航天科技四院“黑灯工厂”很炫酷 机器能“自主”工作

小米“黑灯工厂”每分钟生产60部智能手机、武汉美的智能工厂每18秒有一台空调外机下线……众多智能制造行业生产能力的“硬核”提升都源于智能化生产模式。记者近日在航天科技四院401所内，也见识到了这种“黑灯工厂”。

“黑灯工厂”不全“黑”

生产线上映入眼帘的是一排排加工机械设备正自动进行着各项作业任务。“简单说，‘黑灯工厂’模式就是工人下班后，设备仍能‘坚守’岗位，按照系统命令进行机床负载监控、孔加工刀具破损等各类检测，检测完成后，开始‘自主’加工，一个方箱上的4个顶盖加工完成后，另一个方箱就会自动‘上场’”，航天科技四院401所八室副主任周峰介绍，“它的核心是如何提高设备利用率，难点是如何在现有设备上做文章，改造现有设备，而不是重新引进自动化生产线。”

“‘黑灯工厂’模式是目前解决科研生产能力提升问题的最优方案。”周峰介绍，研发团队以提高设备使用开机率和有效加工时间为核心目的，本着经济节约、省时省力、后续开发性强的原则，在人力和物力不增加的前提下，基于现有的卧式加工中心等设备，进行了适度的设备信息化、生产过程自动化改造和升级。经过几个月的试行，2019年底，最终确定了适用于点火装置金属件和安全机构柔性制造单元的“黑灯工厂”模式——夜间自动化设备进行产品粗加工，白天工人上班后进行精加工及后续操作。

这种“白+黑”的生产模式将适合机器干的事交给机器，适合人干的事交给人，形成了人歇、设备不歇的“人机协同”状态，既提高了设备使用的开机率，又降低了工人的劳动强度，一经试行，就达到了生产效率提升2倍的预期效果。

“黑灯工厂”配备“智慧大脑”

产品质量稳定性、生产的连续性和加工过程安全性，这些是“黑灯工厂”模式能否顺利运行的关键性问题。为此，团队对设备进行了“量身定制”的系统开发和工艺优化，成功应用了刀具寿命管理技术、刀具破损检测技术、机床防撞监控模块等关键技术，为其打造一个能够“自主”识别、判断、控制、说话的“智慧大脑”。设备负载监控就像“智慧大脑”的一双“火眼金睛”，具备“看穿”机器运行状态的能力，对设备加工负载进行实时监测、采集、显示，判断设备是否在正常运行状态并做出相应处理，是一个可靠的“黑灯工厂”运行“安全员”。

针对加工生产的主力军——刀具，团队开发了能实现刀具磨损、破损在线检测、“提醒”和自动补偿的刀具破损检测功能，还进行了刀具优化、刀具寿命管理等6个方面的优化和升级。刀具的使用、更换和成本的控制变得一目了然，还能“提醒”下班前检查状态的工人及时“补换货”。

工件在线检测能在机械加工完成后，对加工部位进行检测，判断加工工件的尺寸是否符合公差要求。就像在机器里放进了一个“产品检验官”，能实时检测零件的加工尺寸、判断产品的稳定性，并根据产品质量和刀具破损的状态“叫停”生产，且只需花费人工检验时间的三分之一。

此外，团队还从“黑灯工厂”模式可能会发生的机床严重撞击和产品批次报废问题着手，进行反向推理和验证，解决了需要人员进行的检测零件尺寸、异常处理、坐标系确认、刀具维护、设备关机等相关操作和安全生产问题，保证了设备在无人干预的前提下实现连续加工和自动关机。自2019年7月试运行至今，在示范车间里，该模式已有4套设备成功应用，目前可实现点火顶盖、安全机构零件壳体、盖的多型号、多零件、混批次柔性的夜间无人值守加工，具备24小时连续作业的能力，单个产品的产能提升2到3倍，成功实现了智能制造生产能力。