柔性生产线方案

柔性生产线建设方案

一、建设背景（意义、背景）

新世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。这场变革是

信息技术与制造业的深度融合，是以制造业数字化、网络化、

智能化为核心，建立在物联网基础上，同时叠加新能源、新

材料等方面的突破而引发的新一轮变革，将给世界范围内的

制造业带来深刻影响。

为应对这一全球性变革，西方发达国家纷纷提出相应的策略。德国提出了德国工业4.0，美国提出了“再工业化”

和“工业互联网”的概念，英国也提出了“第三次工业革命”

的概念。

这一变革，恰与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇，这对中国是极大的挑战，同时也是极

大的机遇。

到2012年，中国制造业增加值为2.08万亿美元，占全球制造业20%，与美国相当，但却大而不强。主要制约因素

是自主创新能力不强，核心技术和关键元器件受制于人；产

品质量问题突出；资源利用效率偏低；产业结构不合理，大

多数产业尚处于价值链的中低端。

同时，我国工业面企业面临着一些压力。从区域上来看，

现在长三角、珠三角的企业面临劳动力成本上涨、市场萎缩、产业转型的压力，作为我国的老工业基地的东三省，企业也

在大规模亏损，中西部地区作为产业转移承接地也面临很多

问题。

这些问题是我们发展中一直存在的问题。比如区域产业发展定位不够清晰，区域产业结构趋同，没有形成相互联系

的主体功能区，另外各地区在发展中基本处于互相竞争的关系，而不是竞争和合作关系。随着经济增速下行，这方面问

题越来越突出。

中国政府经过大量研究，提出了“信息化和工业化深度融合”的产业政策，并持续制定“中国制造2025”行动计划、“互联网与工业融合”行动计划以及“工业云”行动计划等，其目标和德国工业4.0、美国工业互联网、英国第三次工业

革命等提法基本趋同。都是希望在新一轮科技革命和产业变

革中，研究如何抢占新一轮发展的制高点。其本质就是互联

网和传统工业行业的融合，主攻的方向就是抓智能制造，这

是解决我国制造业由大变强的根本路径。

过去五年，我国工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%，近五年年均增长4个百分点。现在

很多工业企业甩开图版，搞无纸化设计、数字化模型，这些

方面的大量应用，减少了研发的周期，提高了设计的效率，

也降低了研发成本。另外在规模以上的工业企业中，生产线

上数控装备比重已经达到30%，近五年也是年均增长4个百

分点。这些方面都有很好的发展势头。

当然与发达国家相比还有差距，特别是在智能化方面。过去我们使用的一些数控系统、工业机器人，基本上是按人

设定的程序作业，它自己并没有人工的智能。所以就出现过

有人在修理机器人的时候，一旦忘记关闭电源，机器人对人

造成伤害甚至致死的情况。它没有智能装置能感知有人在这

作业，设定的程序就不能工作。我们在高端的传感器、重要

的操作系统、数字化的基础上需要进一步提高智能化的水

平，这样才能达到智能制造的要求。从产品上来说，现在也

有一系列智能化的产品，比如工业机器人原来是数控化的、

不智能的，将来工业机器人可能智能化。

二、项目建设内容：

在未来的制造企业中，简单劳动将主要由机器完成，“机器换人”会带来普通劳动力的大量失业，被机器换下的人应

该向新型的高端服务岗位转移，但其前提是这些人才应掌握

更多的跨学科知识。

智能制造实训室建设内容包括：

2.1柔性生产线系统建设

1）柔性制造生产线硬件系统：

柔性生产线是把多台可以调整的机床联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。生产线的软件管理系统是产线控

制的核心，通过软件系统中信息的调整，可将多种生产模式

结合，从而能够减少生产成本做到物尽其用。当前中国制造

业要进行降低成本、提升效率、提高生产质量的产业结构升级，柔性生产线的生产组织方式是重要的发展方向。

项目方案中计划搭建车铣加工复合无人值守柔性生产线，

生产线配置：

毛坯由“料仓”存储。“机械手”拿出毛坯后，放到传送带上（传输带上可放料框），运送到机加工机位。再由“机械手”取出并装到相应的机床上。

加工完的零件也需要“机械手”卸活并放到“成品零件筐”内。“成品零件筐”需要另配。成品也可以由机械手卸

活后放到传送带上，传送至成品库区（成品库需另配）。

2）柔性生产线管理系统

要构建柔性生产线，硬件设备的组织连接是外在的表现，而核心的控制大脑是软件系统。软件系统方案首先要满

足生产线的信息化要求，同时面向未来制造业的发展，展示

先进的生产组织模式，提升学校人才培养的教学内涵。

模拟企业的生成组织过程：按企业的设计、工艺规划、生产调度、库房、操作工等人员角色及流程配置对应的软件

系统。在满足生产要求的同时，构建生产组织的教学场景，

使人才的培养模式不但满足对操作技能的培养，还可以提升

到对工艺流程、生产组织流程的培养，满足未来高层次在校

人才的需求要求，以及企业在职人员工作岗位和技能提升的

培训需求。

实时监控柔性生产线的生产状态，实现信息及物理相结合的信息物理系统（CPS）：柔性生产线要能够快速适应产品

或工艺的变化，通过物联及监控技术将生产线所需的数据及

时准确地推送给对应的设备，对生成过程中所需的各种信息

收集、处理、反馈，对设备实行控制。

规范管理物料及工装夹具，提高生产准备效率：将柔性生产线生产所需的物料、刀具、夹具等规范管理，根据产品

的生产工艺要求，及时准确的准备所需资料，并配送到生产

工位。

柔性生产线软硬件配置如下：