轴承的智能制造和智能轴承！

智能化包括包括制造过程的智能化和产品的智能化二个范畴。对我们轴承行业来说，即包括轴承的智能制造和智能轴承二个范畴。智能化是当前政界和产业界的热门话题。笔者就这一话题谈一些个人看法，以期引起业内外人士的讨论。

一、智能制造

 

 

1.在轴承制造智能化问题上不能妄言，也不能妄为

不能妄言——不要用了几台工业机器人就说实现了智能化，不要用了几台功能强大一点的数控机床就说实现了智能化。智能制造有确切的定义，严格的界定：

 

智能制造是一个不断向深度与广度发展的过程，是基于新一代数字与网络信息技术，贯穿于用户、设计、工艺、生产、检测、管理、服务，及上下游企业等制造活动各个环节，具有信息深度自感知，智慧化自决策（多参数人工智能）、精确控制自执行等功能的可控并可远程控制的具有反馈功能的先进制造过程、系统与模式的总称。

 

不能妄为——智能制造不能一蹴而就，需要经历传统制造→数字化制造→网络化制造→智能化制造的发展。智能制造要“三不”：不要在落后的工艺基础上搞智能化；不要在落后的管理基础上搞智能化；不要没有数字化、网络化的基础就搞智能化。

 

 

工信部部长苗圩在一次会议上的报告中指出：“《中国制造2025》包括了对智能制造三个阶段的表述，首先是数字化，然后是网络化，最终达到智能化。应该说，世界范围内现有的企业和产品达到智能化水平的还很少。智能化的基础是数字化，首先要把产品、整个生产过程、管理等都要引入数字化，也就是信息化的手段，这是智能制造的基础。在此基础上，再把不同的装备和装备、装备和产品、装备和人之间建立通信的路径，最终实现网络化。在数字化和网络化都已经实现的基础上，才能谈到智能制造。”

 

2.智能制造发展的路径数字化—网络化—智能化

 

数字化

 

 

工业数字化的基本原理是把物理系统投射到数字世界进行优化，之后再用于物理系统，即把物理系统（工业与产品）利用虚拟仿真技术转换成数字模型，在数字世界进行优化设计、优化流程，直至找到最好的解决方案，然后运用到物理系统中去。

 

轴承制造的数字化要从以下三方面入手：

 

研发设计数字化——

 

通过模拟仿真，建立产品数字化模型，实现CAD（计算机辅助设计）/CAE（计算机辅助工程分析）/CAPP（计算机辅助工艺设计）/PDM（产品数据管理）等单项信息技术的应用和集成。

 

工厂装备数字化——

 

工厂装备应用深度融入数字化技术的数控系统、控制器（PLC）、伺服电机、电子标签（RFLD）等功能部件。

 

实现编程、操作、维护和管理的数字化。切削工艺及切削参数的自动优化。

 

整机操作自动装卡、自动对刀、自动切削。

 

具有主轴监控和温度补偿、运动部件的位置补偿和热补偿、加工件在机精度检测和补偿、刀具（磨具）磨损和破损在机监控和自动修正补偿等功能。

 

生产过程数字化——

 

应用具有人力资源管控、设备运行管控、生产工艺管控、进度计划管控、生产工单管控、物料供应管控、产品质量管控、工磨具管控和生产可视化等模块的MES系统（制造执行系统）。

 

运用这一系统，能够实时采集机床信息、掌握设备状态、进行设备效率分析、成本分析、质量分析、工单计划、生产趋势分析，适时控制、调整、预警，并可通过手机终端，访问车间管理信息。

 

 

网络化

 

 

建立企业资源计划管理系统（ERP）、产品全生命周期管理系统（PLM）、客户关系管理系统（CRM）、供应链管理系统（SCM）等，并实际运行，由单项信息技术的运用，发展到综合集成。进而发展到PDM—MES—PLM—ERP的高效协同与综合集成。

 

培育企业互联互通的生态体系。建立企业中央数据库，运用云技术、大数据技术，以数据流为核心，人、机器、产品互联互通，人人互联、人机互联、机物互联、机机互联，实现企业内部信息流、物流和资金流的集成，企业内部所有环节无缝对接。

 

企业组织结构由金字塔式转变为扁平化矩阵式。业务流程由串联转变为并联，去中间化，去中介化，畅通价值链，企业各个环节与用户和供应商实现信息实时同步、互联互通，以利于快速响应用户订单，整合用户碎片化需求。

 

通过以上整合，实现信息系统纵向、横向和端对端的集成，形成覆盖全产业链、产品全生命周期的网络化。

 

 

智能化

 

在数字化、网络化的基础上实现智能化。

 

——基于实体物理世界与虚拟网络世界融合的信息物理系统（Cyber-Physical System），人（机器人）、智能化设备、产品之间通过有线无线、宽带、移动、泛在的工业互联网（物联网）联系、链接在一起。

 

——贯穿于用户、设计、工艺、生产、检测、管理、服务，及上下游企业的制造活动的各个环节、产品全生命周期、全制造流程。

 

——具有信息深度自感知、智慧化自决策、精确控制自执行等功能。

 

——具有在大数据基础上的实时调整能力，实现高度灵活、柔性化生产和服务，大规模个性化定制。

 

3.轴承智能制造技术路线图

(1) 智能制造是《中国制造2025》的主攻方向

 

《中国制造2025》的核心内容为三个“一”——

 

一个目标：从制造业大国向制造业强国转变，最终实现制造业强国目标。

 

一条主线：以加快新一代信息技术与制造业深度融合（两化融合）为主线。

 

一个主攻方向：以推进智能制造为主攻方向。

(2) 国家对智能制造的政策支持

为了推动智能制造的发展，国家工信部和财政部通过组织实施智能制造项目，对智能制造的发展给予政策支持。

对于我们轴承行业的企业，宜实施“智能制造专项”中的“重点领域智能制造新模式应用项目”，并争取政策支持。

(3) 实施智能制造的几个要点

 

目标产品

 

智能制造应以《中国制造2025》提出的十大重点领域的配套轴承，特别是其中的高端轴承为目标产品。产品应具有知识产权归属明确的核心技术，产品技术参数和功能有重大突破，技术指标达到国内领先和国际先进水平。

 

联合体

 

要组建联合体实施智能制造新模式应用。核心智能制造装备用户、系统集成商、软件开发商、核心智能制造装备供应商等单位按照市场化原则组建成系统的产学研用一体化联合体，承担智能制造新模式推广应用任务。

 

核心智能装备

 

提高高智能制造所需“短板装备”创新应用水平，每个新模式应用项目中至少采用以下五大类中的8种以上核心智能制造装备的创新应用、核心智能制造装备包括高档数控机床与工业机器人、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备（国家工信部在智能制造项目申报指南中列出了上述五大类68种核心智能制造装备）。

 

二、智能轴承

 

 

1.智能轴承的定义

 

由经过改进的轴承本体及相关辅件、镶嵌在轴承体内或相关辅件内微型传感器、处理传输电路（专用芯片）、采集卡、信号处理与分析软件和轴承服役状态调控装置组成，可实现服役状态的自感知、自诊断、自适应的轴承系统。

 

智能轴承按其功能分为二大类，一大类为初始型智能轴承，具有服役状态自感知、自诊断功能；另一大类为全功能型轴承，不仅具有服役状态自感知、自诊断功能，而且具有自调控、自适应功能。

 

自感知——通过传感器检测轴承服役状态：旋转速度、加速度、角度位置，累计旋转转数，温度，振动、噪声，载荷，工作游隙，润滑状况，磨损程度等。

 

自诊断——对即将发生的故障诊断、预警，对已经发生的故障诊断、报警，对轴承剩余寿命预测。

 

自适应——根据轴承实时服役状态，通过调控装置，对轴承工作游隙、预紧力、润滑等服役状态进行调控、矫正，以适应主机的运行要求。

 

2.智能轴承的关键技术

 

(1) 传感器技术

 

传感器集成方式由外挂式发展为嵌入式。结构微型化，功能集成化，无线传输及低功耗。

(2) 嵌入式测试技术

 

运用嵌入式系统将所需的功能嵌入到产品、装置或大型系统中的计算机系统，使数据采集控制、分析处理功能迁移至传感器端，提高数据精度，降低数据传输量。

 

(3) 信号传输技术

 

将测试获取的数据或信息通过现场总线、有线网络、无线网络、专用网络、互联网，安全、可靠、稳定、高速率、低功耗地传输到服务器、用户端或云端。

 

(4) 自组网技术

 

基于轴承单元的智能化、无线化，实现信息互通，使得大范围内多个智能轴承的监测成为可能。

 

(5) 供能技术

 

热点效应、振动发电等能量捕获技术，光电耦合、电磁耦合、电磁谐波等无线供能技术，自发电技术等。

 

(6) 信号处理技术

 

研究针对不同工况、不同类型轴承的非线性信号处理方法、特征提取及选择方法，使采集到的数据经过处理变成有用信息。

 

(7) 状态智能评估技术

 

研究运行状态的评估指标、评估方法，建立评估模型，并能基于实时数据对评估模型进行实时修正。做到能对轴承故障，包括早期微弱故障进行远程、实时、智能的诊断、报警。并可对即将发生的故障进行预警。对剩余寿命进行预测。

 

(8) 状态调控技术

 

通过与轴承集成的调控装置，对轴承润滑、预紧力、工作游隙等服役状态进行实时调控，矫正服役状态，适应主机运行的需要。同时，对功能性故障进行自我维修，视情维修。

 

3.国内外智能轴承研发情况

 

国内——

 

·万向钱潮、新火炬、人本、重庆长江等企业研发生产的第三代轿车轮毂轴承单元集成了ABS传感器。

 

·重庆大学：轴承振动加速度、温度、转速检测。

 

·国防科技大学：振动加速度传感器。

 

·西安交大：轴承内圈温度、无线供电及无线传输传感器。

国外——

 

·NTN：伺服电机的速度控制和转动方向、轴承旋转角度检测。

 

·舍弗勒：铁路货车轴承温度、运转转数、转速、噪声检测。深沟球轴承转速及旋转方向检测。

 

·NSK：铁路货车轴承、电动机轴承、发电机轴承转速检测。

 

·SKF：汽车轴承、牵引电机轴承和深沟球轴承转速、加速度、旋转方向、角度位置检测。

 

·铁姆肯：汽车轮毂轴承转速检测。

 

4.智能轴承开发技术路线图

 

 

【优特轴承网】信息来源于中国轴承工业协会，力求安全及时、准确无误，目的在于传递更多信息，并不代表对其观点赞同或对其真实性负责。如本网转载信息涉及版权等问题，请及时与本网联系。电话：0576-82520888