物联网时代模具制造技术的变革

物联网时代模具制造技术的变革

德州职业技术学院   马长辉

　　模具企业多数是中微型企业，而这些企业作坊式的管理模式导致在模具的交货期、成本、质量控制方面存在的问题层出不穷，因此使订单延期或者丢失订单失去客户的情况屡见不鲜。面对激烈的市场竞争，落后的企业管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只能忙于应付，企业投巨资引进的CAD/CAE/CAM系统和高档数控加工设备也难以发挥出其应有的效率和水平，多数模具制造企业缺乏与其生产硬件相当的活力和市场竞争力。因此，通过物联网时代的信息化建设，实现模具制造企业的数字化管理，是促进企业提高经营管理水平的有效途径之一。

　　一、 数控设备的智能化联网管理

　　数控精密高效加工设备在模具开发和制造过程中的应用，大大提高了模具企业的加工水平。与此同时，工艺技术部门随即生成了大量的数控加工程序，这些加工程序的管理问题、与数控设备的通讯问题等随着企业的快速发展而日益暴露出来，如：车间大量使用U盘、软盘储存/传输加工程序，导致程序无法长期保管，浪费和丢失现象严重；频繁对通讯接口进行热插拔，使得机床或计算机接口损坏，并使机床存在病毒入侵风险，机床维修率居高不下；加工程序传输时断时续，无法支持在线加工等等。以上问题不仅严重影响了数控设备优势的发挥，还会导致企业生产成本增加。

　　1. 机床联网

　　首先要解决的就是程序传输问题。生产部门的加工中心以数控设备为主所有设备均带有RS232串口通信接口，通过在每台机床端安装一个串口通讯服务器，即可实现通过协议转换的方式将数控机床接入到DNC网络中。其中将带有网络接口卡的电脑设备同机床网卡直接与现场局域网络的交换机连接，实现机床接入到DNC网络中。

　　2. 生产数据采集

　　由于加工中心内部设备系统的多样性，因此在实施车间生产数据采集时必然要采用多种技术手段才能完整地采集到各种设备、各个质量管理的受控点的信息，因此在实施前制定了生产数据采集的原则：

　　（1）采集有用的数据，满足生产管理和设备管理的需要。如，机床的开机、关机、维修等实时信息，供生产管理人员实时监控控制。

　　（2）自动采集与手工采集相结合。如，机床的开关机信息，无需人工干预，通过检测机床网络状态，就能准确的知晓机床实时状态。但对于机床待料、机床维修等机床状态信息，则需要手工操作来进行上报。

　　（3）在保证数据完整性的前提下，提高数据的实时性。

　　（4）使用DNC网络，通过技术手段，不增加硬件，采集到更多的生产信息。

　　（5）采集的数据保存在开放的数据库中以供授权的用户调用。即将DNC系统采集到的生产信息数据能提供给其他系统使用，如MES、ERP等。

　　3. 实施效果

　　通过DNC系统的实施，上层数据系统得到了加工中心实时的生产状态信息。在生产执行环节中，当工艺程序通过PLM系统导入到DNC系统中，DNC系统通过计划任务，自动分发到相应的数控机床。数控操作工只需在机床端，通过NC程序下载指令，相应需要加工的程序即可自动下载到数控机床中进行加工。通过DNC系统的技术处理，能够实时采集到生产上的加工数据信息，能够准确的知晓每个零件的详细信息，如图纸号，工序号，编程人，零件加工时间等信息。对采集的数据进行汇总处理，与生产计划信息进行比对，形成某个零件某道工序的当前加工进度、该计划当天任务完成进度、该计划总体完成进度的报表信息。

　　二、 模具产品的生产管理

　　模具企业每次从接到订单、签订合同，一直到向用户交货都需要完成一个从设计、采购、制造、装配等新产品开发的全过程，是一种典型的客户驱动的产品。因此，客户需求信息的变化，会给模具的设计与制造带来很大的工程变更，会大大影响模具的产品质量和生产周期。并且保证生产产品的质量，防止次品产生，杜绝撞模的发生等都是急需解决的问题。

　　视觉模具保护技术和集中监控模具从物料投产至成品入库的全部生产过程，采集模具产品生产过程中发生的所有事件，并对物料消耗、设备状态、产品检测等进行管控，运用不同的项目实时呈现给企业管理者及一线操作人员。

　　1. 视觉模具保护技术

　　视觉模具保护技术是基于机器视觉装置和图像分析算法成功应用于模具监视进而保护模具的高新技术，它采用特定的光学感知器件，采集注塑机在生产时每个周期内的工作状态，依托强大的图像处理功能，进行实时在线监视，保证产品的合格率与注塑机的正常生产。

　　2. 物联网技术

　　物联网即利用互联网的通信原理，将具备信息感知的模具设备连接在一起，实现信息的相互传递与交流。科技的成熟化，使得物联网技术逐渐的在生活中占据着主要的位置，物联网技术的成功应用，不断的给生产、生活带来了极大的便利。

　　3. 模具保护器

　　模具保护器是放置在注塑机旁，通过视觉系统监视模具在每个周期运动过程中是否正常。当有异常情况时，模具保护器会发出禁止合模信号，控制注塑机或压力机进一步动作。

　　模具保护器通过Internet联网，连接至服务器，服务器会给每台模具保护器一个编号，根据服务器上安装的主控程序，生产主管只需坐在办公室里，便可以清晰的观察每台设备的运行情况，注塑机或压力机的生产情况，以及发生故障的原因。在生产产品出现故障时，设备会自动以设定短信方式通知主管人员，便于问题解决。

　　三、 结语

模具行业将面临的便是如何在自动化生产中，最大程度地应用物联网技术。通过DNC系统的技术处理，能够实时采集到生产上的加工数据信息，能够准确的知晓每个零件的详细信息，大大提高生产效率。模具保护器物联网技术的应用，只要通过一定的信号处理以及相应的屏幕显示程序的更改，使得这一系列所有的设备的运行情况，无需深入车间，便可以通过电脑屏幕或手机短信的方式清晰地呈现在管理人员面前。这种物联网技术与模具生产的结合，也必将在模具行业，掀起一场规模不小的产业革新浪潮。