1装备制造业发展形势

制造业是国民经济的物质基础、国家安全的重要保 障、国民经济高速增长的发动机及国家竞争力的主要体 现。回顾世界制造业的发展历史，在19世纪末初步形 成的制造业，主要生产方式是机械化加上电气化的批量 生产。20世纪上半叶，以机械技术和机电自动化技术为 基础的制造业的生产得到空前发展，以大批量生产为主 的机械制造业成为制造活动的主体。近30年来，制造 领域的需求和信息技术的进步，促使制造领域各种信息 技术的研究开发和应用都取得了巨大进步，彻底改变了 制造业的面貌。

从事装备制造业的上海三菱电梯有限公司是中国电 梯行业中一家国有控股中方管理的大型合资企业。秉承 “创造更和谐的生活空间”的理念，坚持“引进技术和 自主开发并举”的技术创新战略思想。经过27年的发展， 已成为国内规模最大的电梯企业之自1993年起， 上海三菱已连续21年实现主要经济指标在中国电梯行 业中名列前茅，产品的市场占有率在15%左右。其中与 时倶进地应用先进的制造技术，一如既往地重视产品的 质量和安全，有效提升产品零部件的加工效率，成为产 品优质化的重要因素。

近年来，装备制造技术已从物质形式的制造向信息 制造转变，产品知识信息的价值占比越来越高。这不但 反映在产品本身，而且体现在产品的整个生命周期。特 别是生产制造环节，随着信息技术的发展，出现了新的 制造理念和制造系统，如FMS、CIMS、敏捷制造和网络化制造等。这些技术从制造的现实出发，对制造过程中产生的数据进行数字化，并对它们进行加工处理，产 生相关信息，在制造系统中进行存储和交换，并直接应 用于生产过程的管理和控制I进一步可对信息进行分析 加工产生相关知识，使制造系统的“智能”得到显著提高。 通常，也把这种生产方式称为柔性的数字化制造。

2应用智能制造加工产品零件的一个典型案例

下面列举众多关键产品零件加工应用的中一个典型 案例，作为应用智能制造的体会，与大家分享。

电梯曳引机是电梯产品中极为重要的驱动部件，其 中提升曳引机转子零件的制造质量和效率是该部件的制 造关键之一。由于转子零件加工工序多、装夹次数多， 传统的加工方式不仅设备占用场地大、加工工序和物流 次数多，而且人力损耗严重，_直是加工过程的瓶颈。

为了攻克这一制造过程的瓶颈，上海三菱电梯技术 部门组织了项目团队，在技术中心开发平台的支撑下， 应用先进的信息技术，从加工工艺、装夹工装、切削手 段及物流方式等方面，完整地解析了转子零件在依据数 字化仿真、自动化制造等过程中的关键节点，从而试图 简化传统加工的工艺工序，提升加工效率，获得成本、 效率、质量和劳动强度等方面的全面优化，成为公司探 索现代智能制造方式的重要实践。

项目团队经过讨论、分析和策划，罗列了需要解决 的几个问题：(1)传统的加工方式不仅设备占用场地大、 装夹次数多，加工工序和物流次数多，而且人力损耗严 重。(2)传统的压板式车削夹具虽然能够控制加工变形，但是装夹和拆卸的时间均较长，效率较低。(3)为了提高 零件加工效率和切削质量，需采用高速切削，但由于刀 具损耗带来了成本问题。(4)转子零件重量大，起吊时间 较长，占用辅助工作时间比重较大。(5)由于产品零部件 品种较多，加工程序调整时间较长，不利于多品种的加 工需求。

通过项目团队分工合作，群策群力，克服了时间、 条件及技术上的困难。采用数字化的双主轴复合机床 和液压夹具为支撑，以计算机仿真技术为辅助，运用 RealNC软件，附加VNCK模块实现了双主轴复合机 床的数控仿真。通过仿真技术，快速地识别工艺方案中 的千涉问题.精确地分析出双通道NC程序的运行时间 不平衡问题，为工艺人员针对存在问题进行工艺和工序 改进提供了有利条件。这样大大减少了产品试制周期， 减少了原材料的投入成本，降低了设备风险。设计了合 理的液压式工装，在控制加工变形的同时又减少了装夹 时间，同时为机器人设计了合理的上下料抓手。基于 Saloman高速切削理论和转子零件产品特点(制动面外 形尺寸大)，找到了低转速下实现高线速度切削加工的 诀窍，设计了特殊的CBN材质和刀片结构(倒棱及前 角 选用了合适的物理涂层，使得刀具寿命大大提高， 切削表面粗糙度明显降低。实现了 800m/min线速度切 削加工转子制动面的稳定工艺，成功解决了薄壁制动面 加工变形和表面质量差等问题，不仅加工效率大大提高， 而且刀具成本得到了有效降低。以机器人自动上下料为 手段，基于PLC和工业机器人技术，设计了功能齐全和 安全防护完善的机器人自动上下料方案.三机(1个机器 人、2个机床 > 联动，在不停机的情况下实现产品测量 和刀具补偿。在时间递进结构上，机器人上下料与切削 加工呈现半串联半并联方式;切削加工与产品测量呈现 并联式方式，不仅总生产时间大大减少，而且人力劳动 强度也得到了明显降低。由此，实现了曳引机转子零件 高速切削加工的制造过程，曳引轮转子零件的单元化智 能制造组合圆满实现。

通过试验、试制及现场应用，完全符合当初的设计 要求。解决了公司在曳引机转子零件加工过程中面临的 场地紧缺、产能不够、产品质量不稳定、刀具成本高以 及人力劳动强度大等问题，其成果清晰地反映了智能制 造的真正意义。智能制造过程不仅仅是简单地依靠计算 机信息技术来提高效率，也不仅仅是简单地依靠工业机 器人来辅助加工，而是一个多学科的耦合过程，综合规 划布局和物流管理，应用先进工艺装备和切削加工技术、 CAD/CAM/CAPP/CAE计算机虚拟技术和工业机器 人自动化技术，结合并行工程和质量管理思想，在提高 产品加工质量和降低人力劳动强度的前提下，实现产品 的快速加工过程。

NC仿真技术的应用使得零件试制周期缩短了 一半， 高速切削技术的成功应用使得转子切削时间仅为原来的 44%,刀具成本下降32%,工业机器人自动化技术的应 用使得加工辅助时间大大降低，零件产出率提高到原来 的2.5倍，由此带来的设备投入节省则达数千万元。

试制过程中的原材料投入减少，意味着生产废料的 减少，符合现代“绿色制造”的含义;自动化程度的增 高使得人力劳动强度大大降低，符合现代化工厂以人为 本的特点;该项目倡导的思想和应用的工业技术方法在 盘类零件双面加工中具有广泛的推广效益，可为其他制 造企业类似机械零件的快速加工提供方法上的参考。

3结语

“工欲善其事.必先利其器”。上海三菱电梯在致力 于电梯技术及产品达到世界先进水平的同时，坚持通过 吸收和应用先进的制造技术来夯实制造能力的基础。上 海三菱电梯的制造技术的提升，从合资起共经历了3个 发展阶段。

第1阶段：从合资初到20世纪末，上海三菱电梯 全面提升制造装备水平，行业内率先实现了主关制造装 备数控化，为确保产品质量和产能应对打好了基础。

第2阶段：从1997年至2010年，上海三菱电梯在 原有的基础上，全面发展和提升制造技术的柔性化和自 动化，应用了包括钣金门板柔性加工线(门板FMS)、 加工中心柔性生产线(FMS)和曳引机装配流水线等柔性 生产单元，并在部分生产工序配备了工业机器人用于提 升生产自动化水平。

第3阶段：从2010年起，上海三菱电梯进_步加 大了自动化和智能制造的投入，特别是结合产品零件的 特点，发展具有一定智能的自动化装备系统，这些智能 制造技术装备的投入有力地提升上海三菱电梯的制造 能力，也为带动电梯行业技术能级提升做出了应有的贡 献。