电柜智能装配生产线

电柜智能装配生产线

李崇德

博创智能装备股份有限公司

摘要

传统的电柜装配作业模式分散，产品质量良莠不齐，效率低下，为提高生产效率，提高产品质量，跟上工业4.0智能制造潮流，我司研发和构建了注塑机行业首创的电柜智能装配生产线。

电柜智能装配生产线主要由六台主控制电脑、四台柔性配电装板装配工作站、四台柔性电柜箱装配工作站、一台配电板中转过渡工作站及一个超大主监控显屏幕组成。生产线以类似流水线的模式运作，每个工作站又可以作为一个独立的模块单元，可以根据实际情况拆分，拼装或者扩展，真正实现柔性生产。

1．引言

电柜的智能柔性生产装备，在各行各业都是一个难题，基本都是靠人工完成。包括自动化程度最高的汽车行业，在绝大多数的加工过程都是靠机械臂+加工工具自动化完成，但是电柜的装配和调试，均是靠人工完成。在大型装备行业，如MAZAK，三菱、广日电梯等进过我们现场考察的企业，在控制柜的安装方面，均采用人工完成。管理和作业方式改造难度很大。本项目完成后，将注塑机控制柜的安装采用流水线的方式作业管理，并通过智能传感和半智能工具使得整个装备过程智能化水平整体提升。

2．注塑机电柜装配线自动化升级改造的必要性

传统电柜装配时，采用定点装配模式，所有物料通过人工配送到装配工位，在一个装配工位内完成开线、剥线、压线、穿线、接线，挂板等全流程，全程基本上也是由操作者手工操作，劳动强度大、加工效率低、品质差异大，其原因主要由如下几个方面：

1. 个人作业，缺乏作业标准，工序不明晰，几乎没有任何约束，随意性很大；
2. 特工多，作业工作内容变化多，很容易出错，而且参照作业的标准只有电气原理图，对作业人员专业技能要求很高，操作人员技能高低与熟练度对装配的效率和质量影响非常大；
3. 现场管理混乱，物料随意放置，没有标准化的供料储料系统，也没有标准的装配作业动作指引，严重影响效率；
4. 目前仅做配电板部件组装，在外线机台处挂到电柜里，运输过程容易出现碰撞损坏，增加不稳定因素；
5. 没有数据管理系统，没有详细的可追溯的生产数据，不便于统筹管理

针对注塑机电柜生产要求，对传统电柜生产线进行自动化升级改造，并与相应的信息化系统互联互通，提升电柜电气系统的稳定性，对提升注塑机功能性能和工厂的信息化自动化水平具有重要意义。

3．电箱生产线的智能化改造

    1）总体解决方案

电箱装配时，采用智能装配模式，各工位按装配的先后顺序进行排序，物料按装配需求进行配送至各工位，并实现自动开线、自动剥线，可实现电箱单件流生产，满足更多定制化的生产需求。同时生产线可实现装配在线检测，全程可视监控，可及时对质量问题进行纠正，品质问题得到很大提高。

电箱在生产线进行装配作业，各工位数据同步传输至中央控制计算机，计算机会根据技术BOM及MES指令控制AGV小车自动配送物料至指定的工位进行装配，实现电箱定制化的装配需求，且整个装配过程实现全程可视监控。电箱装配好后，可实现在线电路检测，避免电箱装配问题流入整机装配现场，质量得到很大的保证，且效率得到很大的提高。

A.可依据二维码或RFID,调用对应产品程序；

B.提供混线操作功能.(针对产品种类多但产量需求小的功能)；

C.产线对产品种类、产能状况、时间、班次、参数进行自动存储，提供可追溯性；

D.预留拓展空间,用于新产品的增加.柔性设定功能将成为非常便利的方式；

E.显示屏与中央控制系统通信，通过RFID或二维码识别生成相对应的SOP作业指导书，示教线上人员按标准化完成组装作业，配合动作监控传感器在出现错误的取料动作时发出报警信息，并能禁止使用辅助工具。

2）智能化产线规划与部署

图1   智能装配线

3）改善后的预期效果

1. 工序分割，SOP视教化生产，统一生产节拍，提高生产效率及生产流程可控性；
2. 标准化作业内容，降低作业强度，降低作业人员的专业技能要求；
3. 统一供料系统管理，降低操作员思考、判断的时间，从而降低作业人员用料错误概率，提高效率；
4. 组装出来的是一个完整合格电柜，方便运输，有效保护各电路元器件；

4）电箱生产线的智能化改造实施

为提高生产效率，提高产品质量，跟上工业4.0智能制造潮流，研发和构建了注塑机行业首创的电柜智能装配生产线。

电柜智能装配生产线主要由六台主控制电脑、四台柔性配电板装配工作站、四台柔性电柜箱装配工作站、一台配电板中转过渡工作站及一个超大主监控显屏幕组成。

生产线以类似流水线的模式运作，每个工作站又可以作为一个独立的模块单元，可以根据实际情况拆分，拼装或者扩展，真正实现柔性生产。

主要功能及作用如下：

1. 线体治具可根据电板或者电柜外形尺寸调节夹紧固定装置，可兼容95%以上注塑机电柜的线上装配；
2. 各装配工位根据人体工学设计，可按个人需要随意调整装配时电板或电柜的方位及姿势，大大降低线上员工操作劳动强度；
3. 供料料架支持单独库位更换，逻辑库位搭配、整盘库位更换，能柔性拓展或删减库位，以便于换线时快速更换物料，提高生产效率；
4. 智能示教指引系统，高度集成灯控指引+传感器动作监控+显示器示教，各工位配有专用显示屏，与中央控制系统通信，通过二维码识别生成相对应的SOP作业指导书程序，示教线上人员按标准化完成组装作业，减少操作员思考、判断的时间，从而降低作业人员用料错误概率，并且配合动作监控传感器在出现错误的取料动作时发出报警信息，防呆防错，杜绝任何出错风险，大大提高产品合格率；
5. 各装配工位根据实际作业需求，配有适当的电动或吊装工具辅助作业，降低劳动强度，提高生产效率及产品质量；
6. 电装板中转过渡工作站通过转盘及治具，实现装好的配电板换向，便于挂入箱体，减少动作浪费，提高生产效率,同时线上完成电板与电柜组装，预防装配好的配电板在运送过程中的碰撞损坏，降低次品率；
7. 主显示屏实时显示各装配工位的工作状态，可查看各工位的产品批号、生产时间、操作人员信息、物料信息、出错信息等参数并同步将资料储存在主控制器中，便于后续出现任何问题可快速追踪处理，实现数字化管理，提高产能；
8. 生产线具有混线生产的功能，能满足电柜种类多，批量少的实际生产情况；
9. 主控制系统与MES管理系统信息互联，MES管理系统根据实际订单情况下发并更新生产任务，实时查询产线的各类信息，便于管理人员做出最准确地决策，杜绝任何浪费；

项目的实施，一方面保障了本单位的注塑机生产过程的高效管理和组织，提升了自有的生产效率和产品质量；另一方面为大型装备离散制造的智能化升级改造，尤其是电柜的装备生产和检测，提供了可靠的解决方案。整体上能够影响行业的发展。

参考文献：

(1) 作者：陆云磊 谷荣林 王飞 王含笑，单电压集尘器装配流水线设计研究，2022/8/28

(2)作者：裴小兵， 电动三轮车装配流水线的平衡分析与改进，2014/12/2  

(3) 作者：姚民1 唐伟宁2 张悦2 余达菲2，自动检定流水线可靠性分析研究，2017/5/16

(4) 作者：王兆银，管片流水线生产的智能化技术研究，2019/5/15