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让企业“小车间”迈向智能制造“大舞台”

2023年05月06日 来源:人民日报客户端四川频道 作者:张然然
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5G+边缘计算实时传输指令、智能巡检机器人自动识别卷烟生产线、深度相机不断分析监控生产过程……当前,四川中烟工业有限责任公司(以下简称“四川中烟”)各工厂内开足马力忙生产,各车间生产线上正呈现出一派火热景象,智能制造这一强劲动力正在四川中烟迸发生机。

4月18日上午,随着ZSB1段设备联机自动模式开启,首批2200公斤烟叶投入喂料机,四川中烟什邡卷烟厂新厂区制丝设备带料调试工作正式启动,标志着新厂制丝设备调试进入新阶段。党的二十大报告提出,要坚持把发展经济的着力点放在实体经济上,推进新型工业化。四川中烟落实党的二十大精神,书写出建成全面贯彻新发展理念的智能制造新答卷。

工厂里的“5G技术革命”

随着新一代5G信息技术的加速普及,智能制造正在多领域多场景落地开花,新工艺、新设备的投入使用,为四川中烟工业制造带来了全新的发展空间。

以往,一支手工雪茄从原料的选取到烟叶的卷制,再到烟胚定型和运送,整个生产作业流程的流转都是通过人工的方式来进行。长城雪茄近年来销量呈现爆发式增长,销量的急剧增长对雪茄烟生产管理、品控管理带来巨大挑战。面对这一挑战,四川中烟采取了一系列技术变革,以5G+创新应用项目加快数字化转型。

长城雪茄厂5G手工卷制车间

在四川中烟长城雪茄厂生产车间中,卷制工人们正埋头有条不紊地进行操作,各环节实时数据流正在生产车间实时大屏系统上进行着展示。有别于一以贯之的改革,四川中烟最突出的是,5G+创新应用项目在保留传统手工工艺的同时,通过数字化提升整体生产管理效率,优化原有流程,匹配智能化需求,实现物料流转自动化、品控智能化、结合区块链技术实现一茄一码,让雪茄“开口说话”。

长城雪茄厂手工车间AGV小车自动化作业现场

令四川中烟感到骄傲的是,在长城雪茄厂,有着迄今为止“亚洲最大”雪茄养护基地,在这里不仅存放着各式不同价值和类型的雪茄,还是最佳的雪茄养护场所,能标准地养护出最佳品质的雪茄。值得注意的是,一支雪茄通常需要养护两个月到十年不等。“雪茄养护库里可存放超过500万支手工雪茄,因此雪茄的日常盘点是我们工作的一大难题。”长城雪茄厂黄益说。

针对这一难点,长城雪茄厂建设了5G雪茄仓储管理系统,通过5G技术的覆盖,辅以智能化的设备,通过Agv小车自动入库后,用点数设备完成数量的清点,再把烟支送到固定的位置进行一定时间的养护。雪茄养护库里的每层货架由一个个抽屉组成,一定数量的雪茄放在抽屉里,每个抽屉上都附有二维码,记录这一盒里面有多少支雪茄,以及它的养护时间。通过这一系统,工作人员可精准定位到每支雪茄在仓库里养护了多少时间、什么时候该出库等,实现了整个库区雪茄的智能化管理。

“未来,我们想以卷制环节为锚点,往上游和下游进一步拓展5G技术。”黄益表示,长城雪茄厂希望在原料区里通过5G车间来向上游延伸,做到每一支烟能精确地追溯到它所用的原料,同时下游环节,在应用5G 技术的基础上,更多的引入智能化的设备,在每支烟上进行打码,完成一茄一码的管理,实现全过程的追溯。随着工业4.0时代的到来,手工雪茄生产的每一道工序都将实现智能化、数字化,这是四川中烟绘制的美好蓝图。

无独有偶,在5G技术的探索上,四川中烟什邡卷烟厂以易地技术改造为抓手,通过将5G专网、大数据、工业互联网、人工智能、物联网等新一代信息技术与传统卷烟制造深度融合,努力实现传统制造向智能制造的转变。目前,多个5G+质量智检、5G+设备智管、5G+智能安防、5G+智慧协同和5G+园区体验等创新应用的落地,让什邡卷烟厂逐步构建起生产协同运营、工艺质量管控、设备精益管理、企业综合管理和服务保障支撑体系,锻造出新时代工厂稳健发展、良性发展的新典范。

什邡卷烟厂5G+近红外片烟质量在线智检

“5G网络以超高速率、超低时延、极致安全性,将产线、工序、设备、物料和人实时连接起来,有效支撑资源高效配置和柔性敏捷生产,从而实现真正意义上的智能制造。”什邡卷烟厂信息科周涛举例,过去烟叶原料大多都是靠肉眼去辨别有没有问题,对经验能力要求很高,需要花费的时间长、劳动强度大,但是现在运用5G+近红外+AI算法,通过探针插入到包芯里进行霉变和水分、温度的检测,如有质量问题,近红外感知的数据信息将通过5G网络及时传到云端进行分析判断后,就会驱动预警预防处理,产品质量和生产效率得到显著提升。

据了解,什邡卷烟厂“5G智能制造创新应用项目”从策划到应用已有3年时间。“目前应用已处于上线运行阶段,未来我们还将深化5G+智能物流,让AGV、IGV机器人能够快速适用于5G环境下多个业务场景,实现工厂物流更加自动化、柔性化与智慧化。”周涛说。

智能机器人让车间“活”起来

在周涛看来,5G网络是机器人相互之间通讯的一个神经系统。在什邡卷烟厂,生产管理系统、安防管理系统、仓储管理系统等共同构成了一个集成统一的工业智脑管理平台,工作人员通过平台把指令传给机器人,在5G工业专网的加持下,就能保证机器人更高效的协同和精准执行。

一台搭载了多项高科技装备,具有高度自主性和智能化的机器人正在车间各生产线中来回移动,这就是目前什邡卷烟厂已上线的智能巡检机器人,可以检测收集噪音数据、粉尘数据、可疑气体和设备的红外温度等。在巡检过程中,机器人把感知到的海量数据通过5G网络回传到云端大脑,一旦指标数据趋于异常就会自动触发预警。

“智能机器人应用后,车间业务流程自动化、智能化水平持续提升,形成了一个更高效和谐的生产现场管理环境。”据相关负责人介绍,基于5G、AI人工智能、大数据、机器视觉等技术,什邡卷烟厂将在零备件领用、香糖料配送、残次品回收、迎宾接待四个应用场景下进行智能机器人部署,推进工厂在物流仓储、称重配送、物料回收、展览展示等环节的智能机器人创新应用,打造支撑多应用场景的人工智能引擎,助推四川中烟智能工厂建设。

依靠智能巡检,远在千里之外也能在云端管理车间,相比人工效率大幅度提升;借助智能设备,生产线上可以智能识别细小瑕疵,助力实现精细化生产……打造人工智能,本质是提升生产效率。

传统卷烟企业中,带有高度重复性和智能性的检测工作一般依靠大量的人工去完成,不仅给工厂增加了巨大的人工成本和管理成本,还难以保证精确性,影响产品的质量。在这样的背景下,智能巡检机器人应运而生,成为现代工业中最为流行的技术之一,也是当今工业界的研究热点。

走进成都卷烟厂生产车间,目之所及,不同类型的机器轰鸣声不断,整个卷烟生产过程中的卷包、制丝、复烤等环节都实现了生产设备自动化、数字化集中控制。与此同时,两台智能机器人正在车间里来回奔忙。工作人员手拿看板,对机器人下发指令,实时记录、监测着每一个生产环节。

据悉,该智能巡检机器人从今年1月份开始调试,预计将于5月正式投入使用。这也是成都卷烟厂首次采用基于5G专网通信机器人,不同于传统的工业机械臂机器人,该智能机器人是“手、脚、眼、脑”智能复合机器人,目前的主要应用方向是基于声学和视觉分析的设备故障检测、智能巡检、生产环境检测,为宽窄专线的设备管理、现场管理提供辅助支持。

“智能机器人的出现,将为我们建立故障预防性机制带来可行性。”成都卷烟厂企管科郭非表示,智能机器人应用后将全面提高工厂对设备的管控力度,当设备运行曲线出现劣化的情况时,通过机器人预警,进行预防性维修,将全面减少设备的故障次数和因设备故障导致的产品质量波动。为车间插上智能“翅膀”后,四川中烟智能化转型将从理想走向现实。

企业对技术的需求越来越高,新的挑战也将随之出现。据了解,成都卷烟厂正在筹备投入更多不同类型的智能机器人,例如搬运机器人和清洁机器人。不同于传统意义上的物流,搬运机器人需根据生产线的实施状况,将剔除的不合格物料搬离生产线。同时,清洁机器人全自动化运行,摆脱对人工的依赖,有效提升企业清洁效率,保证生产环境的整洁。四川中烟从“制造”走向“智造”,一条以转型为助力、以创新为灵魂、以智慧为支撑的发展曲线正跃然纸上。

截至目前,四川中烟“基于工业互联网技术体系的数字孪生平台创新应用”案例荣获工业数字孪生大赛全国二等奖;四川中烟《5G+创新应用-实现工厂产值高效提升》项目荣获第五届“绽放杯”5G应用征集大赛全国三等奖;四川中烟成都卷烟厂智能工厂建设新模式案例荣获行业首届数字化转型创新实践大赛三等奖;四川中烟什邡卷烟厂“5G智能制造创新应用项目”获评四川省2022年“5G+工业互联网”标杆项目,数字车间、智能工厂建设硕果累累。

四川中烟创新案例荣获工业数字孪生大赛全国二等奖

“传统制造业要想飞得高、飞得远,就必须插上智能的翅膀。”在四川中烟看来,推动企业加快数字化转型和智能化变革,既是大势所趋、也是当务之急,企业要紧紧依托大数据、人工智能、工业互联网等新技术,以智能制造为主攻方向,推动产业技术变革和优化升级,塑造制造业发展新动能,给新时代企业高质量发展增添新动力。

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