一、挖掘機用油缸的市場現(xiàn)狀

液壓挖掘機是全球工程機械公認的第一大機種，目前，中國挖掘機已成為中國工程機械行業(yè)增長最快的機種，具有舉足輕重的地位。近幾年，隨著國家經(jīng)濟建設(shè)駛?cè)肟燔嚨溃�液壓挖掘機實現(xiàn)井噴式增長。預(yù)計2011-2015年期間，在國家利好政策助推下，中國挖掘機市場將逐步形成一股影響全局的力量。

挖掘機專用液壓油缸是挖掘機核心部件之一，通常一臺挖掘機上需要四只液壓油缸，包括斗杠缸、動臂缸、鏟斗缸和推斗缸。挖掘機行業(yè)的高速成長，帶來了挖掘機專用液壓油缸行業(yè)的快速增長。

大型工程機械廠商通常都有自己的液壓件工廠，制造其所需的液壓元器件。但由于挖掘機對液壓油缸的技術(shù)要求很高，目前我國挖掘機專用液壓油缸仍主要依靠專業(yè)企業(yè)來供應(yīng)，且大部分依靠以日本KYB、韓國東洋機電和小松液壓等為主的國外品牌。

二、上海三一精機承接油缸數(shù)字化智能工廠交鑰匙工程項目

為滿足不斷升級的市場需求，開發(fā)自主創(chuàng)新產(chǎn)品，上海三一精機有限公司開啟了一項交鑰匙工程，承接了三一集團油缸數(shù)字化智能工廠的系統(tǒng)集成技術(shù)輸出項目。該公司是由三一集團投資創(chuàng)建的，總部位于上海川沙產(chǎn)業(yè)園，擁有昆山、無錫兩大生產(chǎn)制造基地。主要從事精密機床的研發(fā)、制造和銷售，產(chǎn)品包括金切機床、成型機床、集成技術(shù)、功能部件等四大類。秉承“品質(zhì)改變世界”的企業(yè)使命，三一精機致力于為中國貢獻一個世界級機床品牌。

1.項目簡介

油缸數(shù)字化智能工廠主要包括活塞桿生產(chǎn)線、缸筒生產(chǎn)線及裝配線等，涵蓋了車、銑、磨、拋光、熱處理、焊接、電鍍、刮輥、清洗、裝配、打碼讀碼、涂裝等各類設(shè)備，另配有車間集中排屑、集中冷卻、自動化物流、企業(yè)信息化系統(tǒng)、工廠信息化系統(tǒng)、車間MCIS(制造控制信息)系統(tǒng)等。智能工廠的基礎(chǔ)構(gòu)成為數(shù)控機床和自動化物流設(shè)備。根據(jù)需求，采用國際上先進的工藝方法和合理的規(guī)劃，將具有編程功能和遠程數(shù)據(jù)接收功能的CNC設(shè)備和PLC設(shè)備，配上集中排屑、集中冷卻、自動化物流、車間總控系統(tǒng)等單元，打破單機加工和人工物流轉(zhuǎn)運的方式，從而實現(xiàn)生產(chǎn)線自動化、智能化和柔性化要求。

智能工廠的實現(xiàn)除了設(shè)備等硬件要求外，還需要數(shù)字化工廠、虛擬樣機等軟件的支撐。其上層神經(jīng)系統(tǒng)為車間的主控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過MCIS系統(tǒng)，與生產(chǎn)線上設(shè)備進行信息交互和控制，從生產(chǎn)訂單管理、物流管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、刀具管理、異常監(jiān)控管理等方面實現(xiàn)信息化管理，最終實現(xiàn)工廠的智能化生產(chǎn)。

2. 項目特點及先進性

目前生產(chǎn)線所用工藝為國內(nèi)外較先進的加工方式，關(guān)鍵工序突破了傳統(tǒng)加工方法，這也是生產(chǎn)線的亮點所在。如：活塞桿耳環(huán)焊接采用摩擦焊接方式，不僅大大提高生產(chǎn)效率，而且焊接質(zhì)量遠高于傳統(tǒng)的環(huán)縫焊接方式；缸筒法蘭焊接采用了機器人焊接，加工效率提高的同時，焊接質(zhì)量同樣也得到了提升；電鍍采用全自動電鍍線，零件的電鍍質(zhì)量遠遠高于傳統(tǒng)人工電鍍方式；清洗機采用先進的碳氫方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水洗方式，不僅提高了零件的表面清潔度。而且碳氫清洗液可循環(huán)使用，避免水資源浪費對環(huán)境造成影響；裝配線采用自動以及半自動化設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工裝配，提高裝配質(zhì)量的同時，大大的減少了人工操作時間以及人工帶來的不確定性。

所用機床要配備高精度光柵尺，整機采用全閉環(huán)控制。切削類機床具備功能互鎖，實現(xiàn)三軸聯(lián)動和插補。機床采用先進數(shù)控系統(tǒng)，提供遠程控制軟件和網(wǎng)絡(luò)版DNC軟件，以實現(xiàn)對機床的遠程控制、診斷和數(shù)據(jù)傳輸。配有刀具管理中心，并備有自動對刀功能。各類設(shè)備均具有行程范圍控制、軟極限保護、行程保護、UPS斷電保護、力矩過載保護等多重保護功能。制造單元具有多種保護功能互鎖，確保操作人員的人身安全。應(yīng)用智能化控制和伺服變頻系統(tǒng)，降低能耗。

主控網(wǎng)絡(luò)是通過MCIS系統(tǒng)相結(jié)合的生產(chǎn)線CNC設(shè)備和PLC設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控信息平臺。具有以下特點：(1)系統(tǒng)設(shè)計確保先進性和現(xiàn)代化；(2)系統(tǒng)架構(gòu)具有開放性和可擴展性；(3)業(yè)務(wù)流程整合ERP、MES等各信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)上傳下達，共同滿足生產(chǎn)需要；(4)從軟硬件架構(gòu)和數(shù)據(jù)上確保系統(tǒng)的高可用性；(5) 生產(chǎn)流程盡可能自動執(zhí)行，操作方便；(6)生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)置用戶權(quán)限，防止未授權(quán)的系統(tǒng)操作。

數(shù)字化工廠通過虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對生產(chǎn)工程的各個環(huán)節(jié)，在操作步驟，生產(chǎn)單元、生產(chǎn)線、工廠等不同層次進行設(shè)計、仿真、分析和優(yōu)化。它以工藝規(guī)劃和生產(chǎn)線規(guī)劃為核心，研究如何組織生產(chǎn)的問題，實現(xiàn)產(chǎn)品工藝規(guī)劃、生產(chǎn)線靜態(tài)規(guī)劃、車間物流仿真和優(yōu)化等，達到縮短工廠建設(shè)周期、降低建設(shè)成本、優(yōu)化工藝布局和優(yōu)化物流方案的目的。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)包括ERP和MES系統(tǒng)。其充分利用信息化技術(shù)，從生產(chǎn)計劃下達、物料配送、生產(chǎn)節(jié)拍、完工確認、標準作業(yè)指導(dǎo)、質(zhì)量管理、關(guān)重件條碼采集等多個維度進行管控，并通過網(wǎng)絡(luò)實時將現(xiàn)場信息及時準確地傳達到生產(chǎn)管理者與決策者。如圖所示。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)流程圖

3.社會和經(jīng)濟效益

該項目完成投入生產(chǎn)后產(chǎn)能預(yù)計可達到每年32萬支油缸，約占30%市場份額。將產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟效益。

首先，從經(jīng)濟效益上，將提高中國挖掘機液壓油缸生產(chǎn)水平和自動化程度；降低對國外技術(shù)依賴程度，減少進口產(chǎn)品及技術(shù)投資費用；提高油缸和挖機自主品牌附加值以及產(chǎn)品國際競爭力；實現(xiàn)中國自產(chǎn)挖機油缸外銷零的突破；促進上下游相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。