科技日报:制造业转型升级只争朝夕,上海智能制造功能平台已全速推进

上海智能制造研发与转化功能平台 2020-04-03

作者:侯树文 科技日报记者 王春

科技日报记者4月1日报道:

“人机协作示范展示线完成了前期平台搭建,中英中心正在研发复杂形状复材构件相控阵超声C扫系统,嵌入式固定线激光改版项目完成PCB的修改已交由工厂加工。”上海市智能制造研发与转化功能型平台总经理习俊通向记者介绍当前阶段功能平台各个项目进展情况。在制造业密集的上海临港,智能制造的步伐正有条不紊地进行。上海市智能制造研发与转化功能型平台的各管理服务部门及研发团队已经实现全面复工,科研人员正按照2020年既定计划正常运转。

“新型研发机构复工,最重要的就是一手抓防疫,一手抓研发。因此,功能平台及时按下了技术研发的‘启动键’。”习俊通表示,疫情期间平台的建设任务不变,研发进度不打折,通过远程运维系统及时召开视频电话会议,研究部署防控疫情期间研发任务专题会及各项准备工作情况,并通过与研发团队签署2020年建设任务书等措施,进一步推进远程运维、人机协作、智能打结等技术的研发与广泛应用。

据悉,作为上海市首批功能型平台之一,智能制造功能平台为智能制造领域创新主体提供共性技术研发及应用、系统方案测试、成果转化与产业化服务。目前,平台上中国首个官方授权的上海交大弗劳恩霍夫协会智能制造项目中心入驻临港;民用航空发动机测试验证中心、汽车动力总成高端加工装备国产化与智能制造系统验证示范基地、燃料电池金属极板制造、核电装备测试验证基地轻合金材料及制品智能热制造五大产业化项目落地。

人机协作关键技术研发有序推进

如今,全球化的制造业产品制造模式正从大批量、标准化地向多品种小批量、短周期方向转变,个性化生产成为未来智能制造的趋势。“传统的专机和固定工装带来的成本压力和柔性缺陷,而要达到最优制造效果,必须将人与机器的优势结合起来,”共性技术事业部项目负责人庄春刚表示,即人机协作。

典型的“人机协作”应用场景为装配。如PCB 典型装配环境下,机器人和人需要将液晶显示器、杜邦线及端子、排线以插入、螺丝拧紧等方式装配起来,这其中涉及许多协作机器人的运动控制、主动与被动柔顺装配的关键技术、人机协作工作内容分配决策机制、多维感知与安全监视的算法实现以及特定装配内容及动作下的夹具机构设计等核心内容。人机协作就是为了解决这些关键问题,实现人与机器人在柔性与效率、稳定性与可靠性多方面融合统一而做的工作。

受疫情影响该项目研发也遇到了不少困难。基于前期与企业交流得出工艺实现的初步方案后,研发人员需要实际考察具体工艺场景与环境,确认工艺流程中的一些不为人知的、不易察觉的细节,借助这些内容,进一步深化方案,并借助现有的机器人、设备等,进行关键内容的工艺测试。

但是在疫情期间,研发团队与企业之间无法面对面进行具体工艺、技术解决方案的讨论,无法参与到客户的实际工况中进行需求分析。更重要的是,无法进行实际的工艺测试与调试、机器人运动控制测试及视觉等算法与硬件匹配的测试。

对此,研发团队使用远程视频运维系统,与客户、员工讨论各自的工作文档、程序、视频等内容。随着疫情逐渐趋于平稳,研发团队通过分批次恢复工作及全程戴口罩保持物理间隔来分阶段、分步骤对项目相关机器人、视觉及其他设备进行测试与调试。针对某些小体积易操作设备,研发人员还会带回家里测试,积累相应的数据。最终团队完成了展示线具体研发的技术前期开发与技术平台的搭建。

产业上下游联合攻关为焊接设备装上检测“大脑”

“员工返工,首先要给员工以安全感。”在功能平台共性技术事业部,到岗的员工每天早晚两次进行体温检测并登记管理。该部门的智能焊装质量管控平台研发项目正处于关键时刻。突如其来的疫情严重打乱了原来的计划,特别是春节假期延长,员工无法正常复工、物流受限、供应商供货难等问题接踵而至,事业部的产品研发以及生产制造受到巨大影响。

汽车、城轨列车、高铁动车、飞机等载运工具承载结构由离散接头连接而成。据介绍,一架飞机就有约300万铆接接头,一辆汽车也有成千上万个电阻点焊焊点。连接质量是衡量载运工具薄壁车体安全性的核心指标。电阻点焊技术是汽车车身以及轨道列车车体焊装制造最主要的连接工艺,焊点质量的好坏直接决定了整车安全性和使用寿命。

由于电阻点焊的熔核位于板材中间、封闭不可见,难以对焊点质量进行直接观测,目前企业普遍采用人工凿撬检验、超声波探伤或者整车撕裂等低效率、高成本的方法进行焊后人工离线抽检,此类方法检验结果滞后严重、抽样代表性严重不足,绝大部分焊点质量并未得到检测,使得产品面临安全风险。

共性技术事业部研发团队基于电阻点焊领域长期的技术积累,针对高强钢薄壁车体点焊质量实时检测与控制的难题,联合中车青岛四方机车、上汽通用五菱、上汽通用汽车等企业开展协同攻关,发明了外加磁场辅助电阻点焊新方法,提出了多传感信息融合点焊质量实时评价方法,将焊点质量检测从传统离线人工抽检模式变革为在线自动全检模式,有效降低了检测成本,提高了检测可靠性;

该项目突破了基于不同焊接工况的焊接工艺参数自适应调节技术,实现了点焊熔核尺寸的实时精确智能调控“就像为焊接设备装上了‘大脑’,焊接系统可以实现焊点质量自感知、自决策、自执行控制。”共性技术事业部项目负责人雷海洋表示,以上成果形成了从磁控点焊工艺→质量在线全检→工况波动自适应控制的电阻点焊质量管控技术体系,解决了大批量、快节拍制造中高强钢焊点质量一致性差的难题,总体技术达到了国际先进水平。

因为疫情,平台上游供应商无法按时复工复产,货物运输不畅,导致公司原型样机开发、产品试制以及生产受到严重影响。平台事业部在此状况下建立科学的决策机制与流程,优化供应商渠道、积极调运库存、召集工人复工,保证外购件以及加工件顺利到货,将供应链影响降到最低。

不仅如此,由于疫情影响,无法与下游客户及时、有效沟通需求,严重阻碍新业务合同签订。平台事业部与客户保持密切沟通,采用线上视频会议的形式了解客户的诉求以及对产品技术指标的要求,保证公司产品满足客户需求,待疫情过后及时为客户供货。“疫情期间是功能平台苦练内功的好时机,做好产品、将产品做到极致,为客户提供更优质的服务。”事业部负责人表示。

此外,功能平台积极搭建完成了上海临港智能制造实训基地的培训网校平台(包括网页端和手机端),实现了集在线测评、极速问答、课堂云笔记于一体的远程培训功能。截至目前已推出了60余门在线精品课,已经服务30多家临港新片区企业,定制近50多个培训班级,培训逾400人次。

按照2020年计划,功能平台重点聚焦动力总成、航空发动机、燃料电池等产业需求,以平台自主技术与工艺驱动,形成系统解决方案:开发基于云架构的数字化产线管控系统,与动力总成数字化生产线集成,形成产线型智能制造系统解决方案,实现推广应用;结合国家补短板工程项目,集成电极特种加工工艺、数控专机、智能控制软件等智能制造关键要素,研发航空发动机叶片气膜冷却孔智能制造生产线;升级燃料电池电堆装配和质检工艺,研发智能装配和检测系统方案及生产线。

此外功能平台还将全面启动“智能制造+5G应用试验场”建设,进一步完善“上海交大弗劳恩霍夫协会智能制造项目中心”的功能和运行模式,加快“中英智能测量与质量工程中心”的建设推进,联合外方工作团队,形成面向高端制造的精密测量与检测技术及系统解决方案的研发与服务能力……


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