5G＋工業(yè)互聯(lián)＋3D打印——航天三院159廠打造智能增材制造生產(chǎn)線

來源：中國航天報(bào),，記者： 苗珊珊、鄧雨楠,。

日前,，中國航天科工三院159廠自主研發(fā)的自主可控增材制造智能生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機(jī)離散生產(chǎn)模式，首次將智慧物流,、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)融合運(yùn)用,，粉末供應(yīng)、物料運(yùn)輸及任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化,，單機(jī)設(shè)備利用率與綜合產(chǎn)能大幅提升,。

在原有的增材制造單機(jī)生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上，該生產(chǎn)線將5G網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字孿生技術(shù)相結(jié)合,，為后續(xù)建設(shè)“5G+增材制造”智能產(chǎn)線奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。

邁向智能制造新高度

當(dāng)前，隨著航天產(chǎn)品應(yīng)用的不斷深入,，159廠將復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的規(guī)�,；�生產(chǎn)提上日程。走進(jìn)159廠增材制造技術(shù)創(chuàng)新中心的生產(chǎn)車間,，增材制造智能生產(chǎn)線上的4臺(tái)設(shè)備正在工作,，技術(shù)負(fù)責(zé)人張文韜介紹，從運(yùn)送產(chǎn)品開始進(jìn)行制作,，到最終生產(chǎn)出符合要求的成品,，僅機(jī)械臂和這4臺(tái)設(shè)備就可以自主完成。

廠房大廳的墻上安裝著一塊碩大的顯示屏,，反映生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跳動(dòng),，4臺(tái)設(shè)備的工作運(yùn)行情況一目了然，機(jī)械臂在自動(dòng)上料,、下料,。

據(jù)介紹，增材制造技術(shù)與航天產(chǎn)品結(jié)合具有天然的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)一體化,、零件結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化,、提升設(shè)計(jì)自由度、提高材料利用率,、減輕重量,、降低制造成本等，原有的單機(jī)生產(chǎn)模式已不能完全滿足規(guī)�,；�的��(yīng)用服務(wù)需求,。技術(shù)負(fù)責(zé)人謝林表示，該生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機(jī)離散生產(chǎn)模式,，結(jié)合增材制造工藝過程特點(diǎn),，采用一體化布局設(shè)計(jì)，將打印主機(jī),、清粉系統(tǒng),、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)進(jìn)行布局,，有效節(jié)約設(shè)備資源和車間占地,。

△圖為工作人員進(jìn)行增材制造產(chǎn)線巡檢

謝林表示，在傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)設(shè)備中,，打印前的基板,、缸體以及粉末材料準(zhǔn)備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運(yùn)輸?shù)裙ば驘o法與設(shè)備打印同步進(jìn)行,，會(huì)占用設(shè)備資源,，影響生產(chǎn)進(jìn)度，造成平衡度較低,、各工位負(fù)荷不均衡,、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問題。

針對(duì)這一痛點(diǎn),，159廠結(jié)合增材制造工藝過程特點(diǎn),，采用一體化布局設(shè)計(jì)，將打印主機(jī),、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng),、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)合理布局,，提出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案，定制化研制連續(xù)生產(chǎn)的增材制造生產(chǎn)線系統(tǒng),�,！拔覀儸F(xiàn)在的生產(chǎn)場(chǎng)景需要較高的網(wǎng)絡(luò)寬帶、較低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，5G網(wǎng)絡(luò)恰好滿足需求,�,！敝x林說。

“以前天天跑生產(chǎn)線,，查看生產(chǎn)進(jìn)度,，搬運(yùn)材料、粉末,、重六七百公斤的缸體及打印完的零件,。”張文韜形容道,，現(xiàn)在的智能化增材制造系統(tǒng)使員工從過去高強(qiáng)度的手工操作員轉(zhuǎn)型成為了“指揮員”和“監(jiān)督員”,。

5G，讓工廠更“聰明”“智能”

“我們現(xiàn)在的增材制造生產(chǎn)線系統(tǒng)是運(yùn)用5G技術(shù),，通過數(shù)字賦能實(shí)現(xiàn)的,。”謝林說,，159廠利用5G技術(shù)“大帶寬,、低時(shí)延、高可靠”的特性,，將“5G+工業(yè)互聯(lián)+增材制造”相結(jié)合,，從而對(duì)增材制造生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集、分析及應(yīng)用,，實(shí)現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化,、智能化方向轉(zhuǎn)變，提高增材制造的生產(chǎn)效率,。

從生產(chǎn)看,，工廠要變得更“聰明”、更“智能”,，5G確實(shí)是個(gè)好幫手,。比如，每臺(tái)設(shè)備通過5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,，后臺(tái)能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進(jìn)行快速采集,，實(shí)現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機(jī)生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向轉(zhuǎn)變,，提高增材制造的生產(chǎn)效率,。眼下應(yīng)用5G技術(shù)的工廠不少，159廠有何特殊之處,？謝林說,，“專網(wǎng)”是門道,。159廠通過與聯(lián)通公司合作，搭建了一個(gè)邊緣云專屬服務(wù)器,，將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒��?wù)器上,，數(shù)據(jù)不出園區(qū)，就可實(shí)現(xiàn)所有生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)與控制,，還能對(duì)信息安全進(jìn)行保護(hù),。

△網(wǎng)絡(luò)化的3D打印生產(chǎn)線（來源：Grenzebach）

5G將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工廠內(nèi)部系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)時(shí)的生產(chǎn)產(chǎn)值和數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行反饋,，相關(guān)人員隨時(shí)可以了解設(shè)備產(chǎn)值,、動(dòng)態(tài)，為159廠減員增效,、提升品質(zhì),、降低成本、縮短周期帶來幫助,。

“預(yù)計(jì)到年底,，我們會(huì)打通物料、倉儲(chǔ),、調(diào)度,，將熱處理等設(shè)備‘搬’進(jìn)車間，增材制造設(shè)備打印好的產(chǎn)品通過AGV小車運(yùn)輸?shù)较乱坏拦ば�,，相�?dāng)于建立一個(gè)小型的智能工廠,。”謝林說,，測(cè)試后投入使用的AGV小車如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣,，可以連接所有的工位，把工廠內(nèi)的自動(dòng)化孤島一個(gè)個(gè)都連起來,。

對(duì)于159廠來說,，基于5G工業(yè)互聯(lián)的增材制造生產(chǎn)線首次將5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術(shù)進(jìn)行深度融合應(yīng)用,。未來,，159廠將建立基于工業(yè)互聯(lián)的5G增材制造智能工廠，形成增材制造技術(shù)應(yīng)用新模式和典型應(yīng)用場(chǎng)景,，使產(chǎn)線具備可復(fù)制,、可推廣的條件。