数字“试点”增加了磁盘生产-智能软件确保了复杂自动化解决方案的高可用性

系统集成商应尽可能是硬件和软件两方面的专家。特别是自动化的“软”方面变得更加重要，尤其是因为工业4.0。MTU航空发动机公司的一个具有挑战性的项目证明了这一点。飞机发动机制造商正在寻找合作伙伴来实施高度自动化的磁盘生产系统，并选择了Fastems，其多年的软件开发经验使其能够为设想的解决方案提供必要的智能。

铣床和车床连接在四个柔性制造系统中，由一个主系统和三个子系统组成。上面的图片显示了左边的一个子系统。(©MTU航空发动机公司)

MTU航空发动机公司叶片生产主管Walter s rth表示:“这个系统是独一无二的。”任何熟悉这一雄心勃勃的钛叶片高度自动化生产项目实施情况的人都肯定会同意。但重要的事情先做。

这家总部位于慕尼黑的公司在20世纪90年代中期开始生产饼干(见下文)。“当时，我们开始为欧洲战斗机开发发动机部件，然后在十多年的时间里，我们制造的产品包括TP400的部件，这是空客A400M军用运输机的发动机，” rth解释说。与普惠公司合作开发的用于空客A318的PW6000涡扇发动机，使MTU航空发动机公司开始为民用航空部门生产叶片。生产经理将这款发动机描述为“技术上的巨大飞跃”，因为它首次在大叶片风扇和压气机之间安装了齿轮装置，使这两个部件相互分离:“结果是噪音更低，最重要的是大大减少了煤油消耗。”

中央FMS有两台堆垛起重机，每小时可进行约75次运输(©MTU Aero Engines)

在有限的空间内产量增加了5倍

随着进入民用航空领域，齿轮传动涡轮风扇叶片的需求也在增加。“当时，我们的目标是每年为军用飞机发动机生产约600个叶片。然而，我们的预测告诉我们，我们需要将我们的生产能力提高到每年3000个左右，用于军事和民用部门——以及所有这些都在这个网站上，”沃尔特·斯斯报告说。

这意味着我们的选择受到可用空间的限制。计划在现场建造一个生产面积为5000平方米的大厅，其中包括为大量机械设备提供所需的空间。生产经理给出了预期的印象:“为了处理预测的产量，铣削中心必须每年运行约5000小时，铣削中心至少运行6000小时。除此之外，我们生产高度复杂的圆盘——其中一些需要40到100次操作才能完成——批量生产一个，否则交货时间会太长。目前一个光盘的平均交货时间是60天。这就是为什么我们需要高效的物流，集成在一个强大而智能的自动化解决方案中。”

智能MES是关键

然而，根据Walter s rth的说法，要找到一个合作伙伴来实施这样一个项目并不容易，在这个项目中，总共有24个铣削中心和铣削中心被连接在一个高度自动化的解决方案中。由于其规模和复杂性，大多数供应商立即拒绝了这个项目。最后，只有两家公司能够应对这些具有挑战性的需求。“最终我们选择了Fastems，因为除了硬件之外，该公司还提供自己的软件作为智能制造执行系统(市场经济地位)来控制整体解决方案。这是最终的决定性因素。”

该大厅的建设始于2012年。在规划建筑的同时，人们的注意力转向了自动化系统，这意味着大厅几乎与多层系统(美国职业足球大联盟)来连接机器。新的钛圆盘工厂早在2013年4月就开始生产。

Walter s rth, MTU航空发动机公司叶片生产总监(©MTU航空发动机公司)

4个MLS, 31台机器，一个系统

“我们自动化概念的关键特征之一是物料流的分离。我们不是在生产线上生产，而是可以把每一个待完成的工作分配到任何一台机器上。这也是为什么我们可以在如此狭小的空间内容纳机床，”Walter s rth解释道。

铣削和铣削的相互连接通过四个柔性制造系统进行，包括一个龙门装载机和三个美国职业足球大联盟从Fastems，分为一个主系统和三个子系统，共同形成一个系统解决方案。主干线长约90米，高8米。它是双面的，有15层(前面8层，后面7层)，总共有1031个托盘(机器和材料托盘)。它和2相连美国职业足球大联盟生产线，每条生产线配备12个米克朗HPM800UHD铣削中心。这样，每条生产线连接六台相对的机床。龙门装载机有7个Monforts UniCen 1000铣削中心。

每小时75次运输

Manfred s rth说:“主系统有两台堆垛起重机。毕竟，我们在一个小时内要在系统中进行大约75次运输，仅靠一台堆垛起重机是很难完成的。第二台起重机也可以作为备用，所以如果其中一台出现故障，并不意味着生产必须停止。”

在Mikron加工中心的两个子系统中，每一个子系统都有一台堆垛起重机从后面装卸机器，这样操作员就可以不受限制地进入前面的机器室。这一原则也适用于铣床车削中心，它是用龙门装载机装载的。

Monforts的七个车铣中心由龙门装载机(©MTU Aero Engines)和Portallader底盘(©MTU Aero Engines)操作。

效率的真正提高

根据生产经理的说法，单靠装卸意味着Monforts无法像铣削中心那样自主运行，因为工件需要长时间的加工时间在20到40小时之间。“然而，门式装载机的自动化给我们带来了效率的决定性提高。尽管加工时间非常短，只有20分钟到两个小时，但我们能够将这些机器的吞吐量提高4到5倍，”Walter s rth说，他强调了与高生产率需求相关的制造质量:“从技术的角度来看，就精度和可重复性而言，blice的生产是机床所能期望的最好的。然而，如果工件不能准确地安装，即使是最高精度的机器也没有任何用处。”这就是为什么主要美国职业足球大联盟拥有三个Fastems高精度安装站，设备可以安装在铣削和铣削中心的零点夹紧系统上。“设置站的精度与机床相当。这意味着避免了潜在的错误，甚至不能进入生产，”s rth说。

作为中枢神经系统的个体控制

的米—米26层年代软件(MMS)，这是专门适应叶片生产极其严格和特定的要求，作为整个自动化解决方案的神经系统。控制系统提前96小时计划整个生产，并且必须能够持续管理多达1500个工作岗位。换句话说，这可能是大约150,000个制造业务。如果截止日期被更改，那么MMS再次提前四天，实时重新安排整个制作。

主MLS配备了通往测试区域的大门。根据操作员的命令，MMS协调半成品或成品部件的运输以进行质量检查(©MTU Aero Engines)

所有手工过程也在控制之下

由于它还与ERP系统相连，控制系统不仅根据作业调度和优先级对自动化生产进行详细的计划和组织，而且还将所有手工生产过程置于控制之下。Walter s rth解释说:“当一个零件被取出用于手动任务，然后返回系统时，软件会跟踪它，并考虑到库存管理中的这些活动。”半成品或成品的质量检验就是一个很好的例子。为此，当操作员命令这样做时，MMS协调将试件运输到连接到主测量室的测量室美国职业足球大联盟以上生产系统通过中转站的方式实现。

对于生产计划，该软件还可以对所有资源进行完整的可用性检查。例如，它检查工件是否在系统中进行加工，并管理所有工具，包括它们的使用寿命，以及根据生产过程由MMS转移到各自机器的NC程序，”生产经理说，并描述了其他一些功能。

智能化“混沌”生产

通常，控制系统计划生产，以最大限度地利用机器来完成订单。在MTU航空发动机公司的非线性生产中，情况有所不同。“特定的工件只能在特定的机器上生产。控制系统也有这些信息，因此它可以根据所描述的资源将这些组件直接分配给正确的机器，作为高效混沌生产策略的一部分。这个和所有其他工件的整个物流都是全自动的。”

生产几乎24小时不间断

出于这个原因，你不会在blisk生产厂找到任何叉车或类似的运输车辆。货物通过大厅外墙的大门接收，原材料在装有RFID芯片的容器中直接转移到大厅的传送带上。“由于芯片上的ID是由阅读器自动扫描的，并且始终与SAP订单有状态链接，因此系统知道特定订单的材料何时到达我们的生产现场。从这一刻起，MMS开始规划和库存管理，”Walter s rth说，他对整个解决方案做出了积极的总结，并已经开始展望未来:“我们每周生产六天，三班倒。在周日和公众假期，我们在米克朗斯上另外三班完全无人值守。但我们还没有达到产能利用率的极限。目前，军事和民用航空部门的预测已经上升到约7000次。这意味着，未来我们将把军用硬盘的生产外包出去，只使用我们的自动化系统为民用航空部门生产零部件。这家工厂每年能生产大约4000个薄脆饼。”

Blisk -刀片集成磁盘

圆盘(叶片集成圆盘)是航空发动机压气机的单片转子级。镍晶片和钛晶片是有区别的，镍晶片是用电化学工艺生产的，钛晶片都是用机械加工生产的。简单来说，现代涡扇发动机基本上由低压和高压压气机以及燃烧室组成。在压气机级前面还有一个大叶片的风扇。这是由一个低压压气机通过轴驱动，加速空气从前部流入，大约十分之一的空气进入核心发动机。剩下的十分之九提供推力。在齿轮风扇发动机中，压气机通过齿轮装置与风扇分离。这意味着风扇可以比低压涡轮运行得慢，从而降低噪音排放和燃料消耗。

(发表于《WB Werkstatt + Betrieb》2017年5月期)