在傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線中，由于部分生產(chǎn)工序的特殊性，比如螺紋檢查、接箍取放、螺紋保護(hù)器擰接等，需要人工輔助生產(chǎn)，沒(méi)有達(dá)到全線自動(dòng)化。傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線也缺乏數(shù)字化平臺(tái)整合，各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要通過(guò)人工干涉錄入計(jì)算機(jī)，產(chǎn)品質(zhì)量追溯困難，尤其不能實(shí)現(xiàn)鋼管逐支跟蹤，客戶無(wú)法了解每支鋼管的真實(shí)品質(zhì)。
智能制造技術(shù)是世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢(shì)，管加工生產(chǎn)線智能化發(fā)展是鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。近年來(lái)工業(yè)協(xié)作機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)等新技術(shù)迅速興起并且日趨成熟，為鋼鐵企業(yè)發(fā)展智能化工廠提供了有力的技術(shù)支撐。中冶京誠(chéng)旗下北京京誠(chéng)瑞信長(zhǎng)材工程技術(shù)有限公司創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了智能化石油油套管加工生產(chǎn)系統(tǒng)，通過(guò)鋼管智能化識(shí)別跟蹤系統(tǒng)、接箍取放和螺紋保護(hù)器擰接智能裝備、智能化立體中轉(zhuǎn)庫(kù)等關(guān)鍵技術(shù)解決了傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)的一系列難題。
【關(guān)鍵技術(shù)1】智能跟蹤，穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)
鋼管智能化識(shí)別跟蹤系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)識(shí)識(shí)別裝置將識(shí)別出的鋼管身份碼信息傳送給油套管加工檢驗(yàn)單元，油套管加工檢驗(yàn)單元從二級(jí)服務(wù)器接收加工檢驗(yàn)參數(shù)并對(duì)鋼管進(jìn)行加工檢驗(yàn)，同時(shí)將鋼管的身份碼信息與實(shí)際加工檢驗(yàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)地上傳給二級(jí)服務(wù)器。二級(jí)服務(wù)器將鋼管的實(shí)際加工檢驗(yàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和原料信息編輯成與鋼管身份碼信息對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，上傳給大數(shù)據(jù)云服務(wù)器。該系統(tǒng)解決了產(chǎn)品質(zhì)量追溯問(wèn)題，讓客戶了解每支鋼管的真實(shí)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了鋼管質(zhì)量信息逐支跟蹤，與傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線相比，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
鋼管生產(chǎn)過(guò)程更加科學(xué)化和精細(xì)化；
使每支鋼管都能追溯到其在生產(chǎn)過(guò)程中的加工及檢測(cè)數(shù)據(jù)；
將鋼管生產(chǎn)中各個(gè)單體設(shè)備連成一個(gè)整體，形成一個(gè)車間級(jí)的信息管理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)收集到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上，便于長(zhǎng)期保存和查詢；
通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程各工序的統(tǒng)計(jì)分析，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率；
根據(jù)用戶要求生成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，有效減少管理者的統(tǒng)計(jì)工作量；
生產(chǎn)完一批鋼管后附上每支鋼管在產(chǎn)線上的過(guò)程信息，有效提高鋼管的品質(zhì)管理，消除客戶對(duì)生產(chǎn)和制造過(guò)程的疑慮。
圖1 鋼管智能化識(shí)別跟蹤系統(tǒng)UI界面示意
【關(guān)鍵技術(shù)2】智能裝備，減員增效
接箍取放和螺紋保護(hù)器擰接智能裝備，取代傳統(tǒng)的人工方式，采用工業(yè)協(xié)作機(jī)器人集成及控制技術(shù)，配以機(jī)器視覺(jué)和特殊研發(fā)夾具，來(lái)料鋼管經(jīng)過(guò)對(duì)齊后由步進(jìn)移鋼機(jī)移送到螺紋保護(hù)器擰接工位，機(jī)器人取料進(jìn)給系統(tǒng)在指定工位上取料后處于待機(jī)位，當(dāng)檢測(cè)到擰接工位有管后，螺紋保護(hù)器自動(dòng)擰接系統(tǒng)開(kāi)始擰接，直至擰接達(dá)到預(yù)設(shè)的扭矩值和距離為止，然后等待下一循環(huán)開(kāi)始。擰接的同時(shí)，扭矩檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定扭矩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)扭矩值判定接箍是否合格。該智能裝備與傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)方式相比，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
操作效率高，生產(chǎn)節(jié)奏快；
提高了擰緊質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了螺紋保護(hù)器擰接操控的準(zhǔn)確性；
減輕了員工勞動(dòng)強(qiáng)度并杜絕了工傷事故的出現(xiàn)，降低了用人成本。
圖2 工業(yè)協(xié)作機(jī)器人擰接螺紋保護(hù)器
【關(guān)鍵技術(shù)3】智能庫(kù)管，黑燈工廠
智能化立體中轉(zhuǎn)庫(kù)，是一套全自動(dòng)化的多巷道、多格層、多儲(chǔ)列、大排寬的密集型立體高架式存儲(chǔ)系統(tǒng)，是鋼管或其他長(zhǎng)材現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中儲(chǔ)存成品或半成品的周轉(zhuǎn)場(chǎng)所，不僅極大減少平面儲(chǔ)存所占的面積，而且可以采用高度機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的程序管理方法，自動(dòng)存取、堆垛、運(yùn)送、裝卸、入庫(kù)和出庫(kù)，周轉(zhuǎn)效率高。該智能化立體中轉(zhuǎn)庫(kù)與傳統(tǒng)鋼管堆垛倉(cāng)庫(kù)相比，具備以下優(yōu)點(diǎn)：
確保鋼管質(zhì)量：管層相互間不產(chǎn)生摩擦和碰撞，從而避免了鋼管表面的損傷；
占地面積小：采用高架式倉(cāng)庫(kù)來(lái)儲(chǔ)存管層，大大減少了占地面積，與傳統(tǒng)鋼管堆垛倉(cāng)庫(kù)相比，減少60%的占地面積；
勞動(dòng)人員少：自動(dòng)化操作管理，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，黑燈工廠；
實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的科學(xué)管理：料位的分配和選擇、運(yùn)送路徑和動(dòng)作均通過(guò)庫(kù)管程序優(yōu)化完成。
圖3 智能化立體中轉(zhuǎn)庫(kù)結(jié)構(gòu)圖
結(jié)語(yǔ)
智能制造技術(shù)已經(jīng)成為世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢(shì)，各大中型鋼鐵企業(yè)都已開(kāi)啟智能工廠的建設(shè)征程。鋼鐵企業(yè)用工勞動(dòng)力成本迅速攀升、產(chǎn)能過(guò)剩、競(jìng)爭(zhēng)激烈、客戶個(gè)性化需求日益增長(zhǎng)等因素，迫使各企業(yè)從低成本競(jìng)爭(zhēng)策略轉(zhuǎn)向建立差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。管加工生產(chǎn)線作為鋼管生產(chǎn)的最后一道工序，其產(chǎn)品品控和成品信息質(zhì)量追溯尤為重要。因此，管加工生產(chǎn)線智能化升級(jí)改造，是鋼鐵企業(yè)良性發(fā)展的必然選擇。
中冶京誠(chéng)智能化石油油套管加工生產(chǎn)系統(tǒng)，已在河北滄州達(dá)力普、江蘇常寶普萊森、中石油（天津）渤海裝備、以及江蘇靖江特鋼等多個(gè)項(xiàng)目成功應(yīng)用。傳統(tǒng)管加工生產(chǎn)線智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)后，可減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員40%以上，提高生產(chǎn)效率5%以上，提高產(chǎn)品合格率2%以上，節(jié)能40%以上，并通過(guò)鋼管逐支跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成品鋼管全流程信息和質(zhì)量追溯，切實(shí)解決了客戶需求，降本增效，推動(dòng)整個(gè)鋼管生產(chǎn)行業(yè)進(jìn)步。
