铝加工中厚板生产线智能化改造的研究

铝加工中厚板生产线智能化改造的研究

李琦

东北轻合金有限责任公司   150060

摘要：为了更好的阐述铝加工行业智能化的改造方向，文章首先阐述了铝加工行业生产流程和关键设备现状，然后论述了基于MES系统的信息化改造，包括铸锭、板材、试样三个智能立体库、重剪标识机械臂、操作台集中操控、铝板物料流转的全过程跟踪。

关键词：铝加工中厚板生产线；智能化立体库；机械臂；集中操控

铝加工行业附加值最高的厚板生产线，伴随着制造业与信息化的融合，其关键工序智能化改造是必然的发展方向。

一、依托信息化的生产线

我国商用飞机、航母舰船、高铁轻量化等高精尖设备和技术迅猛发展，民品板材用量增加，中厚板产量逐年增长，提高生产效率事不宜迟。减少人工操作，增强员工安全保护，提高设备智能等级也是大势所趋。以中厚板生产线为例，需要铸锭加热--压延--剪切--淬火--拉伸--锯切--时效--包装一系列流程，之前一直使用生产卡片下达生产计划，每道工序都需操作手按照卡片上的工艺执行并予以反馈。东轻公司经过信息化改革后，开始使用MES系统进行生产计划和工艺指令的下达。

二、融合智能化的生产线

以信息化为核心的自动化生产线建设完成后，才算是将各个单体设备串联起来。从铸锭的粗坯加工开始，就是根据合同开始计算，通过MES系统传递到铸锭锯床和铸锭铣床，按照后续是否拉伸（需要切掉钳口印痕）加工尺寸。根据合金的不同就需要铸锭加热炉分批次的进行加热或者以均火+加热的模式处理铸锭，这就意味着铸锭的频繁流转，所以智能化铸锭立体库是解决此问题的唯一办法。

待加热好的铸锭出炉后，轧机开始进行轧制，此时二级系统根据MES发送的信息开始计算道次表，通过自动厚度控制模型、弯辊力模型、轧辊凸度模型、终了温度模型等完成前期轧制工作。到重剪剪切料头料尾前，需要测量温度、厚度、宽度，同时将料头料尾进行激光打码。安装在辊道上方中线防撞梁的六轴机械臂就可以实现全部工作，同时将激光打码的效果拍照（包括班次、合金状态、日期），连同其它测量的信息反馈到主操作台。轧制完成后，半成品板材需要定尺剪切，同时板材上表面激光打二维码，（用于板材立体智能库的识别）此项作业使用一台七轴机械臂完成。通过重剪智能化改造，将原有轧机重剪前测量人员岗位撤掉，按照每班组1人计算（4班3运转，共计4人），每年节省费用32万元，同时轧机前机器人测量速度、数据准确性均高于人工测量，且避免操作人员手动录入数据导致的数据错误，有效提高轧机生产效率并降低操作人员工作强度。取得的经济效益达到110万每年，投资回报率33.4%。最后使用智能定位卸料天车配合夹持吊具，将温度在200℃左右的半成品板材通过直流电池驱动的过跨车送到下道工序或者智能板材立体库中进行降温处理。

操作集控是提高轧机生产效率，加速全工序智能化建设的必经之路。将推进式加热炉、台车炉、纵推炉的操作界面进行了统合，操作手通过一体化操控监测平台，已经可以看到所有加热炉的实时画面以及炉气温度、铸锭信息等各项数据。之后将轧机主操作台和重剪操作台进行优化整合，建立轧机集控中心，由一名操作员完成轧机和重剪的操作和监控工作，减少轧机和重剪之间交叉操作问题，提高轧机生产效率。同时优化轧机控制程序，在不改变轧机和重剪原设计操作功能的前提下，减少六道权限操作步骤，将两处操作台相同操作按键合并成一套，提高操作便捷性。优化人员配置、加速轧机智能化建设。集控中心建立，可取消重剪操作岗位，并采用智能化单元，作为轧线的大脑，统领指挥重剪智能化提升设备、工业炉智能化出炉和轻板垛板机构。

三、一码通行的无人生产线

本次中厚板生产线的的改造，其核心就是以MES为信息传递与同步更新的媒介，整体统筹相关物料和板材流通事宜。一期工程先将中厚板厂生产线的所有底盘付码，定义二维码，轧制压延完成后，将每垛板材放在底盘上就意味这垛板材已经进入这个底盘的“库存内”，底盘在厂房内流动时，就是每个小库房的流通，比如到辊底炉淬火时，装炉前就需要MES对其承运的板材进行扫码，生产完成后再次扫码，进而流转到下一工序，继续进行“扫码+出入库”的操作。同时，建设GPS基站，在底盘内埋放定位装置，通过可视化集控平台，实现快速定位、物料盘点、降低金属占用等作用。

总结：针对已经建成的生产线智能化改造，其核心就是数据采集和管理，使生产环节的数据通过平台呈现出来。进而实现智能化物流，减少无效的物料搬运，强化一体化管理系统，最终基于5G+AI的安全生产智能监控、天车远程控制、资产物料管理、产品跟踪溯源等提高安全和生产效率的管理体系。