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核燃料元件制造数字化车间研究与应用

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成果主要完成人

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项目概况

在《中国制造2025》的引领下,各领域已将智能制造作为主攻方向,国内核燃料元件

制造同行已经开始在进行智能制造方面做出努力。中核建中核燃料元件有限公司深刻地认识数字化制造的先进性以及广阔的前景,非常有必要结合当前“智能制造”,“工业4.0”,“物联网”,“虚拟制造”和“工控安全”等前沿技术进行产线升级扩充,全力探索、全面集成、覆盖所有要素核心,建立一条高起点、高标准,能全面实现了作业管理、理化检测、质量管理、作业调度、物料跟踪和生产库存的数字化车间。

通过前期充分的调研与周密的策划,与合作单位通力协作,用一年的时间开发了总体网络拓扑、业务模型设计、业务过程设计、系统接口设计、设备自动化改造、数字化集成,建成了生产现场数据采集监控系统、看板系统、生产建模系统、生产管理系统、人员管理系统,建立了基于FRID技术的智能仓库管理。项目主体结构建设完成后,公司与合作单位一边调试运行一边总结优化,近3年的实际运用经验总结、分析,对各模块持续进行优化和完善,超指标完成既定的项目建设目标,主要体现在以下几个方面,第一,设备管理方面实现了设备运行参数、运行状态等数据的实时采集、实现设备运行状态实施监控,形成设备运行、维护和维修数据库,构建设备及备件数据库。第二,作业调度、计划管理方面实现工控网络数据与生产系统数据的充分应用,实现生产工厂可视化,实现控制系统同生产系统的集成,提高产线设备工艺运行、人员操作及资质、物料跟踪投用等环节因素的控制;实现智能计划作业管理,包含智能作业规划、智能作业预警、作业计划调整和生产线分析评估等功能。第三,在物流库房方面,结合当前“智能制造”,“工业4.0”,“物联网”等概念,采用RFID应用射频识别的物联网技术,实现车间重要原材料、半成品和成品库房的智能化仓储管理,满足车间智能仓库管理及部分关键生产工艺流程的过程控制应用需求。第四,理化检测和质量管理方面,实现检验、见证、监督、放行单据、报告透明化、可视化、精细化、敏捷化,实现检测仪器数据的直接读取和分析,对原材料、备品备件、中间品、产品质量实现全面质量管控,实现物料全程跟踪、产品数据化,提高理化检测效率和质量信息传递、分析效率。第五,人员管理方面实现生产过程可视化、产量、工作量数据化,实现人员状态、质量、效率的自动采集及综合评价分析,较好实现绩效考核奖金合理分配等。第五,安全方面,建设生产监控中心,对车间的生产调度进行监控,展示车间现场MES系统数字信息、工业电视视频监控系统、DCS控制系统、可燃气体报警等系统信息;通过网络分层,并在各层次设置网络安全设备,增强系统,特别是工控网络设备的安全性,避免网络攻击。第六,在数字化制造仿真方面,实现骨架、骨架等产品的三维建模、工艺仿真、虚拟装配等,具备仿真分析优化生产工艺等功能。实现关键工艺环节的物流和工序流的仿真。

总之,项目广泛采用AGV、自动传输线等构建全过程自动物料转运系统,提高转运效率约40%,实现高温、辐射、有毒有害作业场所少人化,减少作业人员达60%;广泛采用机器人承担高精度、高强度作业,降低作业人员劳动强度,降低人因失误导致不良品率,实现设备运行数据统计分析,实现产品数据数字化和可视化,实现后拉式订单作业排产,达到了缩短生产周期、降低生产成本的项目建设目标。从项目策划和建设过程看,该项目建设模式可以很好地在国有制企业进行推广。