電能表的智能化柔性生產方法

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電能表的智能化柔性生產方法河南許繼儀表有限公司（以下簡稱許繼儀表）自2010年開始進行電能表智能化生產線研究與應用，智能化產線投入使用後，人均產能由80隻提升到260隻，生產效率提升3倍，節省一線操作人員60%，產品質量由4.7西格瑪提升至5.5西格瑪，單只電錶生產能耗降低10%，工人勞動強度大大降低，作業安全保證性、舒適性明顯增強。推行精益生產模式，生產現場和辦公室都取得5S一級認證，研製智能自動化生產線，實現關鍵工序自動化生產。

關鍵詞：智能化；柔性生產；許繼儀表；智能製造；

目錄

一、案例簡介

許繼儀表結合自身的產品特性，改進了產品設計，改進了工藝流程，改進了國內市場上常用的自動化設備，最終率先建成了全國首條最先進和最適用的電能儀表智能化生產線，自動加工，實現智能化柔性生產。一方面組件許繼儀表智能化生產線體，生產產品加工採用自動化生產設備，每條線配備了各種功能自動化設備20多台；另一方面完成信息實時採集，加工設備可根據生產訂單、線體編號、物料編號等內容自動生成產品信息，並自動打印標籤，標籤附有二維碼，在後續工序中可以方便實現實時生產信息的讀取和歷史生產信息的追溯。

二、案例背景介紹

2010年，國家電網加大電網改造力度，對智能電錶的需求量加大，河南許繼儀表的壓力隨之加大，面對質量不理想，交期不能滿足要求，員工加班加點還不能完成任務的現狀的事實，許繼儀表決定進行智能工廠建設。

許繼儀表自2010年開始進行電能表智能化生產線研究與應用，智能化產線投入使用後，人均產能由80隻提升到260隻，生產效率提升3倍，節省一線操作人員60%，產品質量由4.7西格瑪提升至5.5西格瑪，單只電錶生產能耗降低10%，工人勞動強度大大降低，作業安全保證性、舒適性明顯增強。2018年實現銷售收入12.2億，利潤0.7億。

三、案例應用詳情

1.總體應用框架

許繼儀表通過精益生產模式，設計智能自動化化生產線，實現關鍵工序自動化生產，己建成企業資源計劃（ERP）、產品生命周期管理（PLM）、倉庫管理（WMS）等系統，在建高級計劃生產排程（APS）、製造執行（MES）、數據採集與監視控制（SCADA）、全員生產維護（TPM）、運輸管理（TMS）等系統，努力打造國家級智能電錶智能製造標杆企業。

2、關鍵技術應用詳情

許繼儀表實現智能化柔性生產的主要方式如下：

1）組建許繼儀表智能化生產線體。生產產品加工採用自動化生產設備，每條線配備了各種功能自動化設備20多台，包含8台自動化焊接機、4台自動化螺釘機器、3台工業照相機器、2台自動化機械抓手等。①焊接工位，配備8台全自動焊接機器，設定焊材型號、焊點坐標、焊接時間、送錫速度，實現線路板組裝的自動化焊接，同時由於焊接過程一致性、可控性，有效減少了虛焊、漏焊等缺陷，提高了焊接質量。②組裝工位，配備了自動化螺釘機器，實現自動安裝，同時可根據客戶實際需要，選擇螺釘打緊、螺釘不打緊、打進指定圈數等，同時檢測安裝結果，不合格時提供聲光報警，提醒管理人員進行人工干預。③外觀檢測工位，應用了先進的機器視覺系統代替人工來做測量和判斷，採用3台高精度的工業照相機，結合電錶的擴展通訊功能，控制系統向電錶發送切換顯示命令，相機對外觀進行配合拍照，並將照片與數據庫內的標準圖形進行比對識別，自動判斷結果。④誤差調檢，使用0.05%級別高精度源，保障可靠的測量精度。控制系統對軟件進行智能化控制，實現自動調試、檢驗。調檢倉出現多個表位同時失敗時，軟件自動作出誤判結論，自動進行二次操作。調檢倉出現同表位多次失敗時，軟件自動作出表位故障結論，報警提示管理人員干預排查。調用軟件根據加工的進程，自動切換調試、檢驗軟件，並在切換過程中，檢驗軟件對調試結論進行判斷，對不合格電錶進行識別、剔除。⑤上下料機械手工位，根據不同的工藝要求，將單表流生產線與電能表托盤運載線進行銜接，根據生產線控制系統採集到的信息，對生產線上的電能表進行上料抓取和下料抓取，實現電能表自動裝托盤、不合格產品自動下線等功能。

2）完成信息實時採集。加工設備可根據生產訂單、線體編號、物料編號等內容自動生成產品信息，並自動打印標籤，標籤附有二維碼，在後續工序中可以方便實現實時生產信息的讀取和歷史生產信息的追溯。產品進入線體時，掃描標籤採集信息，自動與信息平台內的數據進行比對，防止混進的錯誤物料上線。上線後，運載電錶的每個托盤均帶有RFID卡，產品信息也隨同帶有RFID的托盤傳輸，實時記錄電錶在生產線上的物理位置、加工狀態，實現產品的實時監控。在包裝前由RFID讀取電錶信息，自動生成包裝箱箱貼信息，最終產品信息自動導出至ERP系統，系統自動分配庫房倉區、庫位，由AGV小車將成品送至指定位置。物流和信息流的自動化，節約了人工成本，同時也為保證產品質量提供了數據支撐。電能表自動化批量加工保證了產品品質的一致性，另外通過大數據構建大質量管理體系，過程問題不但可跟蹤可追溯，還可以根據過程中各節點的數據進行異常狀態預警和預判，實現質量問題的預防與受控。

四、創新性與優勢

本項目的創新性與優勢在於以下幾個方面：

（1）在焊接過程中通過視覺設備檢測焊點位置，補償或者修正焊接參數，保證焊接可靠性，同時視覺檢測設備還對焊點進行拍照，由控制系統對焊點質量進行分析。

（2）外觀檢測工位應用了先進的機器視覺系統代替人工來做測量和判斷，採用3台高精度的工業照相機，結合電錶的擴展通訊功能，控制系統向電錶發送切換顯示命令，相機對外觀進行配合拍照，並將照片與數據庫內的標準圖形進行比對識別，自動判斷結果。

（3）通過構建數學模型、專用數據庫、總控中心、加工設備和檢測設備智能化等技術平台，以ERP為中心平台，聯接CRM客戶關係管理、SRM供應商關係管理、MES製造執行系統等四大接口系統為控制中樞，構建了許繼儀表一體化的軟件系統，實現了全流程智能控制體系。

五、案例應用效益分析

1.經濟效益。電能表數字化車間的智能化柔性生產方法，可實現絕大部分組裝、檢測、包裝、物流操作自動化進行。產品質量由99.5%提升到了99.99%，人均效率由70隻/天提升至260隻/天，在不增加人員的前提下單相表產能由15000隻/天提升至50000隻/天，僅人力成本每年節約1050萬元。目前，許繼儀表已經自主建成了單相智能生產線5條，三相終端智能生產線2條，實現人均日產能由70隻提升至260隻，質量水平達到了5.4σ（99.993%），並取得10多項技術專利。

2. 社會效益。電能表的智能化柔性化生產之前，國內電能表生產仍然是人工裝配的密集勞動型，與國際先進電能表加工企業相比，自動化程度普遍偏低，產品合格率、生產效率不高。隨着勞動力成本的大幅增加，逐漸出現了效率產能與成本的矛盾。如今，許繼儀表已成為國內第1條涵蓋電能表組裝、測試、包裝所有工序的電相表自動化生產線，產品效率質量與成本的矛盾得到了有效解決，為智能電網建設提供作出積極貢獻。