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谢尚亨:当模具智能化制造遇上工业4.0

国际金属加工网 2017年05月11日

【编者按】关于工业4.0,有很多的用途和讲法,不外乎利用网络的办法,把所有的东西连接起来,连通整个制造的部分。那当模具智能化制造遇上工业4.0会擦出怎么火花呢?


曾任职富士康科技集团鸿海模具CAD/CAM中心副总经理的谢尚亨,现任上博科技股份有限公司总经理。在长达十余年智能化制造系统的研究开发中,谢总专注于专业模具制造领域。以下是他在HxGN LIVE香港大会自动化与工业4.0峰会上的发言实录。

1、什么是工业4.0

关于工业4.0,有很多的用途和讲法,不外乎利用网络的办法,把所有的东西连接起来,连通整个制造的部分。

那么,工业4.0对模具厂的帮助是什么?

我曾经任职一家在模具和制造领域非常知名的企业,有16年的时间。刚开始,主要做设计,后来到2002年,我们接到一个很大的订单。那时候要求我们每套模具的交期是7天,精度达到了mm级,能够在全球范围内互换。在2002年,这个任务是一项很大的挑战,而且数量很大,一个月有着200台的模具数量,每套模具的要求,就当年来说也是一个挑战,人员经验不足。那时我就想,如果按照常规的做法,无法达到老板的思路,从那时起,我们就开始了数字化工厂的规划,以更好的减少人力,提高效率。

从2003年到2006年,我们就成为这家公司的全球排名第一的模具供应商。不管速度、品质、交期,我们均实现了大幅度领先,并成为其全球供应商的标准。这是一项非常不容易的事情,但我们做到了。

2、模具厂所面临的挑战

下面,就让我们分析一下模具厂所面临的挑战:

1、模具厂要求日新月异,而且模具的难度越来越高。20多年前,模具很简单,没有现在这么复杂。现在的模具,很多情况下都会有双色、提升的精密度等等的要求。

2、是交期。20年前,一套模具的交期可能是30天,后来缩短为20天,然后我的老板接手后,将交期缩短为7天,效率大幅提升,交期大幅的压缩。

3、还有就是谈到为什么软件只在中国做,其他国家都没有。这里有一个很大的特色,中国所有的模具厂规模要大于日本和欧洲,我之前管理的一个工厂,有2200名员工,24小时开工。除了中国,这在其他国家都看不到。规模如此之大,你需要考虑如何进行有效的管理和控制整个工厂的绩效,这是一个很重要的问题。

4、新一代的年轻人往往不愿意从事工厂的工作,如何才能生产出像今天iphone这样精美的产品,我想除了利用软件,没有其他更好的办法。

3、模具开发流程与技术盲点

模具厂是一个技术密集度很高的地方,从CAD、CAM到各种加工技术,CNC、EDM、线切割还包括测量技术,同时还包含着所有的成型技术。如何建立成型的条件?如何进行报价?整个项目进程的管理?如何进行品质控制?这是一个复杂的行业,包含着很多的技术和内容。

如何把流程管理好,如何实现软件自动化结合,如何与专业知识相结合,还有包括集成所有的IO以及监控部分,管理所有的机器,这样才能形成智能制造

4、智能模具制造系统

智能制造,从专案开始,到成型试模,包含了很多的东西,很重要的一部分就是虚实结合,工业化和信息化的融合。其重点在于,如果我们开始不从模型开始控制,就没有办法把整个工厂的管理做起来,也无法将自动化转化为现实。

从CAD模型开始到无纸化:CAD建模的时候,就给每一个CAD模型以不同的加工精度要求、表面粗糙度要求,在进行CAPP制程设计时,也把所有的制程工艺信息添加到了CAD模型中,一个一个环节传递下去,可以减少一些重复工作的需要,同时把需要衔接的部分,通过这个系统自动达成,这就是构思这个软件平台的原因。

5、数字化模具制造系统与智能化软件技术应用

通过这套系统,我们将模具的制造时间从16天缩短为7天。这其中归功于我们的系统、加工设备技术的改变,来自海克斯康的测量设备以及牧野的机床设备,帮助我们的模具交期缩短45%,人员培训时间也大幅缩短,这是智能制造为我们带来的好处。

6、测量如何纳入模具自动化

除了我们所谈到的模具智能制造,我们还有考虑模具智能制造所集成的数据,对制造业来说,能够产生什么样的变化?

我们不能简单理解测量就是测量精度。测量可以实现测量自动化,从CAD模型中所设定精度要求以及工艺要求,系统就可以了解所要测量的地方,从而产生真正的测量程序。

7、自动测量解决方案

我们完整的解决方案,除了程序,还包括与现场的集成。通过RFID读取,就可以下载程序,自动产生检测报告。

8、模具开发流程与技术盲点

测量的扩展应用还包括监控很多的东西,如:

1、机器的稳定度

2、了解机器的质量分布状况,是否需要被保养,是否需要进行激光校正

3、发现机器的调校异常,工装是否稳定,刀具有没有问题,这是测量能给我们带来的

就像我们所谈到的放电条件,放电条件的每一段都需要人为选择。通过采集的数据,发现其中的规律,系统就能够替代人工进行选择。透过各种数据,如电极加工、我们已经了解了电极的接触投影面积以及所需要的VDI规格以及深度,所有的数据汇集在一起,进行关联与整合,我们就可以自动挑选整个放电条件,针对每一台机器,并可以进行持续的优化。这样,可以为整个行业带来改变。

另外,以EDM制程为例,做一支电极,电极做坏的原因有很多,如Z轴异常、X/Y偏差、缝隙异常、C轴有问题等等……所有这些问题汇集在一起,你可能需要一个老师傅,一项一项的检查。通过我们的系统分析,你就可以把所有的数据捞出来,精确的定位问题所在。这就是数据为我们带来的应用。

9、关于测量机:未来可拓展的空间与内容

在座的很多人可能没有应用过PMI-3D标注,这种3D标注在很多的CAD模型中都存在,代表了产品模块信息。透过这个信息,你可以在自动化标注的部分能将公差信息带进来。这样,是不是可以进行自动测量而不需要人进行测量程序的编制。这是我认为未来测量机需要改善的地方。

另外,我们所进行的自动测量,很多是对点云进行测量,每个点矢量位置的偏差,将来是否可以把形位公差的测量自动化,测量报告三维显示。现在的工厂有各种测量设备,他们来自不同的厂商,我们是否可以有标准的语言平台。另外就是关于光学影像的测量,也需要更加的自动。还有三坐标和加工中心上的测量,如何实现测量程序与结果的互换。这都是我认为未来有改进空间的部分。

10、云技术应用

很重要的一点,未来将关注云端的应用。我们知道模具厂有大、中、小各种的规模,他们的绩效各有差异,大的模具厂拥有很好的设备和人员,但不一定比小厂绩效好。通过云端平台,能够保存中小企业的技能,帮助我们进行改善。

11、自动测量解决方案

我们的目标是将所有的技术做成一个平台加以利用,包括CNC、EDM、CMM……未来,这就是我们的底层信息,每个人都可以连接起来,把所有的加工技术和知识集成起来,帮助每个使用者快速应用,同时把CAD模型的信息加入进来

我们的系统,包括了线切割、数控电极程序、测量程序、EDM程序,全部实现了自动化。不需要人为介入,使用自动化的方法,采用几何识别功能,加上切削的逻辑库来实现这些功能,与人操作的结果差不多。如果将来加工一个电极的程序非常的便宜,就不需要再耗费人力,这样就对行业产生了改变。五轴加工的模拟,以前也是通过人来操作的,现在可以利用云端的平台在后台进行操作,这样就改变了整个工业环境的模式。

面向未来,我们将会有更多的创新模式,产生更多的SOHO族,他们会改变整个的模具行业。在周边,我们还可以进行教育、培训、客户支持甚至建立交易平台,这就是整个模具制造业云端制造所带来的改变。这种改变不仅在中国、是区域性的,它会改变整个全球的模具的未来。


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雷尼绍

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