數(shù)字制造
核心提示
今年以來，在“數(shù)字重慶”建設(shè)帶動(dòng)下，我市以“產(chǎn)線、車間、工廠”作為單元梯度，對(duì)汽車、裝備、醫(yī)藥、材料等傳統(tǒng)及新興產(chǎn)業(yè)實(shí)施智能化改造，逐步實(shí)現(xiàn)“全要素、全流程、全生態(tài)”數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)數(shù)字化、智能化變革從龍頭企業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈中小企業(yè)延伸，從制造環(huán)節(jié)向供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)延伸，以此提升“重慶制造”核心競(jìng)爭(zhēng)力。
截至目前，全市已累計(jì)實(shí)施6080個(gè)智能化改造項(xiàng)目，示范項(xiàng)目生產(chǎn)效率平均提升近60%。今年內(nèi)，我市還將推動(dòng)建成17個(gè)智能工廠和224個(gè)數(shù)字化車間，累計(jì)建成144個(gè)智能工廠和958個(gè)數(shù)字化車間，圍繞“數(shù)字重慶”建設(shè)方向，將制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型“進(jìn)行到底”。
四十多臺(tái)機(jī)器人作業(yè)提升生產(chǎn)效率80%以上
重慶鋼鐵實(shí)現(xiàn)“智慧煉鋼”
▲重慶鋼鐵智能化物流系統(tǒng)大幅提高了產(chǎn)品配送效率。重慶鋼鐵供圖
具備少人化、集控化、一鍵化等特色的智慧煉鋼生產(chǎn)線，正在重慶鋼鐵股份有限公司成型。10月27日，在重慶鋼鐵廠區(qū)生產(chǎn)線上，有40多臺(tái)機(jī)器人參與煉鋼、煉鐵等12道生產(chǎn)工序，提升生產(chǎn)效率80%以上。
“比如在煉鋼連鑄工序，使用機(jī)器人作業(yè)為生產(chǎn)帶來便捷?！敝貞c鋼鐵設(shè)備管理部副部長(zhǎng)肖崇偉介紹，傳統(tǒng)的煉鋼連鑄工序流程繁瑣，包括油缸更換、測(cè)溫取樣、鋼坯爐號(hào)標(biāo)識(shí)等都需要人工完成，而且鋼花飛濺、高溫?zé)煔獾淖鳂I(yè)環(huán)境給工人帶來了潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)在使用4臺(tái)連鑄智能澆鋼機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)后，通過激光三維掃描技術(shù)并結(jié)合處理軟件和識(shí)別算法，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)連鑄作業(yè)流程自動(dòng)化、智能化，不僅減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，讓操作作業(yè)更加規(guī)范，同時(shí)通過智能操控平臺(tái)的數(shù)字孿生技術(shù)，讓工作人員實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物料數(shù)量、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，大幅提高工作效率。
智能化為重慶鋼鐵帶來的“甜頭”不只在生產(chǎn)端，在物流端同樣有所體現(xiàn)。
在重慶鋼鐵原料配送鏈上，隨著產(chǎn)成品物流新系統(tǒng)運(yùn)營上線，引入堆位信息自動(dòng)錄入、在制品流轉(zhuǎn)等智能化功能，重慶鋼鐵實(shí)現(xiàn)了鋼材產(chǎn)成品物流數(shù)字化、智能化、高效化運(yùn)行。
重慶鋼鐵產(chǎn)品物流出廠方式分為鐵運(yùn)、水運(yùn)、汽運(yùn)等3類。以前，鋼板、鋼卷等產(chǎn)品下線后，不僅需要對(duì)它們進(jìn)行人工編行定位，庫存產(chǎn)品存放也需要人工操作。由于庫存容納空間有限，加上產(chǎn)品種類繁多，物流運(yùn)輸方式多樣，庫存物流配送往往難以按照既定運(yùn)輸方式、到貨地點(diǎn)等進(jìn)行精準(zhǔn)擺放，造成產(chǎn)品交叉疊放現(xiàn)象嚴(yán)重，十分影響物流效率。
“物流新系統(tǒng)上線后，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)每件產(chǎn)品的指定垛位存放，還達(dá)成了產(chǎn)品與系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)?！敝貞c鋼鐵物流運(yùn)輸部副部長(zhǎng)王林說，比如通過鐵路和水路運(yùn)輸出廠的鋼材產(chǎn)品，在新系統(tǒng)操作下，它們從生產(chǎn)線下線后可直接轉(zhuǎn)運(yùn)到鐵路庫房或碼頭庫房進(jìn)行堆存，目前這套新系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)配送效率提高近50%。
此外，作為重慶鋼鐵智能工廠“中樞大腦”，上線運(yùn)行近兩年的重慶鋼鐵經(jīng)營管控智慧平臺(tái)系統(tǒng)，為企業(yè)經(jīng)營決策、生產(chǎn)管控、業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、管理效率提升等持續(xù)賦能。而在5G場(chǎng)景應(yīng)用建設(shè)方面，重慶鋼鐵還依托5G虛擬核心專網(wǎng)，發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)“大帶寬、低時(shí)延、廣連接”特性，建成了“5G+煤倉存料智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)“智慧煉鋼”。（本報(bào)記者 夏元）
讓數(shù)據(jù)處理能耗低于行業(yè)平均值近30%
西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心有“獨(dú)門秘籍”
▲10月12日，運(yùn)行中的西部重慶先進(jìn)數(shù)據(jù)中心。記者 鄭宇 攝/視覺重慶
西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心自落戶我市以來，不僅助力我市參與東數(shù)西算工程，還以云服務(wù)和數(shù)據(jù)智能為核心業(yè)務(wù)，為我市制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和城市建設(shè)提供算力服務(wù)需求。10月27日，記者從西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心了解到，該中心能耗水平低于全行業(yè)數(shù)據(jù)中心平均值近30%，從能耗、土地、人工等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)高效集約、綠色節(jié)能。
“算力服務(wù)是一項(xiàng)高能耗行業(yè)，這個(gè)數(shù)據(jù)中心之所以能做到能耗水平低于全行業(yè)平均值近30%，是因?yàn)槲覀儾捎靡粩堊訑?shù)據(jù)處理自主技術(shù)，讓數(shù)據(jù)中心在運(yùn)營過程中充分實(shí)現(xiàn)了綠色化。”西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心主任張自力介紹，該數(shù)據(jù)中心在整個(gè)規(guī)劃及建設(shè)過程中，從核心元器件、設(shè)備、平臺(tái)到應(yīng)用軟件，都進(jìn)行了國產(chǎn)化體系構(gòu)建，這些國產(chǎn)處理器的性能毫不遜色，保障了數(shù)據(jù)中心的處理能力可達(dá)到行業(yè)一流水準(zhǔn)。
比如，PUE值是國際通用衡量數(shù)據(jù)中心能耗利用效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，數(shù)值越低表明綠色節(jié)能程度越高。目前，全球數(shù)據(jù)中心的PUE平均值為1.58，而西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心PUE值是1.144，其計(jì)算核心部分的PUE值為1.04，低于全行業(yè)平均水平近30%。
如此“給力”的低能耗是如何做到的呢？
“我們降低能耗的‘獨(dú)門秘籍’是全浸式相變液冷技術(shù)。”數(shù)據(jù)中心運(yùn)營方，中科曙光（重慶）計(jì)算技術(shù)有限公司系統(tǒng)運(yùn)維經(jīng)理陳仕國稱。
原來，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房主要采用安裝中央空調(diào)、設(shè)置風(fēng)冷設(shè)備等辦法，通過降低環(huán)境溫度為機(jī)器設(shè)備散熱降溫。而中科曙光的浸沒液冷相變技術(shù)則是將機(jī)器設(shè)備浸沒在氟化液中進(jìn)行降溫。
“氟化液沸點(diǎn)在45℃左右，數(shù)據(jù)機(jī)器設(shè)備運(yùn)行溫度在50℃-60℃之間，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行溫度上升后，氟化液開始?xì)饣⒂蓚鬏敼艿肋M(jìn)入冷卻塔，經(jīng)冷卻后的氣體再次轉(zhuǎn)換為氟化液，即可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)利用，對(duì)浸泡在里面的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行多次降溫?！标愂藝f，正是采用了這種技術(shù)創(chuàng)新，才避免了數(shù)據(jù)中心采用傳統(tǒng)降低環(huán)境溫度的方式進(jìn)行散熱，從而降低了能耗，縮減了降溫設(shè)備占用的大幅空間。（本報(bào)記者 夏元）
可改變工位做不同工作
重慶機(jī)電復(fù)合型機(jī)器人“分飾多角”
▲10月24日，工作人員在操控“絡(luò)釘”復(fù)合型機(jī)器人系統(tǒng)。記者 崔力 攝/視覺重慶
不僅能像標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械人那樣，在自己工位上完成生產(chǎn)操作，還能移動(dòng)到其他工位，轉(zhuǎn)變“角色”，從事不同的工作。這就是重慶機(jī)電智能制造有限公司研發(fā)的“絡(luò)釘”機(jī)器人。
10月24日，記者在上述公司見到了“絡(luò)釘”機(jī)器人，它基座是一個(gè)白色的“鐵盒子”，而機(jī)械手就安裝在這個(gè)盒子的上面。
研發(fā)“絡(luò)釘”機(jī)器人的工程師吳樟洪說，一般的工業(yè)機(jī)器人都是固定的，或者安放在直線的導(dǎo)軌上，在多個(gè)工作臺(tái)之間運(yùn)動(dòng)通過導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)，但導(dǎo)軌有局限性，沒辦法讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。
“有一些客戶向我們提出，能不能讓一個(gè)機(jī)器人同時(shí)給幾個(gè)隔得比較遠(yuǎn)的機(jī)床上料？另外有些客戶還想讓機(jī)械手抓取加工的零部件，移動(dòng)到不同的工序上去。”吳樟洪說，他的團(tuán)隊(duì)就想到了研發(fā)一款具備上述功能的復(fù)合型機(jī)器人。
“絡(luò)釘”機(jī)器人由機(jī)械手、AGV（自動(dòng)導(dǎo)向車）底盤，導(dǎo)航系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)和自主控制系統(tǒng)組成，既可以像一般工業(yè)機(jī)器人那樣在一個(gè)工位上作業(yè)，還可以不受導(dǎo)軌限制，進(jìn)行任意移動(dòng)，從而滿足多工位，甚至不同生產(chǎn)線的作業(yè)需求。
吳樟洪表示，“絡(luò)釘”機(jī)器人的研發(fā)難度非同一般。
“復(fù)合型機(jī)器人首先要知道自己移動(dòng)到了哪里，然后還要能準(zhǔn)確判斷干什么?！眳钦梁檎f，研發(fā)人員在機(jī)器人基座的底部安裝了二維碼攝像頭，機(jī)械手的前端也安裝了視覺傳感器，可以通過二維碼來進(jìn)行對(duì)位和校準(zhǔn)，也可通過識(shí)別工件來了解接下來將要做什么工作。
此外，這個(gè)機(jī)械手前端的各種工具頭可以隨意更換，以應(yīng)對(duì)各種生產(chǎn)任務(wù)。車體也可以根據(jù)實(shí)際情況做大或者做小，以滿足電子、機(jī)械加工、焊接等不同行業(yè)需求，可以說是“十八般武藝樣樣精通”。
此外，由于可以一個(gè)機(jī)器人多用，生產(chǎn)者就可以降低采購成本和設(shè)備閑置的損耗，工廠在布局上也可以更加緊湊和靈活，并且提升生產(chǎn)柔性。
目前，許多客戶已有采購意向。正式量產(chǎn)后，“絡(luò)釘”機(jī)器人可能會(huì)首先應(yīng)用于追光型光伏板的維護(hù)等場(chǎng)景中。（本報(bào)記者 白麟）
虛擬工廠和現(xiàn)實(shí)工廠“無縫銜接”
旗能電鋁有個(gè)數(shù)字孿生工廠
▲10月20日，旗能電鋁總控室，數(shù)字孿生工廠通過三維建模，對(duì)工廠設(shè)備和整體環(huán)境進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)“所見即所得”。記者 羅斌 攝/視覺重慶
“1003號(hào)電解槽數(shù)據(jù)異常！”10月20日，位于綦江的重慶能源旗能電鋁總控室，大屏幕上的數(shù)字地圖上，電解車間出現(xiàn)了一個(gè)醒目的紅色信號(hào)。工作人員立刻將數(shù)字地圖放大，車間的所有電解槽出現(xiàn)在畫面上。
屏幕右下方框內(nèi)，鮮紅色文字高頻閃爍，顯示問題電解槽上的各個(gè)傳感器所捕捉到的數(shù)據(jù)?？偪厥夜ぷ魅藛T在電腦上按了一個(gè)鍵，畫面迅速切換到了這個(gè)電解槽周邊的攝像頭，呈現(xiàn)出電解槽運(yùn)行實(shí)況，同時(shí)，這位人員按照預(yù)案發(fā)出處置指令，不一會(huì)兒就看到兩名技術(shù)人員，前往處置。
總控室工作人員將數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集到的各種異常信息、分析結(jié)果報(bào)給在現(xiàn)場(chǎng)處置異常情況的技術(shù)人員，幫助他們判斷問題所在，不一會(huì)兒，異常情況處置成功，報(bào)警消失。
“這就是數(shù)字工廠的強(qiáng)大之處?！逼炷茈婁X副總經(jīng)理、總工程師王民表示，過去車間出現(xiàn)異常情況，現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)后，要先排查整個(gè)區(qū)域的設(shè)備，并通過一些詳細(xì)的檢查測(cè)試，才能夠了解到異常發(fā)生的具體點(diǎn)位和異常發(fā)生原因，可能會(huì)因?yàn)樘幚聿患皶r(shí)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)。
“如今，我們?cè)跀?shù)字孿生工廠的幫助下，實(shí)現(xiàn)了所見即所得，虛擬和現(xiàn)實(shí)的融合，極大提高了生產(chǎn)和安全管理的效率和精度?！蓖趺裾f，數(shù)字孿生工廠，就是通過三維建模，對(duì)工廠設(shè)備和整體環(huán)境進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，且通過攝像頭和各種控制器，實(shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)的“無縫切換”。目前，相關(guān)的數(shù)字技術(shù)正在旗能電鋁的各個(gè)方面發(fā)揮重要作用。
王民介紹，旗能電鋁現(xiàn)在一共構(gòu)建了10多個(gè)數(shù)字應(yīng)用場(chǎng)景，用以提升安全和效率。例如，電解鋁的電解槽加料通道經(jīng)常會(huì)堵塞，過去主要靠人工巡視和疏通，但這里的作業(yè)環(huán)境溫度高達(dá)60℃—70℃，人工巡視和疏通非常辛苦。如今采用數(shù)字控制，如果發(fā)現(xiàn)物料不夠暢通就會(huì)停止下料，并通過氣缸加壓疏通，大大降低了人工強(qiáng)度。
該工廠還建設(shè)了數(shù)字測(cè)溫系統(tǒng)，在5000-6000個(gè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位開展自動(dòng)測(cè)溫，傳感器幾秒鐘就可以測(cè)一次溫，數(shù)據(jù)全部通過5G傳輸，該系統(tǒng)應(yīng)用幾年來，工廠沒有發(fā)生過一起漏槽險(xiǎn)情。（本報(bào)記者 白麟）
