空调钣金加工的未来发展趋势
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空调钣金件分为商用空调钣金件和家用空调钣金件，商用空调钣金件以小批量多品种为特点，多采用数控加工；家用空调作为公司的成熟产品，以面板、顶盖、左右侧板、隔板支架等标准化零件为主，其钣金零部件由专用冲压成形模具加工而成。随着空调行业的发展，客户多倾向于定制化、多样化、快速交付，这就要求空调生产企业，无论是商用空调还是家用空调，其生产交付的标准要更高，快速、柔性化生产的优势要更加突显，因此，更高程度的自动化产线、智能化信息管理系统、柔性化物流仓储系统等软硬件方面就成了钣金行业亟待研究解决的问题。 自动化加工中心 我司作为行业起步较早的空调制造企业，在商用空调研发制造业务方面已有所建树，其中自主开发的磁悬浮式螺杆机、光伏发电中央空调系统已应用在人民大会堂、港珠澳大桥等国家级场所，达到世界领先水平并获得了国家科技进步奖。但对于整个生产制造建设还是未跟上自主核心技术的研发发展步伐，这就导致了市场拓展效果迟迟未能达到预期效果。 为突破制造低效产能的不足境地，通过对国内外先进制造业企业调研走访，目前已在开发建设行业领先的商用钣金智慧加工中心，加工信息集控中心如图1所示，其主要由生产管理系统、信息化管理系统、物料自动存储、出入库系统对接数冲、激光自动套裁离线编程折弯机自动配模、自动换模系统、生产自动排产系统等系统集成，实现生产系统的信息化管理、数字化管理、快速生产切换以及生产与物料的立体化管理。实时的生产监控，能够有效掌握生产完成情况，对于整个生产过程调配、控制具有十分显著的效果。
图1 商用智慧加工信息集控中心 通过组建商用钣金智慧加工中心，可实现钣金智能化加工过程“智能排产→料库片料→数控冲孔、激光切割→立库半成品调度→数控折弯→成品零件”模式下的自动化加工生产。 自动化加工中心具备以下创新性功能： ⑴一个流自动化，实现商用零件一个流智能化生产，减少转运、等待浪费，提高主机设备稼动率； ⑵自动化仓储运输，具备智能化料库的存储、运输、调配等功能； ⑶自动化生产功能，通过料库WMS对板料进行管理及按机台自动配送，配合数冲、激光机、数控折弯机等生产设备实现各工序间的自动化联动生产； ⑷单元自动化功能，实现激光、数冲零件的自动化分拣，实现折弯件的自动化折弯。 自动化焊接中心 焊接工序作为产能瓶颈一直制约着商用空调钣金件的生产效率，主要存在以下问题： ⑴员工技术要求高，必须取得相应的职业技能等级证书，熟悉设备参数，焊接操作稳定，准确识别图纸； ⑵作业环境差，焊接过程中存在高温、金属氧化挥发等情况，不利于长期连续作业； ⑶零件要求后处理，焊接完的零件往往要求对焊缝进行打磨抛光，密封件补焊要求更高。 为实现焊接工序的自动化生产，减少后处理工序，自动化焊接中心的研究应用势在必行。自动化焊接中心如图2所示，是由焊接机器人、自动送丝系统、定位装夹系统、联合编程系统等集成的单独空间，多个焊接工位的设计可对品种差异大的零件进行分工位焊接，同时机器人与工作台的联合离线编程系统能够对实际生产进行模拟编程，实现程序的快速切换，准确稳定的自动焊接方式有望消除打磨等后处理工序。
图2 多工位机器人自动焊接中心 自动焊接对来料的尺寸精度要求高，而自动折边中心、机器人折边工作站将更有利于保障来料的一致性。当然，前端的设计优化才是最根本的解决途径，如电控柜的自锁设计、消除后处理工序的焊接加工，但往往多数零件的设计达不到完全消除焊接的后处理工序，因此在设计时应尽量考虑到自动化焊接的盲区，使零件更有利于自动化焊接。 信息化管理系统 信息化系统是管理者掌握车间实时生产经营状况并快速进行决策的有效手段。特别是客户对产品的质量、交期等要求越来越高的发展背景下，信息化系统的应用能够将工厂的生产进度与质量状况透明化，帮助管理者快速进行异常决策，甚至能替代决策过程直接指导车间进行生产调整，更有利于企业合理实施车间的阿米巴经营、组织的扁平化管理等，保障企业能够以最快的速度、设定的质量交付订单。 商用MES+信息化管理系统 与家用空调钣金件的生产相比，商用空调钣金件的生产从计划、图文、生产、质量等各方面均复杂多变，投入了大量的生产辅助人员，管理者也为此耗费大量精力，因此更需要信息化管理手段的投入。而商用MES+信息化管理系统集成了计划下达、生产流程指导、订单开工报工、质量管理、考勤绩效管理、实时看板等多个功能模块，产线实时看板如图3所示。MES+上游连接公司ERP订单，根据总装上线时间抓取计划明细，下游对接各机台电脑，由员工对各订单零件的生产情况进行开工、报工、完工操作，所有信息将在系统主页面进行集成显示，过程异常单独通知相应负责人。
图3 MES+系统产线实时看板 计划到生产主要包括以下功能： ⑴ERP订单导入和BOM物料清单展开，订单分两部分，一部分是总部商用钣金件的订单，另一部分是配套车间的订单； ⑵BOM材料表展开后，得到信息包括物料的材质、厚度、物料编码、工艺路径、材料定额、工时定额、图纸完备情况等； ⑶生成每日计划订单对应的散件清单，提供给NC编程人员，NC编程人员返回NC程序与NC物料清单，对NC程序进行排程； ⑷产能分析，展示计划订单所有物料的原材料使用清单，按照工艺部的标准工时表计算，取定期内确认计划的各工序工时，形成该时段范围内的额定工作量，根据额定工作量确定设备产能分配计划； ⑸排产与报工，对冲床、激光机、折弯机排产到每台设备，对点焊、电焊、铆接设备排产到工作中心后由车间管理人员派发到每台设备，各工序进行报工，实现订单生产进度跟踪。 智能化物流仓储系统 物流转运是推动车间持续生产的动力，准确高效的物流方式一直都是制造业探求的重点方向之一。为保障车间的准确高效物料流转，除了精益化的布局规划设计、自动化的转运设备投入，智能化物流仓储系统应用也同样重要。 云物流管理平台 家用空调钣金件生产大多由自动线完成，线体有固定的下料点，因此采用RGV车间循环物流的方式，只需监控各线体的生产与RGV的运行即可，物流管理系统相对简单。 商用空调钣金件加工存在9个以上工序转运，包括卷料吊运、开卷、分条、剪切、数冲、激光、折弯、点焊、铆接、电焊、打磨、扫描入库，工序之间断点多，加工工序不平衡未形成一个流，工序之间均以纸质订单明细形式传递信息，以电话和微信形式呼叫运输，运输信息从下达、执行到完工无法有效记录，通过云物流管理平台的开发应用将有效解决以上困境。云物流管理平台与车间MES系统进行实时信息交互，如图4所示，按照订单生产的工序流、设备流，精准地对多台AGV进行调度指挥，实现设备之间点对点的高效运输，各订单转运信息实时显示在所涉及的设备机台，生产人员能够第一时间掌握所要生产的零件信息，提前准备图纸、模具等生产辅助配套资料，真正做到指导推动生产。
图4 商用智能化物流运输系统 智能化仓储系统 传统的仓储模式为平面库人工运维模式，该类以铁框架划分库位的仓储模式，需要大量的运维人员与机动叉车，物料的查找、分拣、齐套均需靠人工进行操作，出入库记录也完全使用纸质工单进行记录，很难做到信息化、智能化的管理，且空间利用率很低。 智能化仓储系统由WCS仓储管理系统与自动化高架库组成，如图5所示。WCS仓储管理系统具备本立体库自身仓储信息，同时能够获取外协厂物料库存情况、物资中心物料库情况以及输送到喷涂车间、各总装车间的物料信息，对生产订单与库存进行扣减管理，同时按照总装上线时间对订单进行出库提示，保障安全库存的同时最大限度发挥车间产能。自动化高架库则依据WCS仓储管理系统提供的扫描信息，自动将物料运送到规定的库位进行仓储，而物料的出库同样是通过自动化穿梭车运送到指定出库平台。
图5 智能化立体仓储库 从钣金加工行业的发展来看，更高标准的自动化产线、智能化信息管理系统、柔性化物流仓储系统等软硬件的投入是未来的发展趋势，行业也更加青睐于专精尖的细分化模式。但企业的发展最终要回到利润与成本上来，在选择自动化的加工方式、信息化的管理系统时，要结合自身实际情况，循序渐进，充分利用自身优势，做到有条不紊。
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