成功故事 | 科技赋能,缝制未来

文章来源:Mazak 发布时间:2021-06-11
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马扎克为上工台州工厂的自动化加工线和FMS提供了完整的交钥匙工程,为上工智能制造的落地实施提供了鼎力支持。

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中国 上海

上工申贝集团


缝纫机的世界,已经不是老电影里那种脚踩的嘎吱嘎吱作响的“黑头机”了。岁月的流逝之中,老式的缝纫机已经成为收藏品进了博物馆,留在了很多人的回忆当中。

如今的家用多功能缝纫机,可以完成多达198种的缝纫花样,简直就是无所不能;更先进的无线操控智能缝绣一体机,只需用手指轻点机器的触摸屏,或在Wifi环境下用手机APP操作,选择需要的缝制功能或绣花图案,就可以坐等精美刺绣作品的问世了;最先进的3D机器人自动缝制工作单元,则可以完成三维立体曲面的飞机轻质碳纤维结构件、汽车仪表台防晒垫和汽车皮革座椅的3D缝制……

在上工申贝集团(以下简称为“上工”)的产品展厅里,我们看到了满满的科技感,看到了缝制机械行业的与时俱进。

▼ 经典的蝴蝶牌缝纫机&最先进的3D机器人自动缝制工作单元

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作为中国缝制机械领域的老牌企业,上工的蝴蝶牌、飞人牌和上工牌缝纫机在过去的几十年中可谓家喻户晓。近几年,成功收购杜克普爱华、百福、KSL和毛瑟等国际品牌之后,上工跻身全球行业翘楚。凭借全球一流的技术、一流的品牌和一流的产品,上工牢牢占据行业领先地位。


▼ 上工产品展厅陈列的上工牌缝纫机

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▼ 始于1965年的老牌缝制机械企业

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▼ 收购杜克普爱华、百福、KSL和毛瑟等国际品牌,跻身全球行业翘楚

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智能工厂领衔,上工迈入数字化时代


以缝制机械领域技术引领者的姿态,上工正大步走在行业前列,不仅产品越来越智能,生产过程也实现了“智能制造”,全面拥抱制造业数字化、智能化的变革大势,加速全球30多家子公司的协同发展。


2015年,上工率先在其欧洲子公司尝试工业4.0,位于罗马尼亚的零部件制造工厂逐步进行了设备的数字化改造和智能化管理体系的建设。尽管新旧设备跨越了好几个年代,但在传感器和互联网的加持之下,它们依然可以同步迈入数字化、智能化时代,活力焕发,效率倍增。


▼ 上工数字化转型成果

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2018年底,上工开始在浙江台州布局建设全新的“上工缝制机械(浙江)有限公司”(以下简称为“上工台州工厂”),在转移德国高端品牌工业缝纫机标准机型到中国生产的同时,引入了数字化、智能化的先进设备和管理模式,走上了智能制造的快车道,打造了一个智能工厂的行业标杆。


2021年年初,上工台州工厂已经顺利投产,零部件仓库、机加线、输送线、喷涂线、总装线及相关配套设施都在逐步提速运营,向着年产39万套工业缝纫机的规划产能目标全力迈进。


▼ 上工台州工厂

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近日,记者有幸到访该工厂。在这里,我们了解到,上工为该工厂规划的数字化智能系统组合了ERP企业资源计划、APS高级计划与排程、MES生产执行系统、WMS仓储管理系统和WCS仓储控制系统,从产品订单、零件采购、销售出库到售后服务,从自动化机加线到柔性化加工系统,从材料智能输送入库、智能升降机+AGV发料到喷涂车间的机器人自动转挂,再到总装车间的RFID智能识别分拣和AGV智能输送打包,可以实现全程数字化、智能化管理。


数字系统赋能,智能工厂领衔,上工已经迈进了全新的数字化时代!



自动化、柔性化的机加线,完美应对市场变化


在上工台州工厂,现代化的机加车间无疑是最值得关注的亮点,因为这里充分体现了“智能制造”的过程和结果,更将“柔性”做到了行业最高水平。


走进敞亮的机加车间, 20台马扎克VCN立式加工中心和HCN卧式加工中心组成的3条自动化加工线,以及6台马扎克HCN6800 L卧式加工中心组成的FMS柔性加工系统(以下简称为“FMS”),正在高效可靠地运行。多种型号、多种尺寸的包缝机机壳、平缝机机壳、平缝机底板,是这4条产线7×24h孜孜不倦的加工任务。


▼ 3条马扎克自动化加工线

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自动化加工线上,10000 r/min(卧加)或12000r/min(立加)的主轴转速、42m/min的最大进给速度以及2.8s的快速换刀……速度和精度就在每一个面、每一个孔、每一个槽的加工中完美呈现。


机壳上轴孔和下轴孔的加工是所有工作任务中的最大挑战。机壳长度511mm之间的三个孔,两孔最大跨距达135mm,相当于8倍径的细长孔,三点支撑夹紧,双向掉头加工,同轴度要达到0.012mm/100mm,且两轴平行度要在0.05mm/100mm以内,难度可想而知,钻孔—扩孔—镗孔等一系列粗精加工工艺中的每一道工序,都要精益求精。此外,机壳中的挑线杆槽与竖向轴孔的对称度还要保证在0.05mm以内,才能保证最终的工业缝纫机产品中,细小的针和线在多个运动轴的驱动下,丝毫不差地精工密缝。


▼ 高精度加工确保精工密缝

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每条自动化加工线都辅以机器人和物料识别系统以及相应的线轨料道,用于完成机型识别、自动上下料和工序间的工件输送,使得产线效率大幅提升。机器人带有两个手爪,取出机床工作台上已完成该道工序加工的工件之后,180º旋转,将待加工件放入机床工作台,效率再次倍增。机床门的一开一合,机器人的一取一放,节奏明快,配合默契,一系列工序循环起来,仿佛一首快乐的协奏曲。


▼ 机器人自动上下料

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自动线另一边的FMS中,马扎克HCN6800 L卧式加工中心看起来更加高大威猛,当然事实也确实如此。这种高性能的机床在很多行业的应用中已被证明了拥有非常高的可靠性,为产线的柔性提供了最大的保障。基于此,上工台州工厂目前在产的12套共24种机壳和底板加工如行云流水般顺畅。


12000 r/min的主轴转速、630mm的工作台尺寸、160把刀具容量的链式刀库、42m/min的最大进给速度以及2.8s的快速换刀,让每一个工件得以在8min之内完成加工,而此前在老厂,仅其中一条包缝机机壳线就需要20台普通钻床+17台加工中心,同样的加工内容则需要大概2倍的时间和4倍的员工,而且最关键的是无法快速响应新产品的生产需求。


▼ 6台HCN6800 L 组成的FMS线

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相比之下,“柔性”正是FMS最值得称道的超凡能力。那些外表硬邦邦的机床,内心却蕴藏着柔性的美丽,刚柔相济之间,迸发出的是效率和效益的强大竞争力。要知道,多品种、中小批量的零件加工,绝对是FMS最擅长的工作,产线可随时进行品种切换,这对任何一家企业来说,都是应对市场的绝佳利器。


在APS+MES系统的控制下,以马扎克自动化单元架构控制系统为核心,产线的一侧配置了包含88个装料夹具托盘的双层料架(可以根据产能进行扩展),每个夹具四面装夹多个工件。现场正在进行的加工任务中,每个夹具装夹了6个底板毛坯件。料架和机床之间,由输送小车和轨道连接整个产线。理论上,这88个托盘上的工件可以各不相同,FMS可以满足88种产品的加工——这是上工一直以来所渴求的柔性,也正是非常适合个性化时代市场变化万千的柔性系统。


▼ FMS特别适合多品种、小批量的零部件加工

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FMS的柔性化加工甚至是无人化加工,其实早在20年前就已在马扎克位于宁夏银川的小巨人工厂得以实现,而今,FMS已在无数上工台州工厂这样的企业遍地开花。昔日几十台机床、三班百余号工人的传统机加车间,已被一条FMS轻松替代,以往产品一致性差、效率低下、难以适应市场变化以及招工难、培训难等一系列问题统统迎刃而解!


不仅如此,高速运行的机床大脑中,数字化的控制系统,可以实时获取各种加工状态,机床、FMS系统和MES系统可以完美对接,让数字化工厂有了坚实的基础,加上每个工件的二维码身份标签,所有环节的数据流和物流双线畅通,信息透明,全程可追溯。


机床、控制系统、机器人/输送小车、自动上下料以及各种复杂的工装夹具……马扎克为上工台州工厂的自动化加工线和FMS提供了完整的交钥匙工程,为上工智能制造的落地实施提供了鼎力支持。


▼ AGV自动导航搬运小车

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缝制机械行业,未来已来!


基于智能制造先进理念的全面规划和逐步实现,目前,上工台州工厂已被浙江省经济和信息化厅认定为“机电一体化缝制设备智能工厂”,并且得到了中国轻工业联合会等行业组织的高度关注。


通过实地参观和考察,我们可以非常肯定地说,上工台州工厂的整体制造水平已经处于中国缝制机械行业的领先水平,在某些工序上甚至超过了欧洲一些公司的智能化水平。


智能化的时代,人们的个性化需求不断增多,上工正在数字化的道路上加速前行,全面拥抱市场变化。一个全新的行业标杆,正在由上工精心布局、全力打造。


在这里,我们看到,“连结你我,逢智未来”的上工愿景,越发美好灿烂。在这里,我们还看到,传统的制造模式已然被完全改变,相信这种模式必将引发缝制机械行业制造理念的变革。


科技赋能,缝制机械行业,未来已来!


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