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,，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)融合運用,，粉末供應(yīng),、物料運輸及任務(wù)調(diào)度實現(xiàn)全流程自動化，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)線奠定堅實基礎(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臺設(shè)備正在工作,，技術(shù)負(fù)責(zé)人張文韜介紹,，從運送產(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)實時跳動,，4臺設(shè)備的工作運行情況一目了然,，機(jī)械臂在自動上料、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，如結(jié)構(gòu)功能設(shè)計一體化,、零件結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化,、提升設(shè)計自由度、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,，采用一體化布局設(shè)計,，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,、缸體運輸?shù)裙ば驘o法與設(shè)備打印同步進(jìn)行，會占用設(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。

針對這一痛點,，159廠結(jié)合增材制造工藝過程特點,，采用一體化布局設(shè)計，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)場景需要較高的網(wǎng)絡(luò)寬帶,、較低的網(wǎng)絡(luò)時延，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,，搬運材料、粉末,、重六七百公斤的缸體及打印完的零件,�,！睆埼捻w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)是運用5G技術(shù)，通過數(shù)字賦能實現(xiàn)的,�,！敝x林說，159廠利用5G技術(shù)“大帶寬,、低時延,、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確實是個好幫手,。比如,，每臺設(shè)備通過5G技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)互通，后臺能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進(jìn)行快速采集,，實現(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)，就可實現(xiàn)所有生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)與控制,，還能對信息安全進(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)對接，實時的生產(chǎn)產(chǎn)值和數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行反饋,，相關(guān)人員隨時可以了解設(shè)備產(chǎn)值,、動態(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)計到年底,，我們會打通物料,、倉儲、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小車運輸?shù)较乱坏拦ば颍�相�?dāng)于建立一個小型的智能工廠,�,！敝x林說，測試后投入使用的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)的自動化孤島一個個都連起來。

對于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)用場景，使產(chǎn)線具備可復(fù)制,、可推廣的條件。