工业4.0与模具智能化制造

2021-06-21 00:11:35

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。

来源：中国模具网

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