随着全球化市场的不断发展，消费理念与消费习惯也呈现出了多元化的发展趋势，越来越多的客户倾向于定制化、快速交付。以制造业中的空气调节器产品生产为例，特别是商用板块的空调器产品，涉及大量定制化元素，其生产交付的标准也更高，快速、柔性化的生产方式优势更加突显，因此，更加智能的自动化产线、信息化管理系统、柔性化物流仓储系统等智能制造相关软硬件的集成应用，成为了空调企业需要重点关注的智能制造转型升级方式。

1.引言

       目前家用空调钣金件分为商用空调钣金件和家用空调钣金件，家用空调作为家电类的主要产品之一，几乎已经普及到了家家户户，其整体的市场需求量已经保持在稳定状态，家用空调总需求量约占空调市场总订单数的80%。家用空调作为成熟的家类产品，其壳体结构主要由面板、顶盖、左右侧板、隔板支架等组成，基本已经实现了全系列的标准化工艺结构设计，家用壳体钣金零部件由专用冲压成形冲切模具加工而成，配套冲压线体由工业机器人与冲床进行自动化产线集成，加工的节拍效率是商用钣金壳体的几十倍。

       随着社会生活水平的提升，目前商用空调也在各大商场公共场合随处可见，而商用空调由于需要根据客户具体应用场景进行个性化设计，订单以小批量多品种为特点，其钣金零部件多采用离散型的数控加工方式，涉及剪、切、冲、折、焊、铆等多个独立工序，需要投入大量的设备、人力、管理资源来保障订单的顺利交付，不受控的过程资源投入，容易导致企业运营成本虚高，市场竞争力下降。因此，为改善商用空调钣金加工过程的管理与优化资源配置，需设计更加高效数控加工模式、开发信息化管理系统、引入自动化加工设备、应用智能化物流仓储系统，集成智能制造应用方案，减少人力与管理资源投入，提升整个车间生产过程的效率与可控性。

2.智能化数控加工中心

       为进一步发挥自动化设备与信息化管理系统的智能化组合优势，提升加工过程的效率与可控性，需采用先进的工业化设计理念，开发更加智能化的商用钣金数控加工系统。

       商用钣金数控加工系统以仓储系统为中心联动数控冲床、激光加工中心、折弯中心，可以实现商用钣金全流程的自动化加工生产，是行业领先的商用钣金生产加工模式，其配套的交互控制系统基于生产管理系统、信息化管理系统，通过物料信息自动存储、出入库系统对接数冲、激光自动套裁、离线编程折弯机自动配模、自动换模系统、生产自动排产系统等系统的交互集成，共同支撑起生产系统的信息化管理、数字化管理、快速生产切换以及生产与物料的立体化管理，实现从原材料到成品的全自动化生产和仓储，同时实现订单自动排产、离线编程、设备协同生产、过程数字化显示，通过实时的过程状态数字化自主管控，能够有效掌握生产完成情况，对于整个生产过程调配、控制具有十分显著的效果。智能化数控中心布局设计如图1所示。
       加工中心在整个生产过程全自动化的设计即决定了其应具备原材料及半成品的存储与运输，而原材料到设备和半成品到立库需由专门的运输装置实现，台车作为两者的运输装置，在系统交互过程中扮演了重要的角色。立体库与线体各加工模块的交互主要通过输送台车实现。当设备加工完上一个订单，则系统自动派发下个订单相关信息到操作台，同时该订单的半成品零件已完成下料码垛，立库控制系统接到MES系统给出的订单原材料信息，控制穿梭车取出相应库位的原材料送到立库对接口，台车感应器检测到库口有料，则给到信息到台车控制系统，台车接到指令完成接料动作，整个过程通过各系统的信号交互实现。

       可实现钣金智能化加工过程“智能排产→料库片料→数控冲孔、激光切割→立库半成品调度→数控折弯→成品零件”模式下的自动化加工生产。

       自动化加工中心具备以下创新性功能：

       ⑴一个流自动化，实现商用零件一个流智能化生产，减少转运、等待浪费，提高主机设备稼动率；

       ⑵自动化仓储运输，具备智能化料库的存储、运输、调配等功能；

       ⑶自动化生产功能，通过料库WMS对板料进行管理及按机台自动配送，配合数冲、激光机、数控折弯机等生产设备实现各工序间的自动化联动生产；

       ⑷单元自动化功能，实现激光、数冲零件的自动化分拣，实现折弯件的自动化折弯。

3.自动化焊接中心

       焊接工序作为产能瓶颈一直制约着商用空调钣金的生产效率，主要存在以下问题：

       ⑴员工技术要求高，必须取得相应的职业技能等级证书，熟悉设备参数，焊接操作稳定，准确识别图纸；

       ⑵作业环境差，焊接过程中存在高温、金属氧化挥发等情况，不利于长期连续作业；

       ⑶零件要求后处理，焊接完的零件往往要求对焊缝进行打磨抛光，密封件补焊要求更高。

       为实现焊接工序的自动化生产，减少后处理工序，自动化焊接中心的研究应用势在必行。自动化焊接中心如图2所示，是由焊接机器人、自动送丝系统、定位装夹系统、联合编程系统等集成的单独空间，多个焊接工位的设计可对品种差异大的零件进行分工位焊接，同时机器人与工作台的联合离线编程系统能够对实际生产进行模拟编程，实现程序的快速切换，准确稳定的自动焊接方式有望消除打磨等后处理工序。
       自动焊接对来料的尺寸精度要求高，而自动折边中心、机器人折边工作站将更有利于保障来料的一致性。当然，前端的设计优化才是最根本的解决途径，如电控柜的自锁设计、消除后处理工序的焊接加工，但往往多数零件的设计达不到完全消除焊接的后处理工序，因此在设计时应尽量考虑到自动化焊接的盲区，使零件更有利于自动化焊接。

4.信息化管理系统的应用

       信息化系统是管理者掌握车间实时生产经营状况并快速进行决策的有效手段。特别是客户对产品的质量、交期等要求越来越高的发展背景下，信息化系统的应用能够将工厂的生产进度与质量状况透明化，帮助管理者快速进行异常决策，甚至能替代决策过程直接指导车间进行生产调整，更有利于企业合理实施车间的阿米巴经营、组织的扁平化管理等，保障企业能够以最快的速度、设定的质量交付订单。

       4.1.MES车间信息化管理系统

       与家用空调钣金的生产相比，商用空调钣金的生产从计划、图文、生产、质量等各方面均复杂多变，投入了大量的生产辅助人员，管理者也为此耗费大量精力，因此更需要信息化管理手段的投入。而MES车间信息化管理系统集成了计划下达、生产流程指导、订单开工报工、质量管理、考勤绩效管理、实时看板等多个功能模块，产线实时看板如图3所示。MES车间信息化管理系统上游连接公司ERP订单，根据总装上线时间抓取计划明细，下游对接各机台电脑，由员工对各订单零件的生产情况进行开工、报工、完工操作，所有信息将在系统主页面进行集成显示，过程异常单独通知相应负责人。

       计划到生产主要包括以下功能：

       ⑴ERP订单导入和BOM物料清单展开，订单分两部分，一部分是总部商用钣金的订单，另一部分是配套车间的订单；

       ⑵BOM材料表展开后，得到信息包括物料的材质、厚度、物料编码、工艺路径、材料定额、工时定额、图纸完备情况等；

       ⑶生成每日计划订单对应的散件清单，提供给NC编程人员，NC编程人员返回NC程序与NC物料清单，对NC程序进行排程；

       ⑷产能分析，展示计划订单所有物料的原材料使用清单，按照工艺部的标准工时表计算，取定期内确认计划的各工序工时，形成该时段范围内的额定工作量，根据额定工作量确定设备产能分配计划；

       ⑸排产与报工，对冲床、激光机、折弯机排产到每台设备，对点焊、电焊、铆接设备排产到工作中心后由车间管理人员派发到每台设备，各工序进行报工，实现订单生产进度跟踪。

       4.2.智能化物流仓储系统

       物流转运是推动车间持续生产的动力，准确高效的物流方式一直都是制造业探求的重点方向之一。为保障车间的准确高效物料流转，除了精益化的布局规划设计、自动化的转运设备投入，智能化物流仓储系统应用也同样重要。

       4.2.1.云物流管理平台

       家用空调钣金生产大多由自动线完成，线体有固定的下料点，因此采用RGV车间循环物流的方式，只需监控各线体的生产与RGV的运行即可，物流管理系统相对简单。

       商用空调钣金加工存在9个以上工序转运，包括卷料吊运、开卷、分条、剪切、数冲、激光、折弯、点焊、铆接、电焊、打磨、扫描入库，工序之间断点多，加工工序不平衡未形成一个流，工序之间均以纸质订单明细形式传递信息，以电话和微信形式呼叫运输，运输信息从下达、执行到完工无法有效记录，通过云物流管理平台的开发应用将有效解决以上困境。云物流管理平台与车间MES系统进行实时信息交互，如图4所示，按照订单生产的工序流、设备流，精准地对多台AGV进行调度指挥，实现设备之间点对点的高效运输，各订单转运信息实时显示在所涉及的设备机台，生产人员能够第一时间掌握所要生产的零件信息，提前准备图纸、模具等生产辅助配套资料，真正做到指导推动生产。
       4.2.2.WCS仓储管理系统

       传统的仓储模式为平面库人工运维模式，该类以铁框架划分库位的仓储模式，需要大量的运维人员与机动叉车，物料的查找、分拣、齐套均需靠人工进行操作，出入库记录也完全使用纸质工单进行记录，很难做到信息化、智能化的管理，且空间利用率很低。

       智能化仓储系统由WCS仓储管理系统与自动化高架库组成，WCS仓储管理系统具备本立体库自身仓储信息，同时能够获取外协厂物料库存情况、物资中心物料库情况以及输送到喷涂车间、各总装车间的物料信息，对生产订单与库存进行扣减管理，同时按照总装上线时间对订单进行出库提示，保障安全库存的同时最大限度发挥车间产能。自动化高架库则依据WCS仓储管理系统提供的扫描信息，自动将物料运送到规定的库位进行仓储，而物料的出库同样是通过自动化穿梭车运送到指定出库平台。

5.结束语

       从商用空调钣金加工行业的发展来看，更高标准的自动化产线、智能化信息管理系统、柔性化物流仓储系统等智能制造相关软硬件的投入是未来的发展趋势，但企业的发展最终要回到利润与成本上来，在选择自动化的加工方式、信息化的管理系统时，要结合自身实际情况，循序渐进，充分利用自身优势，做到有条不紊，在保持企业稳定的前提下实现数字化智能化的转型升级。