柔性产线快速换产－板材智能激光切割岛

一、应用单位简介

山东拓能重机制造有限公司位于济南市平阴县，是专注于重型钢结构制造的企业，业务涵盖电站锅炉钢结构、核电钢结构、市政钢结构桥梁、新能源电站主结构、装配式建筑钢结构、起重设备等六大类。

二、业务诉求

钢结构构件装配连接板下料，传统人工作业存在排版号料、人工输图、火焰切割、划线钻孔、毛刺修磨、钢印砸制、异域吊运、毛边剔除、孔刺修磨、孔距/坡口精度超差等工序问题，存在周期长、效率低、质量不高等突出问题，不适用于连接板在规格、形状、数量等方面的多样化设计及构件生产流程布局、制作工艺需求，亟须引入自排版、自加工、自检测的人工智能技术，替代传统人工作业模式，实现连接板产线自动化、智能化，达到提质、增效、降本、控险的应用诉求。

三、案例概述

（一）建设内容

在原大族 G12025-H12000 型 20kW （δ≤30mm）光纤激光切割机基础上，搭建邦德 L3000-26—40000W 型 40kW 激光切割机（ δ≤ 60mm)，融合 MES 系统组成连接板激光智能柔性加工单元。除保障 H型钢梁撑数智化柔性生产线用连接板外，快速换线为其他构件连接板提供下料任务。

设备控制系统采用基于 EtherCAT 总线的控制系统，支持 G 代码（NC）、DXF、DWG、PLT 等多种文件格式，可对导入的图形进行预处理等工艺设置；控制系统支持变频穿孔、闪电穿孔、五级穿孔、起刀收刀工艺、除渣工艺、切割参数智能引导、余料排版、无痕微联、电容校平、振动抑制、加工自检等实用功能；控制系统自带套料功能，按同一规则设计运行套料软件和在线编程功能，有效融合MES平台，实现人工上料后自动识边、自主定位，依据MES生产指令进行切割工艺参数智能引导，自助完成坡口、割孔和板块/条切割加工以及标识、自检工作。

通过物联网中台构建数字化孪生生态，实现全天候预测性运维，基于设备运行参数进行多维度时序分析以实现设备预警； 同时，数字赋能驱动产品设备后续升级及功能优化。

 图 1 AI+场景解决方案架构示意图

 图 2 场景布局及终端显示

        （二）应用案例主要服务商

     大族激光智能装备集团有限公司、济南邦德激光股份有限公司、中电信数智科技有限公司

四、建设成效

该智能场景数智赋能增效明显，通过智能提取构件梁撑施工图、主杆件、连接板下料图形及材料信息数据，并下发至联网激光切割机设备操作平台，平台根据材料规格自动完成优化排料， 自动执行既定工艺完成工段作业任务；设备 MES 平台融合率达 100%，设备在线监控和数据传输、切割工艺参数的自动优化，降低了用工成本和质量风险，生产效率提升明显，同时也有助于质量问题、设备故障的提前预警以及高能耗设备节能减排管控和整体优化。 自投用以来，操作人员 3 人未增加，加工效率提升了 100%，产品不良品率降低 2%。