基于工业4.0智能制造工厂服务平台：海尔波轮洗衣机智能柔性装配线方案

基于工业4.0智能制造工厂服务平台 ——海尔波轮洗衣机智能柔性装配线 A智能简介 B战略意义及后期发展 C智能柔性生产线整体方案 D方案细节-自动化 E方案细节-信息化 A智能简介 B战略意义及后期发展 C智能柔性生产线整体方案 D方案细节-自动化 E方案细节-信息化 智能工厂模型 OA系统： PLM+WMS+CRM+PCM+MES+ERP PACC计算机辅助工艺规划CAM MES MES 生产监控模块 智能制造云平台 制造信息物理模型 CPS架构 产品拓展 个性化模块 模块选配 31 个性化模块 模块选配 盘座模组内外桶模组 模块选配 4 包装模组 2 箱体模组 传统制造行业 智能柔性化生产 个性化模块 进阶方向 个性化模块个性化模块 开放式个性化定制 产线拓展 阶段人数 线体类别 现状 未来 自动化率 拓展 外筒预装线 31 17 45% 70% 总装线 14 12 14% 30% 盘座线 12 11 8% N/A 清洗线 12 5 58% 75% 包装线 11 5 54% 95% 柔性互联设计、个性化定制设计拓展 C2M工厂，基于德国工业4.0以及中国制造2025为基础，通过建立大批与个性化订制、内部互联、虚实互联、内外互联，实现零距离消费者的智能工厂。 智能洗衣机装配线设计就是基于互联工厂的考虑，个性化定制要求产线能够柔性生产，产线具备以下柔性互联特性： 1、产线控制系统预留标准接口，供SCADA系统调用。 PQC工艺数据 设备状态数据采集 关键物料零件条码采集或批次采集 在制品信息采集 返修以及再上线信息采集 2、线体预留空间供后续RFID、ESOP实施。 3、工装、夹具柔性设计，可能兼容多平台产品。 A智能简介 B战略意义及后期发展 C智能柔性生产线整体方案 D方案细节-自动化 E方案细节-信息化 项目设计理念 根据（天津海尔波轮洗衣机智能柔性生产线技术要求），智能利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，通过“六维智能”提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集智能手段和智能系统等技术于一体，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 1.整厂规划能力； 2.先进的离线编程技术； 3.机器人快换技术； 4.模块化、定制化产线设计技术； 5.LCIA（简便自动化技术）及精益生产理念等应用； 6.智能制造质量大数据分析与预测技术； 7.行业数据驱动的三维实时虚拟仿真技术； 8.多生产线数据采集与标准化处理技术； 9.智能制造车间能源管理与优化调度技术； 10.设备自诊断与自修复系统。 产品质量关键因素分析 制造流程拓扑图 RoleMESProcessFlows 输入1.生产指令 ERPI/F 2.工艺路线 MESI/F 3.排程规则 3.工艺路线3.BOM3.库存清单 N 3.设备状态 7.设备状态 ERPI/F 16.物料 1.生产开始 1.订单分解 1.计划排程 齐套检查出库 生产 过程控制 外协转序单 打印转序单 Y 1.工艺路线 2.工单管理 3.物料拉动 扫描图纸二维码 17.物料配送 QMSI/F 18.IQC 7.生产执行 扫描转序单二维码 8.产线工艺信息采集MESI/F 9.质检信息采集 10.数据保存 TraceI/F 15.生产结束終 ERPI/F 输出1.日生产计划2.子订单计划 3排产计划 4.工单清单 4.转序单 6.物料实时信息 8.制造实时监控 15.产能信息反馈 18.质量报告 IQC来料质量控制、筛选合格产品 IQC的工作主要是控制公司所有的外购物料和外协加工物料的质量，保证不满足公司相关技术标准的产品不进入公司库房和生产线,确保生产使用产品都是合格品。IQC是公司整个供应链的前端，是构建公司质量体系的第一道防线和闸门。如果不能把关或是把关不严，让不合格物料进入库房和生产线，将把质量问题在后工序中成指数放大，如果把质量隐患带到市场，造成的损失更是无法估量，甚至会造成灾难性后果。 对于比较难以检验的物料在使用之前可以进行筛选保证使用的都是合格品。例如螺丝，大量的物料无法做到人工全检，可以利用自动化设备进行筛选。 仿型定位工装，既可以对物料进行精确定位，如果变形较大的物料还可以做筛选 。 过程质量控制 产品物料实时监控 物料管理是支持整个物料流程循环从生产原料的购买和内部控制，过程中工作的规划与控制，直到完成产品仓储出货的整体管理功能。在MES中的物料管理主要指车间物料管理，包括在车间的原材料、在制品和成品的管理，以及车间的临时库房、线边库、成品区等临时物料堆放区域的管理。 物料管理模块实现物料的标识（比如基于条码、RFID等）、物料的移动跟踪、物料的储存管理 ，为实现数据采集与追溯奠定基础。通过优化物料流程，有效管理在制品，减少在制品数量，并对物料的批次相关的信息进行追溯。 制程控制物料输送 生产跟踪 生产跟踪 每一个装配工位配备智能一体机实现全流程电子作业指导！！ 差速链体设计&&多型共线设计工业云端布置MES系统模块 柔性智能装配流水线－通过RFID与多功能载具实现柔性生产订单序列校验：线首扫描时，比对订单序列，使实际上线与订单序列一致 过点信息采集：获取过点信息，采集实际加工时间，绑定加工人员与设备信息 生产队列维护：调整生产跟踪队列，使之与实际一致 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 装配工人操作上件步骤： 自动读取托盘RFID，读取出产品上件货架位置， 一体机显示货架位置和装配数量； 相应货架框中指示灯亮起 工人取料 取料完成后指示灯关闭 如果取错托盘无法自动流转。 手持式扫描仪 人工装配工位差异化零件防错 压缩机 风扇电机 对于自动装配且需要追溯的零件采用固定式扫描仪在线自动完成扫描防错，统计这类零件有：压缩机，风扇电机。需要注意的是根据现场情况，需要改变条码黏贴位置，实现自动在线扫描。 订单生产-返修管理 订单生产 工业云端布置MES系统模块 订单生产－质量管理 模块化-产线 1.硬铝基合金材质导轨使用特殊的工艺在下端开有排污孔，使落入线体内的杂物及时排出。 2.采用含油尼龙PA6耐磨条，耐磨程度是普通耐磨条的10倍以上。同时起到节能降噪的作用。 3.整体采用304不锈钢材质，使用寿命是普通工程塑料的8倍以上。负载能力为普通材质的3倍以上。 1.滚筒线端板采用U型口设计，在不影响使用的条件下 ，极大的加快了滚筒的更换速度。 2.滚筒间增加隔板设计，既使设备更加美观，又增加了工人的操作安全性。 3.滚筒采用304不锈钢整体车削而成，100%保证同心度 。同时大大提高了耐用性和抗冲击能力。 1、各区域线体独立配备区域线体PLC控制柜，各控制柜分布式摆放在所控制线体处。 2、各模块化线体独立配备线体模块化接线盒，各接线盒嵌入所控制模块化线体下方。 3、单区域总览示意如下图： 4、模块化线体上各传感器、电磁阀、电机等电气元器件的电线电缆接入线体模块化接线盒，接线盒上分别安装信号和电源用重载连接器，断电可快速插拔。 5、重载连接器示意如下图： 6、信号重载连接器可以设置自动检测是否连接好的功能。如果新插入时重载连接器未连接到位，或在使用的过程中特殊原因导致重载连接器连接断开，该区域线体PLC将发出报警信号，并做出对应的响应。 原材料 储存库 配送 外桶线 总装线 检测线 清洗线 包运线 电机模组 箱体预 盘座预 预装线 装线 装线底座预装线 成品仓库 智能柔性洗衣线整体概况 模块化（单线） 工位数 原生产模式用人 （单线） 智能柔性生产用人 减员率 自动化率 C/T L/T 换型 能源 用人 时间 电 气 箱体预装线 10 10 2 52.4% 80% 11 120 0 30s 40kw/h 60l/min 盘座预装线 11 11 11 0 10 300 0 10 25kw/h 850l/min 电机预装线 9 9 1 89% 11 110 0 30s 25kw/h 120l/min 底座预装线 6 6 6 0 11 80 0 10 6kw/h 60l/min 外桶预装线 28 28 15 48% 18 335 0 60s 210kw/h 205l/min 总装线 14 14 12 15% 12 160 0 10 48kw/h 70l/min 清洗线 12 12 3 75% 12 140 2 60s 100kw/h 210l/min 包装线 15 15 0 100% 10 150 4 200s 120kw/h 2000l/min 智能柔性项目生产概况 功能 安全 柔性 人机工程 降噪 节能 维保 智能 可视 工装板 外桶线工装板1 外桶倒置上线，给予定位 N/A 内侧仿形定位满足5KG-10KG外桶定位 线体高度一致通过凸起仿型块，满足不同型号操作面相同 阻挡处加缓冲块与倍速链接触处增加耐磨条 主材料采用PVC材料制作 凸型定位块采用独立螺丝固定工装板上，每层可单独拆卸，便于维修及更换 工装板下端嵌入RFID电子标签，输入产品型号，赋予产品“身份证” N/A 外桶线工装板2 外桶立置上线，给予定位 N/A 四吊杆处气弹簧伸缩定位满足5KG-10KG外桶定位 通过线体侧面顶起保证操作时外桶倾斜于员工 阻挡处加缓冲块与倍速链接触处增加耐磨条 主材料采用PVC材料制作 滑轨螺丝选位，留出拆卸空间，方便更换 工装板下端嵌入RFID电子标签，输入产品型号，赋予产品“身份证” 总装线工装板 箱体立置上线，给予定位 N/A 地脚定位一端固定，两端单项限位，一端自由滑动满足5KG-10KG箱体定位 不同产线，设计高度不同 阻挡处加缓冲块与倍速链接触处增加耐磨条 主材料采用PVC材料制作 定位地脚处，嵌钢套，耐磨，方便更换易损处 工装板下端嵌入RFID电子标签，输入产品型号，赋予产品“身份证” 线体 倍速链 实现外桶、箱体托盘运输 倍速链中间部分采用封板处理，防止跨线中造成危险电机采用扭距超载报警防止卡入异物损伤线体。 通过变频器可调节线体线速通过可调节地脚调节线体高度 线体高度设定符合人机工程学，线体涂色温柔，减轻视觉疲劳。下端横梁处留出员工脚位置高度，防止磕碰 线头铝型材内部嵌有耐磨条满载/等待时，倍速链停止工作 满载/等待时，倍速链停止工作，各润滑油口外漏随时注油 设计时留出维修空间设定维保周期及时间，通过MES系统，提示何时维 修 满载/等待时，倍速链停止工作 通过SCADA系统，可实时反馈每段线体当时处于的情况 顶升定位 实现外桶、箱体托盘在线体上定位 N/A N/A N/A 工作时，顶离倍速链，减少接触产生噪音，电磁阀上增加消音器，阻挡气缸增加缓冲 N/A N/A 顶升移栽/旋转 实现外桶、箱体托盘在线体上旋转、变线 电磁阀上增加消音器 滚筒线 实现包装线产品运输 滚筒线滚筒之间采用封板处理，防止跨线中造成危险 通过变频器可调节线体线速通过可调节地脚调节线体高度 线体高度设定符合人机工程学下端横梁处留出员工脚位置高度，防止磕碰 N/A 阻挡定位 实现包装线产品阻停 N/A N/A N/A 电磁阀上增加消音器 精定位机构 实现包装线产品进行定位 电磁阀上增加消音器 自动化工位 机器人工位 完成当前工位工艺要求的工作 机器人同侧采用防护网，门锁设计，机器人对面采用安全光栅，防止突发情况发生 采用六轴/四轴机器人实现动作上柔性生产夹具采用机器人快换盘设计，可以切换夹具 N/A 电磁阀上增加消音器 调试中优化动作路径 机器人工位留出维保档位设定维保周期及时间，通过MES系统，提示何时维修 N/A 通过SCADA系统，可实时反馈当前工位的工作状态，节拍等信息 专机工位 专机线体两侧采用安全光栅防止突发情况发生 驱动部分采用伺服控制，动作上实现柔性生产 打螺丝工位，振动盘采用防护罩，内侧壁使用吸音棉，电磁阀上增加消音器采用静音轴承 调