1 前言

目前陽極氧化處理工藝生產(chǎn)的鋁型材產(chǎn)品約占一半的建筑鋁型材市場。如何把現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用到氧化生產(chǎn)線上，以提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)節(jié)能減排是近年來眾多鋁加工企業(yè)關(guān)注的問題?，F(xiàn)代的鋁型材氧化生產(chǎn)線上，信息化技術(shù)的運(yùn)用程度各有不同，許多公司都進(jìn)行了信息化的研究?？傮w來說，這些研究和實(shí)施都是局部的。這樣的局部的信息系統(tǒng)就如同一個(gè)個(gè)信息孤島，相互之間的聯(lián)接靠人工輸入，很容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，導(dǎo)致生產(chǎn)效率的下降；多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)對(duì)工序的控制用的是有線傳輸，布線要求高，增加了成本投入。據(jù)研究表明，應(yīng)用信息技術(shù)可使工業(yè)生產(chǎn)效率提高10%，并使排放和污染降低25%。因此，信息化應(yīng)用是鋁加工行業(yè)能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。本文簡要介紹了信息融合、無線控制與自動(dòng)包裝等現(xiàn)代化信息技術(shù)在立式氧化生產(chǎn)線上的應(yīng)用。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 總體思路

陽極氧化是鋁型材處理最常用的方法，因此，針對(duì)本工序開展信息化與工業(yè)化融合以促進(jìn)節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效率具有很好的示范作用。下圖對(duì)實(shí)施全自動(dòng)化技術(shù)后的立式氧化線與原立式氧化線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。

（a）原氧化線結(jié)構(gòu)                 （b）全自動(dòng)化氧化線結(jié)構(gòu)

圖1 全自動(dòng)鋁型材氧化生產(chǎn)線與傳統(tǒng)氧化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)對(duì)比

2.2主要特點(diǎn)

由圖1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比圖可以看到，本自動(dòng)化系統(tǒng)的信息技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新主要有以下四個(gè)主要部分：

（1）系統(tǒng)融合

ERP系統(tǒng)傳遞所要生產(chǎn)批次料的相關(guān)數(shù)據(jù)，如顏色、膜厚、長度和外周長等。而氧化線生產(chǎn)控制系統(tǒng)包括了處理工序的程序、時(shí)間等數(shù)據(jù)。以往，這兩個(gè)系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，中間的傳遞由工人根據(jù)ERP的數(shù)據(jù)人工輸入進(jìn)中控電腦中。我們通過信息技術(shù)改造將原有的兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行了融合。運(yùn)用GATEWARE公司推出的編譯軟件將ERP系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編譯成中控電腦可以識(shí)別的十六進(jìn)制碼的形式，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)接和資源共享。

（2）信息反饋和記錄

中控電腦接收到上排ERP系統(tǒng)的相關(guān)信息后，即刻又將收到的信息反饋給上排的ERP，形成一個(gè)循環(huán)，以確保信息傳遞的準(zhǔn)確性。當(dāng)確定了接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)一致時(shí)，中控電腦就會(huì)向吊機(jī)控制PLC（可編程邏輯控制器）發(fā)出生產(chǎn)指令。系統(tǒng)除了對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控外，另增加了一臺(tái)記錄電腦，用于存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

（3）無線控制

據(jù)市場統(tǒng)計(jì)，在傳統(tǒng)有線系統(tǒng)中，布線成本是每米30～100美元，惡劣情況下甚至達(dá)到每米2000美元，而且維修、保養(yǎng)難度大^[3]。為了克服這些問題，本氧化線利用無線局域網(wǎng)組成自動(dòng)化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)代替質(zhì)脆、易斷裂的光纖傳輸，無線控制是一種面向設(shè)備間短程的、適合在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中使用的技術(shù)。中控電腦通過無線信號(hào)對(duì)六臺(tái)吊車控制PLC進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)經(jīng)無線路由器轉(zhuǎn)化為無線信號(hào)，再通過無線信號(hào)發(fā)送和接收設(shè)備，發(fā)送至指定的吊機(jī)控制PLC上。在氧化線U型循環(huán)兩邊各有一個(gè)無線信號(hào)發(fā)射器，每臺(tái)吊機(jī)上都安裝有無線信號(hào)接收器，一個(gè)發(fā)送器可以對(duì)同側(cè)3臺(tái)吊機(jī)進(jìn)行無線信號(hào)發(fā)射。如圖2所示。

圖2 鋁型材氧化線無線控制系統(tǒng)示意圖

（4）自動(dòng)包裝

傳統(tǒng)的包裝過程屬于勞動(dòng)力密集型工序，產(chǎn)品包裝過程要投入大量的勞動(dòng)力。為了節(jié)約人力、物力、財(cái)力，本立式氧化線采用了產(chǎn)品自動(dòng)包裝技術(shù)。該自動(dòng)包裝線主要由自動(dòng)包裝操作工具、產(chǎn)品傳輸裝置和輔助工藝裝置組成。可以對(duì)陽極氧化線下排、包裝、標(biāo)簽打印、成品掃描入庫與入庫確認(rèn)等工序進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)判斷分析。

3 應(yīng)用效果

通過信息融合使原來的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)接，與無線控制和自動(dòng)包裝一同構(gòu)成了一個(gè)完整的氧化線自動(dòng)化系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，氧化生產(chǎn)線的生產(chǎn)計(jì)劃、信息傳遞、工藝控制和信息記錄到最后自動(dòng)包裝等多個(gè)工序都在其中得到了實(shí)現(xiàn)，使信息化技術(shù)融入到工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程的每個(gè)環(huán)節(jié)之中。該新系統(tǒng)在生產(chǎn)線上的作用主要有以下幾個(gè)方面：

3.1 提高生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平

立式氧化線信息化技術(shù)的應(yīng)用，完全符合信息化和工業(yè)化融合的要求，提高了氧化線的自動(dòng)化水平和企業(yè)的技術(shù)水平。ERP與生產(chǎn)控制的統(tǒng)一結(jié)合，使生產(chǎn)與資源管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了PH值、溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)在線測試；自動(dòng)包裝技術(shù)的應(yīng)用，可以解決手工包裝產(chǎn)品外觀不統(tǒng)一、質(zhì)量缺陷多、用工量大的問題。加上整個(gè)用戶界面友好，易于操作，員工只要稍加培訓(xùn)，就可以掌握。所以信息化實(shí)施過程中，工人的素質(zhì)也會(huì)相應(yīng)的提高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)信息化是大勢所趨，只有加快實(shí)施信息化，提高自動(dòng)化水平，才能在激烈的市場競爭中搶得先機(jī)。

3.2 促進(jìn)節(jié)能減排，提高了生產(chǎn)效率

1、把ERP信息系統(tǒng)與引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)的全自動(dòng)控制立式氧化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了氧化型材生產(chǎn)過程的智能化控制。我們將傳統(tǒng)立式氧化線與實(shí)現(xiàn)信息融合的立式氧化線（立式新線）進(jìn)行了對(duì)比，如表1所示。

表1 不同立式鋁型材氧化線情況對(duì)比表

由表1可以看出，每生產(chǎn)1噸型材可節(jié)省約1.9分鐘時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。在提高產(chǎn)能的同時(shí)，減少了人員的投入，相應(yīng)的成品率也有所提高。信息的反饋和記錄可以杜絕將型材擺放到錯(cuò)誤的工藝槽而污染槽液的現(xiàn)象，減少了廢水的排放量。通過自動(dòng)采集變動(dòng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算處理，指示生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制生產(chǎn)工藝參數(shù)穩(wěn)定在合理范圍，使同種產(chǎn)品保持了高度的一致性，大大減少了型材因色差、膜厚不均、膜結(jié)合力不均等一系列常見的質(zhì)量問題，顯著地提升了產(chǎn)品合格率，同時(shí)使每個(gè)訂單產(chǎn)量的預(yù)留量從5%下降到2%，減少了產(chǎn)品重復(fù)處理的能耗物耗，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2、傳統(tǒng)的光纖控制通訊網(wǎng)絡(luò)需要布置復(fù)雜的線路結(jié)構(gòu)，不僅給通訊建筑施工造成很大的阻礙，也降低了工業(yè)生產(chǎn)效率。

表2  無線控制與光纖控制對(duì)比表

由表2可知，采用無線控制技術(shù)，雖然一次投資較大，但不用考慮對(duì)傳輸線路的要求，在滿足快速傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也節(jié)省了布線和維護(hù)線路的費(fèi)用。無線設(shè)備不僅安裝便捷，而且一臺(tái)無線信號(hào)發(fā)射器可控制多臺(tái)吊車，使安裝與維護(hù)成本降低90%。

3、發(fā)貨過程中常存在客戶提貨的支數(shù)與生產(chǎn)包裝支數(shù)不符，而需拆解包裝的情況，導(dǎo)致包裝成本的增加，增加廢棄包裝材料的浪費(fèi)。自動(dòng)包裝技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步降低了訂單拆包率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。表3為實(shí)施自動(dòng)包裝入庫后訂單拆包情況統(tǒng)計(jì)表。

表3  該鋁型材氧化線2011年1～7月拆包統(tǒng)計(jì)表

由表3可以看出，本系統(tǒng)穩(wěn)定實(shí)施以來，月訂單拆包率從最初的11.17‰，產(chǎn)生廢紙241.4kg，下降到2011年7月的1.42‰，產(chǎn)生的廢紙74.1kg，節(jié)能減排效果顯著。同時(shí)，投入到包裝工序的工人也由每班34人減少到 30人，不僅減少了勞動(dòng)力的投入，也提高了包裝產(chǎn)品的外觀統(tǒng)一性。

3.3 促進(jìn)氧化工藝生產(chǎn)的科學(xué)化

實(shí)現(xiàn)信息融合的立式氧化線，減少了因人工操作不當(dāng)引起的各種質(zhì)量缺陷，增強(qiáng)了生產(chǎn)工序和人員管理的科學(xué)性。通過及時(shí)的信息反饋和記錄，使信息的傳遞和收集不再滯后。無線控制技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾能力、實(shí)時(shí)通信、傳輸快、不受空間布線的要求，可以完全滿足吊車在不斷移動(dòng)而要求傳輸介質(zhì)靈活、方便的要求，使整個(gè)氧化生產(chǎn)工藝更加合理、科學(xué)。信息化技術(shù)在立式氧化線的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電腦集成全自動(dòng)中央控制，達(dá)到了國際先進(jìn)技術(shù)水平。

4 結(jié)語

本文簡要介紹了企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的融合、無線控制技術(shù)以及自動(dòng)包裝技術(shù)在鋁型材氧化線上的應(yīng)用。
信息技術(shù)的高滲透性、高帶動(dòng)性和高創(chuàng)新性等特征，融合進(jìn)傳統(tǒng)氧化生產(chǎn)工藝中，可以有效的促進(jìn)了氧化生產(chǎn)工藝的節(jié)能減排和自動(dòng)化水平。在鋁型材氧化生產(chǎn)過程中，有很好的參考應(yīng)用價(jià)值。