国家对装配式建筑的推动和市场需求的扩大对PC构件生产线的智能化程度提出了更高的要求。
目前,PC构件生产设备自动化程度不高,多数工序还依赖工人手工实施。例如,混凝土浇筑设备不能精确定量,需要人工增减调节;钢筋加工设备仅能自动加工标准网片;拆/布模完全依赖手工;原料及成品运输缺少智能化的运载工具;抹平设备无法处理有预埋的构件等。
此外,随着信息技术水平的不断发展,现代信息技术被不断地应用到传统的生产产线中,大大提升了传统产线的智能化程度,智能产线应运而生,全面促进了产线的工作效率,在很大程度上提高了PC构件的生产效率,提高了企业的经济效益,推动了我国装配式建筑的发展,提高了建筑建造效率与品质。
所谓信息化技术,是指以信息和知识为主要资源、以计算机和数学为主要支撑、以信息的处理为主要生产方式的操作过程。一般认为,信息化技术一般具有网络化、虚拟化、数字化、智能化和多媒体化等5个特征。
智能产线是将信息化技术和传统的生产线相互结合起来进一步发展的产物,是智能生产、智能制造的承载者。可以说智能产线是新一代的智能制造的三大系统(包括智能产品、智能生产及智能服务等)集成的基础,智能产线的集成和应用,可以实现基于云架构的生产制造的各元素之间的横向集成。总的来说,基于智能产线的智能制造可以包括3个阶段:数字化制造阶段、互联网+制造端及新一代智能制造阶段,三大阶段以智能产品、智能生产、智能服务为总体目标。在这一系统中,智能产线是智能产品的主要提供者,是智能生产的基本组成单元,是智能产品、智能生产、智能制造三大系统的重要基石。智能产线在这一系统中具有非常重要的地位,对于推动智能制造行业的发展具有非常重要的意义。
装配式建筑PC构件智能产线具有下述6个特点。
首先从计划源头确保计划的科学化、精准化。从上游系统读取主生产计划后进行自动排产,按“交货期”“精益生产”“生产周期”“最优库存”“同一装夹优先”“已投产订单优先”等多种高级排产算法,自动生成的生产计划,可准确到每一道工序、每一台设备、每一分钟,并使交货期最短、生产效率最高、生产最均衡化。这是对整个生产过程进行科学管理的源头与基础。
为避免生产设备因操作人员忙于找工具、找料、检验等辅助工作而造成设备有效利用率低的情况,要从生产准备的过程上,实现物料、模具、工装、工艺等的并行协同准备,实现车间级的协同制造,明显提升设备的有效利用率。随着BIM技术的普及,在生产过程中实现以3D模型为载体的信息共享,将多种数据格式的3D图形、工艺直接下发到现场,做到生产过程的无纸化,也可明显减少图纸转化与看图的时间,提高工人的劳动效率。
无论是工业4.0、工业互联网、还是中国制造2025,其实质都是以CPS赛博物理系统为核心,通过信息化与生产设备等物理实体的深度融合,实现智能制造的生产模式。自动化生产线通过设备联网、数据采集、大数据分析、可视化展现、智能决策等功能,实现数字化生产设备的分布式网络化通信、程序集中管理、设备状态的实时监控等,就是CPS赛博物理系统在制造企业中最典型的体现。
通过对生产资源(物料、工具、量具等)进行出入库、查询、盘点、报损、并行准备、切削专家库、统计分析等功能,可有效地避免生产资源的积压与短缺,实现库存的精益化管理,最大限度地减少因生产资源不足带来的生产延误,也可避免因生产资源的积压造成生产辅助成本的居高不下。
除了对生产过程中的质量问题进行及时的处理,分析出规律,减少质量问题的再次发生等技术手段外,在生产过程中对生产设备的制造过程参数进行实时采集、及时干预,也是确保产品质量的一个重要手段。
通过工业互联网的形式对数字化设备进行采集与管理,如采集设备基本状态,对各类工艺过程数据进行实时监测、动态预警、过程记录分析等功能,可实现对加工过程实时的、动态的、严格的工艺控制,确保产品生产过程完全受控。
当生产一段时间,产品达到一定规模时,人们可以通过对工序过程的主要工艺参数与产品质量进行综合分析,为技术人员与管理人员进行工艺改进提供科学、量化的参考数据,以便在以后的生产过程中,减少不好的参数,确保最优的生产参数,从而保证产品的一致性与稳定性。
在整个生产过程中,系统运行着大量的生产数据以及设备的实时数据,企业一个车间一年的数据量就可高达10亿条,这是一种真正意义上的工业大数据,这些数据都是企业的宝贵财富。对这些数据进行深入的挖掘与分析,系统可自动生成各种直观的统计、分析报表,如计划制订情况、计划执行情况、质量情况、库存情况、设备情况等,可为相关人员决策提供帮助。这种基于大数据分析的决策支持,可以很好地帮助企业实现数字化、网络化、智能化的高效生产模式。
总之,装配式建筑PC构件智能产线具有计划科学化、生产过程协同化、生产设备与信息化深度融合等特点,并通过基于大数据分析的决策支持对装配式建筑企业进行透明化、量化的管理,可明显提升企业的生产效率与产品质量,是一种集合数字化、网络化的智能生产模式。