【编者按】2012年是“十二五”规划实施第二年，也是非常重要的一年。在中国机床工具行业提出的“十二五”期间行业重中之重的重点任务中，特别提出要“着力提升面向中高端市场的综合服务能力”。行业企业在此方面的努力和作为将对机床工具行业最终实现由大变强打下坚实基础。
用心服务用户之二
为满足行业快速发展的需求，减少对国外产品和技术的依赖，上海三一精机投入大量资金和力量进行挖掘机液压油缸数字化智能工厂集成技术项目的实施。本文就该项目基本情况进行简要介绍，希望业界在分享其技术突破和项目意义的同时，挖掘出更多服务国民经济建设重点领域的重要项目。
一、挖掘机用油缸的市场现状
液压挖掘机是全球工程机械公认的第一大机种，目前，中国挖掘机已成为中国工程机械行业增长最快的机种，具有举足轻重的地位。近几年，随着国家经济建设驶入快车道，液压挖掘机实现井喷式增长。预计2011-2015年期间，在国家利好政策助推下，中国挖掘机市场将逐步形成一股影响全局的力量。
挖掘机专用液压油缸是挖掘机核心部件之一，通常一台挖掘机上需要四只液压油缸，包括斗杠缸、动臂缸、铲斗缸和推斗缸。挖掘机行业的高速成长，带来了挖掘机专用液压油缸行业的快速增长。
大型工程机械厂商通常都有自己的液压件工厂，制造其所需的液压元器件。但由于挖掘机对液压油缸的技术要求很高，目前我国挖掘机专用液压油缸仍主要依靠专业企业来供应，且大部分依靠以日本KYB、韩国东洋机电和小松液压等为主的国外品牌。
二、上海三一精机承接油缸数字化智能工厂交钥匙工程项目
为满足不断升级的市场需求，开发自主创新产品，上海三一精机有限公司开启了一项交钥匙工程，承接了三一集团油缸数字化智能工厂的系统集成技术输出项目。该公司是由三一集团投资创建的，总部位于上海川沙产业园，拥有昆山、无锡两大生产制造基地。主要从事精密机床的研发、制造和销售，产品包括金切机床、成型机床、集成技术、功能部件等四大类。秉承“品质改变世界”的企业使命，三一精机致力于为中国贡献一个世界级机床品牌。
1.项目简介
油缸数字化智能工厂主要包括活塞杆生产线、缸筒生产线及装配线等，涵盖了车、铣、磨、抛光、热处理、焊接、电镀、刮辊、清洗、装配、打码读码、涂装等各类设备，另配有车间集中排屑、集中冷却、自动化物流、企业信息化系统、工厂信息化系统、车间MCIS(制造控制信息)系统等。智能工厂的基础构成为数控机床和自动化物流设备。根据需求，采用国际上先进的工艺方法和合理的规划，将具有编程功能和远程数据接收功能的CNC设备和PLC设备，配上集中排屑、集中冷却、自动化物流、车间总控系统等单元，打破单机加工和人工物流转运的方式，从而实现生产线自动化、智能化和柔性化要求。
智能工厂的实现除了设备等硬件要求外，还需要数字化工厂、虚拟样机等软件的支撑。其上层神经系统为车间的主控网络系统，通过MCIS系统，与生产线上设备进行信息交互和控制，从生产订单管理、物流管理、质量管理、设备管理、刀具管理、异常监控管理等方面实现信息化管理，最终实现工厂的智能化生产。
2. 项目特点及先进性
目前生产线所用工艺为国内外较先进的加工方式，关键工序突破了传统加工方法，这也是生产线的亮点所在。如：活塞杆耳环焊接采用摩擦焊接方式，不仅大大提高生产效率，而且焊接质量远高于传统的环缝焊接方式；缸筒法兰焊接采用了机器人焊接，加工效率提高的同时，焊接质量同样也得到了提升；电镀采用全自动电镀线，零件的电镀质量远远高于传统人工电镀方式；清洗机采用先进的碳氢方式代替传统的水洗方式，不仅提高了零件的表面清洁度。而且碳氢清洗液可循环使用，避免水资源浪费对环境造成影响；装配线采用自动以及半自动化设备代替传统的人工装配，提高装配质量的同时，大大的减少了人工操作时间以及人工带来的不确定性。
所用机床要配备高精度光栅尺，整机采用全闭环控制。切削类机床具备功能互锁，实现三轴联动和插补。机床采用先进数控系统，提供远程控制软件和网络版DNC软件，以实现对机床的远程控制、诊断和数据传输。配有刀具管理中心，并备有自动对刀功能。各类设备均具有行程范围控制、软极限保护、行程保护、UPS断电保护、力矩过载保护等多重保护功能。制造单元具有多种保护功能互锁，确保操作人员的人身安全。应用智能化控制和伺服变频系统，降低能耗。
主控网络是通过MCIS系统相结合的生产线CNC设备和PLC设备的数据采集和监控信息平台。具有以下特点：(1)系统设计确保先进性和现代化；(2)系统架构具有开放性和可扩展性；(3)业务流程整合ERP、MES等各信息化系统，实现上传下达，共同满足生产需要；(4)从软硬件架构和数据上确保系统的高可用性；(5) 生产流程尽可能自动执行，操作方便；(6)生产管理系统设置用户权限，防止未授权的系统操作。
数字化工厂通过虚拟产品开发环境，利用计算机技术和网络技术，对生产工程的各个环节，在操作步骤，生产单元、生产线、工厂等不同层次进行设计、仿真、分析和优化。它以工艺规划和生产线规划为核心，研究如何组织生产的问题，实现产品工艺规划、生产线静态规划、车间物流仿真和优化等，达到缩短工厂建设周期、降低建设成本、优化工艺布局和优化物流方案的目的。
生产管理系统包括ERP和MES系统。其充分利用信息化技术，从生产计划下达、物料配送、生产节拍、完工确认、标准作业指导、质量管理、关重件条码采集等多个维度进行管控，并通过网络实时将现场信息及时准确地传达到生产管理者与决策者。如图1所示。
图1 生产管理系统流程图
3.社会和经济效益
该项目完成投入生产后产能预计可达到每年32万支油缸，约占30%市场份额。将产生良好的社会和经济效益。
首先，从经济效益上，将提高中国挖掘机液压油缸生产水平和自动化程度；降低对国外技术依赖程度，减少进口产品及技术投资费用；提高油缸和挖机自主品牌附加值以及产品国际竞争力；实现中国自产挖机油缸外销零的突破；促进上下游相关行业的发展。
同时，在社会效益方面，将积极促进我国工程机械行业掌握核心技术，对工程机械行业的升级带来积极的推动作用；生产过程中无重大污染物排放，减少原有污水的排放量，更好地适应城市环保要求。
