宁夏小巨人智能工厂的成功实践

小巨人机床有限公司是日本山崎马扎克公司（Yamazaki Mazak）在中国的独资公司，位于银川市的高新技术开发区内，于2000年5月28日正式投产，先进的生产设备和厂房构成了世界一流的机床制造环境。小巨人公司的建成受到了制造业的广泛关注，公司投产仅半年即获日本经济新闻社授予的“2000年度全球最先端技术企业奖”。高效率的生产得益于公司引入了全新的机床制造概念。小巨人公司从接到订单到发货物流及信息流通均能迅速准确完成，并实现高效率的生产运营。支撑这一切的是小巨人公司全新的制造概念，即加工过程柔性化、数字化、精益化，管理网络化、信息化、智能化。

小巨人工厂的智能化主要体现在智能生产线、智能化网络环境和智能生产中心3个方面。

1.智能生产线

小巨人的智能化工厂拥有了大件加工线（见图12.21）、中小壳体加工线、轴承及盘类零件加工线、精密加工线、部件装配线、涂装作业线、总装作业线等多条种类齐全的自动化生产线。

大件加工线由1台V60和1台V80大型龙门式双交换工作台5面体加工中心（均为Mazak公司产品）组成，用于加工中心和数控车床的床身、立柱、滑座、工作台等大型零件的加工。一次装夹可以完成几乎所有工序的粗精加工，零件各部分的位置精度得到了可靠有效的保证。设备配置了先进的Mazatrol Fusion 640M数控系统，通过网络接口接入企业内部网络，可实现24小时连续工作，16小时无人运转。

图12.21　小巨人大件加工线现场

主轴箱加工线由1台Mazak公司生产的FH880卧式加工中心、10个交换托盘、1台清洗机和1台自动上下料机器人组成，用于主轴箱等大中型箱体类零件的加工，可以一次装夹10种不同零件进行加工，真正实现了多品种单件自动化生产，并且同样实现24小时连续工作和16小时无人运转（见图12.22）。

图12.22　小巨人智能化主轴箱加工线现场

中小壳体零件加工线由3台Mazak公司生产的FH6800型卧式加工中心、32个交换托盘、1台清洗机、1台自动上下料机器人组成，用于中小型壳体类零件的加工。其特点是FMS控制软件采取了冗余设计，可以在1台机床发生故障时，自动将其工作转由另两台机床完成，因此，可以实现多品种单件自动化生产和长时间的无人运转（见图12.23）。

图12.23　小巨人中小壳体零件加工线现场

同时还建造了全自动立体仓库（见图12.24）、精密检测室，以及恒温超净室，用于机床主轴部件、主轴箱部件、换刀部件等精密部件的装配及无故障考核试验。(www.xing528.com)

图12.24　小巨人全自动立体仓库现场

2.智能化网络环境

小巨人机床有限公司内的每一个角落都被计算机网络所覆盖，构成了一个庞大的信息神经系统，为各种指令的迅速下达、各种信息的及时反馈提供了可靠而有效的手段。工厂中主要的加工设备均使用了先进的Mazatrol Fusion 640M数控系统，该数控系统所提供的独有的双向通信功能使管理人员不仅可以通过网络直接向设备传送加工数据等信息，而且还可以实现加工设备的实时远程监控。在这样的网络环境基础上，通过使用MRP（Material Requirement Plan，材料需求计划）和CPC（Cyber Production Center，智能生产中心）软件，使工厂的生产和管理过程实现了并行化、网状化，大幅度降低了生产过程中的非加工时间，从而有效提高了生产效率（见图12.25）。

图12.25　小巨人智能化网络结构

3.智能生产中心

该软件由4个子系统构成，它们分别是加工程序自动编制系统、智能化日程管理、智能刀具管理和智能监控系统。

（1）加工程序自动编制系统（CAMWARE）。CAMWARE是一种易学易用的交互式零件加工程序自动编制系统。该系统使用通用的DXF或IGES格式从CAD图纸中获取零件的形状信息，根据每台加工设备的设备信息和工厂内的刀具数据库数据，通过简单的操作针对现有的设备和刀具配置生成零件的加工程序以及刀具、加工时间数据，并通过网络将这些数据直接传送到相应的加工单元和管理系统软件。实现了加工工艺编制、加工程序编制、工艺路线安排和刀具资源配置的并行作业。

（2）智能化日程管理系统（Cyber Scheduler）。Cyber Scheduler可以根据订单要求数量、加工时间数据（由CAMWARE提供）及工时成本信息，迅速自动编制出对顾客的交货期和报价。另外根据合同要求的交货期及生产现场每个加工单元、工位的现状，做出零件、部件的作业计划及整机的装配和出货计划，并通过网络在每天早晨自动将精确的日工作日程发送到每个现场终端及每台机床控制器上。智能化日程管理使工厂的每个加工单元、加工工位实现了实时的、精确的作业调度，最大限度地减少了机器的空闲时间，给顾客报出的交货期和价格更具准确性和竞争力。

（3）智能刀具管理系统（Cyber Tool Manager）。Cyber Tool Manager根据CAMWARE提供的刀具信息和Cyber Scheduler提供的工作任务信息对每台设备的刀库刀具数据进行分析，再针对每个加工任务提出：①加工需要但未装入刀库的刀具清单；②刀库中多余的刀具清单；③刀库中虽有但加工过程中将达到寿命期的刀具清单。然后通过网络将这些信息发送到每个相应的加工单元和刀具室。有了这些信息，操作者和刀具管理人员就可对刀具进行快捷、高效的管理。

（4）智能监控系统（Cyber Monitor）。Cyber Monitor将现场每台机床及每个工位的加工状态通过网络实时反馈到管理者及相关部门的PC机终端上，使管理者及相关部门在任何地方都可以实时了解到加工现场的工作情况及计划的执行情况，做出准确判断，必要时及时下达相应指令。另外，Mazatrol Fusion 640M数控系统的双向通信功能可以让管理软件直接调用其工况记录数据库，使工场工作量的统计可以完全由计算机自动进行。