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军工行业应用无线网络技术必要性分析

作者:杨雨沱 中科院沈阳自动化研究所;张心岸 沈阳师范大学;张少伟 澳门威斯尼斯人wns615app 

 

摘要本文通过大量的调研与分析,列举军工行业的无线技术典型应用场景,解决的实际问题、应用的便利性、高可维护性等几方面阐述了无线技术在军工生产中应用的必要性

1. 引言

ICTInformation and Communications Technology,信息与通信技术)技术的推动下,智能制造已经成为新一轮工业革命的核心驱动和战略焦点。其中网络技术是工厂智能化的重要支撑技术,是实现设备间与系统间互联互通的前提,接入技术则是网络技术的基础部分由于接入技术无线化的低成本、易维护、灵活、实施方便优点,是当前接入技术发展的主要趋势。首先,无线网络可支持智能工厂的泛在感知,支持工厂全流程、全生命周期管控;其次,无线网络以其灵活方便等特性成为实现工厂柔性重组的必然选择,对推进制造业由传统大批量生产模式向工业 4.0 时代的个性化生产模式转变,具有重要意义;此外,无线网络解决了工厂有线网络所面临布线与维护成本高、移动性与灵活性差等难题,在提升生产效率、提高产品质量、降低生产成本等方面将发挥重要作用。

军工等国防重点行业对无线网络的需求同样迫切。近年来,复杂的国际形势使得国防等重点行业生产制造的压力极大。通过对兵器工业集团、航天科技、科工等数十家单位的调研发现,这些行业都迫切需要进行智能化升级。例如,目前大多数的生产系统以多人吊装、多人搬运为主,生产效率极低,迫切需要AGVAutomatic Guided Vehicle,自动导引车)等自动化、智能化装置,从而替代90%以上人工配送、转运、吊装等生产物流过程大幅提高生产效率。据测算,未来五年这些单位对AGV的需求量总和在13000套以上。另外,通过对某军工企业的调研发现,目前生产车间中的工人频繁往返于工位和终端计算机之间,平均往返1次需要花费7~8分钟,严重影响生产效率。该企业对于平板电脑的需求量在1000台以上。诸如此类,这些移动设备的需求使得无线技术成为了这些行业智能化升级的卡脖子技术。

 

2. 无线应用场景

 

2.1 AGV应用

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1  AGV应用场景

军工行业普遍存在需要大型部件制造运输、仓储物流、生产制造处于危险环境等情况随着军工车间的数字化改造推进,AGV已经成为柔性制造产线的刚需,其使用具有以下优势:

1AGV能让货物在立库和产线上的摆放更加有序、整洁、规范。AGV小车编入柔性产线流程中后,可以大大提高产线的利用率,比机床分散单机作业时的产量提高数倍。

2AGV可重复性高,只要给定参数,就能够按照接收到的指令去工作,通过AGV综合调度系统可以把相关物流过程记录下来,对数据进行分析,让生产计划更加明确,为下一步生产计划的安全提供数据参考。

3AGV综合调度系统可以对AGV进行远程控制,大幅度提高生产能力。针对不同工件的生产,只需改变相应的调度程序名录,就能迅速修改流水线线路布局,满足多机型多变的柔性制造需求。当自动加工系统中设备发生故障后,AGV综合调度系统有降级运转的能力,可以通过系统控制,绕过故障设备,继续生产。

4)极大的提高了生产安全性,AGV通过综合调度系统设定的导引路径非常明确,在行驶路径上,如遇到障碍物时,AGV会自动避障停车,可替代人工在狭窄、恶劣、不适应工人工作的环境中有效完成作业工作。

5)节约企业成本,在实际生产中,根据AGV的运载能力,一台AGV小车可替代至少3~5名搬运工人,大型重载AGV可替代多名工人和叉车等设备。节约了大量的人工成本,一至两年便可回收成本同时减少了由于枯燥、机械性的搬运工作而造成的人员流失率。

 

2.2 小型移动测量工具应用

在航空、航天、发动机以及兵器兵装行业内存在大量小型零部件加工应用,其中就需要工人使用电子扭力扳手、电子游标卡尺、电子千分尺电子测量工具加工过程进行测量并记录。然而目前工人必须将测量结果通过人工方式进行记录或采取有线方式将测量果传输至MES系统导致记录结果易出错检测灵活性不够大尺寸零件频繁搬运以及多种量具数据线易缠绕问题严重影响工作效率以及产品质量。

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2 小型移动测量工具

通过对小型移动测量工具的无线化改造可实现数据的无线化采集,其中工人通过穿戴便携式无线数据采集装置即可操纵小型测量设备以及测量统计平台,大幅提升工作效率并减少记录错误率同时通过无线互联实现了测量设备MES系统即时互联互通实现生产智能化的重要基础。

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3 便携式无线数据采集装置

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4 测量统计平台

 

2.3   手持无线PAD应用

军工生产过程中现场工人需要对照指定参数或图纸进行生产测试,大量的查找工作使得工人在工作现场频繁往返于工位和终端计算机之间,甚至平均往返1次需要花费7~8分钟,严重影响生产效率且难以保证操作的准确度。手持无线PAD即可解决上述问题,大幅提高工作效率,具体优势在于:

1)手持无线PAD直接与军工生产MES系统对接,实现远程移动派工与进度管理,整合生产资源利用率,是车间智能升级的关键一环。

2)手持无线PAD可集成扫码功能,动态跟踪物料、产品的状态与位置

3)现场工人可通过手持无线PAD远程查看生产参数或图纸等信息,实现“零移动” 或“微移动”的高效工作

4)手持无线PAD可安装即时通讯软件,使工人能够通过手持PAD及专用无线局域网进行即时语音或文字通信降低现场人员的沟通成本,提升工作效率。

5)手持无线PAD具有定位功能,可通过定位上层管理软件确定无线PAD及其操作人员的位置信息。

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5 手持PAD

 

2.4    数据采集应用

军工科研生产单位具有大量数据采集应用需求,原有的有线采集方式则付出巨大的布线成本且降低效率,无线数据采集的主要场景与优势如下:

1在大型生产制造车间,如焊接参数记录仪等设备需要频繁在车间内移动,采集各个工位生产过程电流电压等数据,以及航天航空的遥感测量等场景,存在着遥测数据移动接收并发送的需求。如果使用有线通讯,需要大量部署网线接口,保证在大型车间内的各个点位的数据通讯,重新调整布线导致存在大量开槽、埋管等基础性施工操作,影响车间生产试验另外大量的移动式拖拽网线导致网线频繁损坏更换断线后问题排查也会大幅降低生产效率。采用无线数据采集传输后,可以极大提高部署效率,避免频繁插拔网线带来的生产、试验的停顿、延迟和损坏维修。

        2)临时试验场景,即在发动机、导弹等科研生产工作中存在临时搭建试验、测试环境的需求,要求在试验过程中能够远程实时传输测试数据采用有线方式传输测试数据,则需要试验场所临时搭建线缆,浪费时间成本,而采用无线通信方式则能够大幅提升效率。

 

2.5   危险场所

核反应堆、核原料生产环境、核岛等无人生产场所,移动机器人代替人来进行必要的生产操作,通过无线技术能够实现机器人状态信息实时采集远程控制。

 

3. 结论

在智能制造时代,无线泛在感知是智能化的基础,尤其航空、航天、船舶、武器装备制造等重点行业,智能升级改造对无线技术需求迫切,可移动、灵活、低成本的无线技术将成为军工智能制造的必然选择

 

创建时间:2022-02-05 20:08
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投稿:张少伟