1.沈阳机床集团i5智能数控系统介绍

沈阳机床集团的“i5”是指工业化（Industry）、信息化（Information）、网络化（Internet）、智能化（Intelligent）、集成化（Integrate）。首先，“i5”战略代表数控机床的核心技术——数控系统，其次，“i5”战略代表具有智能诊断、特征编程、实时监控的智能机床终端产品，同时，“i5”战略还代表基于互联网的网络数字化管理平台，由此平台延伸，可实现金融、租赁、再制造、系统解决方案等服务，从而实现对现有工业产品商业模式的创新。沈阳机床集团厂区如图8.3所示。

2.智能工厂典型示范基地——i5智能制造基地

为适应“中国制造2025”新形势下对人才培养的要求，沈阳工学院投资3 000万元与沈阳机床集团进行深度战略合作，共同建设数字化工厂，将现代化的工厂搬进校园，与企业的先进技术和现场应用无缝连接并共同建设i5智能制造基地，以培养具有国际视野并能适应智能制造领域国际化竞争的优秀现场工程师。

图8.3　沈阳机床集团厂区

其采用的数控系统主要有i5智能数控系统，FANUC、西门子的数控系统，共配有压盖、叶轮、轮毂3条柔性制造线及一个智能仓储车间；同时，依托i5智能数控系统的车间管理系统（Workshop Information System，WIS），组建智能工厂。其详细内容从以下5个方面进行介绍。

1）车间管理系统

车间管理系统是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，提供面向车间生产执行过程的信息化管理解决方案与服务。车间管理系统以i5智能数控系统为核心并深入车间管理，通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，同时，为企业发展智能制造提供了良好的实施基础。车间管理系统的框架如图8.4所示。

图8.4　车间管理系统的框架

（1）车间管理系统的主要功能模块见表8.1。其看板如图8.5所示。

表8.1　车间管理系统的主要功能模块

续表

图8.5　车间管理系统的看板

（2）车间管理系统的优势如下：

①现场设备信息可视化；

②信息统计数据化；

③生产排产准时化；

④质量问题可溯化；

⑤工艺管理无纸化；

⑥数据传输网络化；

⑦线上沟通实时化；

⑧现场管理智能化。

2）智能仓储物流单元

智能仓储物流单元主要分为以下3个区域：

（1）巷道式立体库区域：属于物料储备区域，包含轴承压盖、叶轮、轮毂的毛坯和成品。堆垛机在巷道中穿行，通过3个电机分别控制水平、垂直和托盘伸缩3种运动，除去上、下料口，共130个货位，通过安装在防护网上的无线接入点（Access Point，AP）通信装置，实现与自动导引运输车及车间管理系统和总控服务器的数据通信。(www.daowen.com)

巷道式立体库中货物通过条形码进行标定和识别，上、下料口处有两个扫码枪，托盘出入时，扫码枪读取信息并将其传输到数据库中进行数据记录。

（2）垂直升降立体库区域：属于加工单元所用刀具的管理区域，故又称为刀具库。垂直升降立体库中的每个托盘代表一个存储单元，操作口处设有自动测高装置，存储货物时，根据所检测物体的高度，合理安排存放位置，空间利用率较高；垂直升降立体库可以利用最小的地面面积获得最大的存储容量，不会造成空间浪费，而且存储平稳、快捷。刀具实行一物一条形码原则，出入库时通过扫码枪进行数据读取，垂直升降立体库数据库及动作控制是在与其相连的计算机上操作完成的。

（3）自动导引运输车车库：属于自动导引运输车的停放地点，自动导引运输车以事先铺设好的磁条带为行进路线，在整个行进路线上放有许多个射频片，用来指引自动导引运输车停靠及转弯。自动导引运输车在工厂中移动时通过车载无线接入点通信模块实时与总控服务器进行数据交互，一旦总控下达加工任务，自动导引运输车就会按照要求完成加工过程中的运输任务。

3）轴承压盖柔性自动化加工单元

轴承压盖柔性自动化加工单元由1个工件搬运机器人MH24配合料库、三坐标、打标机、中转料库及1台工件上、下料MH50机器人配合3台机床，1套翻转站，工件检测设备，立式加工中心夹具共同组成。

轴承压盖柔性自动化加工单元采用沈阳机床集团自主研发的i5智能数控系统，主要由工件搬运检测区、中转料库及U形加工区3部分组成。

根据加工生产的要求，轴承压盖分为类型1——用于T3.3机床的X轴、类型2——用于M4机床的Y轴，同时根据教学演示需求，提供一种与类型1相似的类型3。类型3的毛坯因为OP 20立车序的装卡需要将类型1的毛坯右侧止口缺口去掉，它以虚拟演示为目的。

4）叶轮柔性自动化加工单元

叶轮柔性自动化单元由2台T2C-500卧式数控机床、1台VMC0656e立式五轴加工中心、1套中转料库、1套上料库、1套下料库、抓手机构、翻转台及1套桁架机械手、1套ABB机器人等组成，其实物如图8.6所示。

叶轮柔性自动化加工单元的机床全部采用西门子数控系统，由毛坯处理区和五轴加工区两部分组成，主要用于加工涡轮增压器用的叶轮。在毛坯处理区，负责搬运的是沈阳机床集团开发的桁架机器人，毛坯料由自动导引运输车搬运到直线料道后，由桁架机器人进行抓取，在第一台T2C-500卧式数控机床进行第一道工序外圆加工，完成后，由桁架机器人取出，经由翻转台翻转，放入第二台T2C-500卧式数控机床进行第二道工序曲面外圆加工，毛坯件将被加工出适于叶轮加工的梯形台形状半成品。岛二与岛一一样，也有检测装置，在第二道工序中，数控机床会在加工结束后自动调用程序进行抽检，每加工10个零件，抽检1次，桁架机器人将工件运送到抽检台，由人工进行抽检。第二道工序结束后，桁架机器人会将工件运送至中转料道，由瑞士ABB工业机器人搬运给VMC0656e立式五轴加工中心进行最后的叶片铣削加工。根据下达工单的不同，叶轮有8和16叶片两种模式。对应的加工时间也从4小时到8小时不等。加工完成后，由ABB工业机器人进行抓取，将搬运至U形料道的成品料盘中，每个成品料盘能放入8个叶轮。当叶轮放满料盘后，下料口U形料道会告知总控，总控发送信号给自动导引运输车，自动导引运输车就会将成品料盘运回立体库成品库工位。

图8.6　叶轮柔性自动化加工单元实物

5）轮毂柔性自动化加工单元

轮毂柔性自动化单元由2台T4C数控机床、1台VMC850B立式加工中心（配四轴）、1套可移动式ABB工业机器人、1套翻转台、1套清洗台、1套工业视觉检测机、1套上料库、1套下料库等功能部件组成，其三维模型如图8.7所示。

图8.7　轮毂柔性自动化加工单元的三维模型

（1）轮毂柔性自动化加工单元介绍。

轮毂柔性自动化加工单元采用FANUC数控系统，全岛沿FANUC数控系统轨道两侧分布，当自动导引运输车运送毛坯料至U形料道上料口后，检测装置会自动检测所来托盘是否为有料托盘，检测到有料信息后，ABB工业机器人会将其抓取至第一台T4C数控机床进行一端面的外圆加工，然后经过翻转台翻面，运送至第二台T4C数控机床，进行另一端面的外圆加工，然后再送至翻转台翻面，之后送至清洗台，其目的是将加工后残留下来的铁屑以及表面附着的切削液吹洗干净。半成品工件被放到清洗台上后，托盘会缩回清洗台内部进行旋转，在两侧风口下还有废料回收盒，保证清洗后废料容易回收。清洗结束后，半成品工件将被放到工业视觉检测机上进行位置定位，当工业视觉检测机检测到轮毂的气门孔位置时结束转动，然后ABB工业机器人将半成品工件运送到VMC850B立式加工中心，进行最后的气门孔和螺栓孔的钻孔作业，钻孔作业结束后，成品工件由ABB工业机器人放回至U形料道的空托盘处，检测装置检测到有两个成品工件时，呼叫自动导引运输车将装满的托盘放回至立体库中。

（2）轮毂的加工工装。

所需加工轮毂的最大加工外圆直径为φ280，最小加工孔径为φ20，所需加工部位为轮缘、槽底、中心孔、气门孔、螺栓孔等。根据外形结构和加工部位，可以大致确定用数控机床车削内、外轮廓和端面等，用VMC850B加工中心加工气门孔和螺栓孔。轮毂加工夹具如图8.8所示。

图8.8　轮毂加工夹具

3.沈阳机床集团与战略合作伙伴共建的智能工厂的先进性

1）车间管理系统助力智能制造产业升级

依靠i5智能数控系统独一无二的车间管理系统，车间里的操作系统与办公室里的办公计算机联网，可实现智能工厂的信息互传。如果车间的一名计划员要让工人在机床A上加工零件B，他（她）只需在车间办公室里的计算机上使用车间管理系统软件，建立这样的计划（称为“工单”）。操作工人在机床上岗后，在操作系统上看到任务后，选定自己的工单，操作系统帮他（她）把该用的程序切换过来，操作工人就可以运行程序，同时加工过程被系统记录下来。

2）“i平台”助力企业腾飞

沈阳机床集团以i5智能数控系统为基础打造“i平台”，将设计、制造、服务、供应链、用户集成到云端，让智能制造从单机个体扩展到无限群体。“i平台”为客户在网络端实时展现其加工能力，拥有了所展示的能力后，机加工厂就可以跳过中间环节，与上游企业直接交易，上游企业也可以随时将增加的订单在平台上分发出去，使双方利润最大化。“i平台”将成为一个B2B平台，为中、小型企业解决销售订单问题，帮助中、小型企业提升技术，为大型企业提供采购需求信息和个性化定制服务，还可以满足专业人士对三维打印产品的需求。