智能制造工艺三大智能制造工艺背后的「利器」|智慧城市|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

三大智能制造工艺背后的「利器」

“数字化转型是一项长期艰巨的任务,多数企业需要3-5年甚至更长时间才能取得显著成果。”

传统企业数智化转型，道阻且长。

如今，在传统产业数字化转型的道路上，涌现出了包括5G、大数据、边缘计算及人工智能等新一代信息技术，新技术的出现可谓给传统产业注入了新的能量。

5G成为传统企业转型最重要的应用场景；大数据技术提供了数据收集、分析以及治理等服务；在数据爆炸式增长的条件下，边缘计算弥补了云计算的不足，提供数据实时处理分析的能力...

如果说，5G、大数据等技术让企业越来越数字化，那么AI就是企业智能化转型的最佳利器。

图源：《中国人工智能软件及应用市场半年度研究报告(2019H2)》

据IDC发布的《中国人工智能软件及应用市场半年度研究报告(2019H2)》报告显示，到2024年，中国人工智能市场规模将达到127.5亿美金，2018-2024年复合增长率达39.0%。

这就预示着，AI不但是新基建的最强驱动力，也将成为工业数智化转型的下一个风口。

那么，如何将AI技术更好地应用到工业制造中，是眼下急需解决的问题。

成立于2003年的深圳市汇川技术股份有限公司（以下简称“汇川技术”），在工业自动化控制和驱动技术方面具有丰富经验。数字化转型的背景下，汇川技术深度了解各行各业在智能升级中的需求，致力于为当前制造业提供智能化、定制化的解决方案。

同时，在这一过程也得到了英特尔在技术、生态等方面的强大支撑，二者合力在工业场景落地中不断布局、突破。

英特尔中国战略合作与创新业务部董事总经理、英特尔创新加速器总负责人李德胜曾表示，AI发展的三要素分别是算力、数据、算法。5G能够帮助AI更好地获取数据、处理数据，以及传输数据，让AI发挥出更大的价值。同时，5G+AI可以拓展出很多新的应用领域，AI 让网络和边缘更智能，5G 和边缘让 AI 无处不在，5G 和 AI 让边缘解锁新机遇。

足以证明，英特尔对AI技术的重视。同时，英特尔也身体力行，在加速智能应用落地方面有很多规划与实践，充分发挥了赋能、融合作用，联合了各类客户及合作伙伴助推各行各业在智能方面的应用落地。

目前，汇川技术作为英特尔重要的合作伙伴之一，已经实现了AI在医疗、新能源汽车、装备制造等多个领域的赋能并且还在不端延伸。

那么，汇川技术又是如何应用英特尔的技术实现工业赋能的呢？下面就让我们通过三个小故事来了解汇川技术的智能制造经。

软硬兼施：智能灯检机更快、更准

对于中国乃至全球来讲，新冠疫情一直是焦点话题。在全球新冠疫情步入常态化的背景下，新冠疫苗的研发成为全球人民持续关注的焦点。据预测，疫苗的生产要满足每年 4-5 亿人的接种需求，年产量需达到 8-10 亿支。

在此背景下，为了更大限度提升疫苗的生产速度和质量，汇川技术研发了智能灯检机一站式解决方案。

众所周知，灯检机的工作流程分为进瓶、外观检测、旋瓶、旋瓶急停、内容检测以及分类出瓶六个步骤。从疫苗的生产、检测、分类、灌装等环节，灯检机一直参与其中，无疑成为了掌控疫苗生产速度和质量的重要武器。

在汇川技术看来，为了适应疫苗生产现状，灯检机一定要具备更快更准的检测速度，即实现灯检机运动控制系统和视觉系统的快速反应和高度协同，意味着从旋瓶电机启动到摆臂到位、再到图像获取、实施机器视觉检测的全流程必须控制在毫秒级。

未来，灯检机也将被贴上智能化的标 签。

雷锋网注意到，在运动控制系统方面，汇川技术的智能灯检机一站式解决方案，结合了英特尔® 赛扬™ 处理器提供的计算处理能力，以及工业边缘控制平台打造了 AC801 高性能智能机械控制器。

此外，为了实现更快更准的诉求，在视觉检测流程中，汇川技术搭建了高效的视觉处理平台——KINOVISION (麒麟) 视觉控制器。

该平台不仅具有超强算力的英特尔处理器，还融入了英特尔OpenVINO™ 工具套件，除了对传统 OpenCV、OpenCL™ 图像处理库的指令集进行了全方位优化外，还融合了优化视觉库以及英特尔® Media SDK 等组件，并通过内置英特尔® 深度学习部署工具来有效提升推理速度，为灯检机整体解决方案提供了高效、可靠的异物检测能力。

据雷锋网了解，通过KINOVISION (麒麟) 视觉控制器的搭建，能在边缘侧对被检物图像进行实时推理运算，获得精确、高效的检测结果，并根据疫苗等药剂的质量状况实施快速分类，能很大程度上实现灯检系统各模块的快速响应和协同。

汇川技术解释道，在英特尔软硬件产品的支持下，智能灯检机一站式解决方案，实现了更快的检测效率、更好的运行稳定性以及更高的检测质量。

圆刀模切机：更快、更准、更稳

随着移动互联网的快速发展、硬件技术的成熟和消费者认知度的提升，电子产品朝着智能化方向不断发展，新的智能终端产品也是层出不穷。

同时，新的消费电子产品的出现也将对功能性器件的体积、质量等方面提出更高的要求，要想满足其在稳定性、安全性方面的需求，就必须保证电子功能器件的质量。因此，提升其重要加工设备——圆刀模切机的技术水平已成为共识。

在汇川技术看来，一般电子配件产品需要多次的模切、贴合、剥离，加之多台贴合机与模切机共同配合才能完成。

在电子产品的迭代更新下，显然，圆刀模切机在张力控制、模切精度以及工艺组合上已不能满足电子产品对功能器件的要求，圆刀模切机革新被提上日程。

“快、准、稳”是未来圆刀模切机发展的三大关键要素。

汇川技术认为，要达到这三点要求，一方面控制系统要具备多轴同步运动控制、准确定位与追标、高响应速度以及实时控制等能力；另一方面，需要实现对产线的实时监控和智能检测，能够对不良品自动标识。

基于此，高效、精准且可靠的圆刀模切机解决方案应运而生。

在汇川技术看来，提高模切机控制系统的计算处理能力是重中之重。

于是，圆刀模切机解决方案使用的 AC800系列智能机械控制器，就配备了计算处理能力优异的英特尔® 酷睿™ i5处理器。

汇川技术认为，结合英特尔® 睿频加速技术，能有效提升圆刀模切机的响应速度，同时还能以良好的功耗和稳定性适用于环境复杂的产线环境。

另外，英特尔® 工业边缘控制平台也为该方案赋能，将实时计算和控制能力有效串接，为AC800 系列高性能控制系统提供了虚拟化、标准化工业协议、实时计算、信息安全等一系列子模块，使方案实现边缘侧的负载整合，帮助用户增强系统响应以及降低运维难度。

经雷锋网观察发现，与智能灯检一站式解决方案相同的是，圆刀模切机方案中的KINOVISION (麒麟) 视觉控制平台，同样融入了英特尔 OpenVINO™ 工具套件。

汇川技术表示，基于英特尔软硬件产品和技术的结合，圆刀模切解决方案很大程度上解决了电子产品功能性材料器件模切过程中的技术难点问题，显著提升了设备的生产效率、稳定性和加工精度，保障了模切机高效、可靠的运转。

三足鼎立，抢占锂电智能的制高点

近年来，随着汽车行业产业结构的调整，新能源汽车的使用量逐年递增，这种新能源汽车的出现，大大减少了传统汽车的碳排放量，有效实现了绿色化出行。

锂电池因其容量高、安全性强以及绿色环保受到了各大汽车生产商的青睐。据相关数据显示，2020年锂电池产量增长至188.45亿只，同比增长19.86%，截至2021年第一季度我国锂离子电池产量为47.9亿只，同比增长76.29%。

在市场需求量不断增加的情况下，为了保障锂电池的供应数量和质量，许多生产企业将锂电池生产与工业智能化技术相结合，运用于工序自动化、产线自动化以及整体数字化工厂，使得先进的智能化制造设备和生产技术正成为高品质、高效率锂电池生产的重要保障。

其实，瀚川智能早就认识到了锂电智能化的重要性。

瀚川副总经理陈雄斌曾表示，目前，锂电池制造行业中，设备资产投入巨大；设备自动化程度虽然很高，但关键工艺设备同质化导致无法明显的拉开和同行之间的差距；各制程段数据未连通，形成数据孤岛等。为解决这些问题，锂电头部企业选择锂电生产融合工业智能化技术的方式，实现企业多维度提升，锂电制造逐步智能化已成为新趋势。

由此可见，任何制造行业都在围绕智能作文章。

众所周知，锂电池制造工艺流程包括匀浆、涂布、模切、叠片、绕卷、化成、分容等多道工序。

以化成工序为例，由于装配后的锂电池并不具备放电能力，需要通过化成环节来进行初始化，在这一环节中，在电池负极表面形成的固体电解质相界膜（SEI膜），这层模在锂电池制造环节中起着关键性的作用，其表层的厚度会直接影响锂电池的自放性、循环寿命，安全性以及稳定性。

换言之，高质量锂电池的生产，必须保证SEI膜的均匀稳定。

在汇川技术看来，SEI膜的均匀稳定其实很难实现。

首先，在实际生产中，企业通常采用阶梯式充放电的方法来生成SEI膜，但每个阶梯由于所用材料和具体工艺的差异，对充放电电流、电压，以及搁置时间有着不同的要求。同时，在生产过程中，需要对温度和压力情况进行准确监测和控制，以减小压合力波动带来的影响，保证产品的质量与一致性。

不难看出，锂电池的质量取决于SEI膜的稳定性，而SEI膜的稳定取决于设备控制系统，这就需要采用具备数据采集分析、智能决策以及操作控制等功能的智能化控制技术来赋能设备控制系统。

虽然，现在整个行业都在说人工智能是万能的，但在陈雄斌看来，实现智能制造，锂电企业面临着另一个难题：缺乏数字化、智能化制造整体规划。

在这些问题的困扰下，由瀚川智能联合英特尔和汇川技术共同研发的智能化锂电池化成分容解决方案的出现满足了智能化方案对平台性能不断提升的需求。

首先，为确保锂电池化成环节中 SEI 膜的生成质量，瀚川智能构建了瀚川智能化成分容一体机，一方面，通过加入模拟量模块，收集来自温度、压力传感器的大量数据，同时采用多点压力监控的方式，精确控制生产过程中的压力，减压合力波动；另一方面，在阶梯式充放电过程中，对不同阶段所需的电流和电压予以精确控制，确保了锂电池在化成、分容等生产阶段保持一致性。

其次，基于锂电池制造对设备控制器以及控制平台提出的算力处理要求，瀚川智能引入了汇川技术打造的 AC800 系列高性能智能机械控制器。

在锂电池化成环节阶梯式充放电过程中，需要系统实时根据生产情况的变化对电流、电压等参数进行计算并调整，基于这一特殊工艺的考虑，利用英特尔® 酷睿™ i5 处理器为精密而复杂的 SEI 膜生成过程提供了强大的算力支撑。

其后，这些实时计算和控制能力又通过英特尔工业边缘控制平台有效串接起来，为汇川 AC800 系列控制器提供了虚拟化、实时计算及信息安全等一系列子模块。

通过英特尔软硬件技术结合为整个解决方案提供了强大的带轴和算力，使其能够替代传统产线中基于可编程逻辑控制器、人机接口等一系列单功能控制器，从而实现边缘侧工作负载的高效整合。

据调研数据显示，在英特尔工业边缘控制实时计算模块支持下，总线周期可达 1ms，并支持 EtherCAT 总线一网到底，生产效率可提升15%。

凭借自身技术的优势以及英特尔，汇川技术的软硬件支持，锂电池化成分容解决方案已在实际部署应用中取得了显著成效，形成三足鼎立之势，试图抢占锂电智能的制高点。

写在最后

数智化已然成为各行各业发展的主要方向。传统企业数智化转型是一个由点到线，由线及面的过程，从目前来看，传统企业的数智化转型才刚刚开始，未来，AI技术的优势将持续显现。

金属加工工艺大全，26种金属成型工艺动图，告诉你26个加工原理

压铸（注意压铸不是压力铸造的简称）是一种金属铸造工艺，其特点是利用模具腔对融化的金属施加高压。模具通常是用强度更高的合金加工而成的，这个过程有些类似注塑成型。

砂模铸造 就是用砂子制造铸模。砂模铸造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模样)，然后在模样周末填满砂子，开箱取出模样以后砂子形成铸模。

为了在浇铸金属之前取出模型，铸模应做成两个或更多个部分;在铸模制作过程中，必须留出向铸模内浇铸金属的孔和排气孔，合成浇注系统。铸模浇注金属液体以后保持适当时间，一直到金属凝固。取出零件后，铸模被毁，因此必须为每个铸造件制作新铸模。

熔模铸造 又称失蜡铸造，包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。泥模晾干后，在焙烧成陶模。一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入金属熔液，冷却后，所需的零件就制成了。

模锻是在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。根据设备不同，模锻分为锤上模锻，曲柄压力机模锻，平锻机模锻，摩擦压力机模锻等。辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。它是成形轧制(纵轧)的一种特殊形式。

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。

通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

轧制又称压延，指的是将金属锭通过一对滚轮来为之赋形的过程。如果压延时，金属的温度超过其再结晶温度，那么这个过程被称为“热轧”，否则称为“冷轧”。压延是金属加工中最常用的手段。

压力铸造 的实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型(压铸模具)型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。

低压铸造 在低压气体作用下使液态金属充填铸型并凝固成铸件的铸造方法。低压铸造最初主要用于铝合金铸件的生产，以后进一步扩展用途，生产熔点高的铜铸件、铁铸件和钢铸件。

离心铸造 是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。离心铸造所用的铸型，根据铸件形状、尺寸和生产批量不同，可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。

消失模铸造 是把与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。

挤压铸造 又称液态模锻，是使熔融态金属或半固态合金，直接注入敞口模具中，随后闭合模具，以产生充填流动，到达制件外部形状，接着施以高压，使已凝固的金属（外壳）产生塑性变形，未凝固金属承受等静压，同时发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法，以上为直接挤压铸造；还有间接挤压铸造指将熔融态金属或半固态合金通过冲头注入密闭的模具型腔内，并施以高压，使之在压力下结晶凝固成型，最后获得制件或毛坯的方法。

连续铸造 是利用贯通的结晶器在一端连续地浇入液态金属，从另一端连续地拔出成型材料的铸造方法。

拉拔是用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。由于拉拔多在冷态下进行，因此也叫冷拔或冷拉。

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。

金属注射成形 (Metal Injection Molding，简称MIM)是一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术，众所周知，塑料注射成形技术低廉的价格生产各种复杂形状的制品，但塑料制品强度不高，为了改善其性能，可以在塑料中添加金属或陶瓷粉末以得到强度较高、耐磨性好的制品。近年来，这一想法已发展演变为最大限度地提高固体粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化。这种新的粉末冶金成形方法称为金属注射成形。

车削加工 是指车床加工是机械加工的一部份。车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床加工。车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。

车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。 车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。

铣削加工 铣削是将毛坯固定，用高速旋转的铣刀在毛坯上走刀，切出需要的形状和特征。传统铣削较多地用于铣轮廓和槽等简单外形/特征。数控铣床可以进行复杂外形和特征的加工。铣镗加工中心可进行三轴或多轴铣镗加工，用于加工，模具，检具，胎具，薄壁复杂曲面，人工假体，叶片等。在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。

刨削加工 是用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。刨削加工的精度为IT9~IT7，表面粗糙度Ra为6.3~1.6um。

磨削加工 磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方法。磨削加工是应用较为广泛的切削加工方法之一。

选择性激光熔融 在一个铺满金属粉末的槽内，计算机控制着一束大功率的二氧化碳激光选择性地扫过金属粉末表面。在激光所到之处，表层的金属粉末完全熔融结合在一起，而没有照到的地方依然保持着粉末状态。整个过程都需要在一个充满惰性气体的密封舱内进行。

选择性激光烧结 是SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平;激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。