品信息、返修及再上线信息。
- 主控板使用MODBUS协议，与PLC、控制器、PC机连接。
- 接口板采集工业现场设备的开关量信号和模拟量信号，支持多种工业现场数通信总线。
- 自动化产线控制系统与IMES系统采用WebService方式进行集成。
接口板采集实例
- 自动线调用接口获取工单、BOM清单、SN码序列、缺陷代码、人员信息等。
- 自动线调用接口提交过程检工位信息、下线扫码功能、单体追溯关键件条码、SN码、工作中心等信息。
- 自动线调用接口提交设备状态信息。
SCADA→IMES
- SCADA提供停线接口，IMES根据产线编号、停线原因调用自动线接口控制停线。
总结
该项目通过先进技术和柔性设计，实现海尔波轮洗衣机智能柔性装配线的自动化、信息化和智能化，提高生产效率、产品质量和降低人工干预，符合工业4.0和智能制造理念，为C2M工厂的实现提供了有力支持。
