河北奥润顺达窗业有限公司

一、基本情况

（一）案例

　　该案例是开放性UC-Matic智能化木窗生产技术系统在河北奥润顺达窗业有限公司墨瑟木窗生产线的应用，其特点是“柔性化+自动化”，改变了传统木窗离散型、低效率，以人工操作为主的生产模式，实现了型材从机械手臂上料，端头加工及纵向加工，到机械手下料的自动化。通过采用柔性智能加工模式，既能迅速完成零售散单的生产，也可以适应大批量工程订单生产，释放了木窗生产线产能，对带动门窗制造业由传统粗放型向节能化、智能化转变具有积极意义。

（二）申报单位简介

　　河北奥润顺达窗业有限公司成立于1988年，是节能型木窗研发制造企业和被动式超低能耗建筑技术企业，主要开展节能木窗、塑钢窗、铝合金窗系统的研发、生产制造和被动式超低能耗建筑技术及专业部品的研发、生产及技术咨询。公司在高碑店市建成了“节能门窗产业园”和“超低能耗建筑技术产业基地”，生产的节能木窗产品先后应用于国家机关事务管理局项目、北京城市副中心项目、雄安新区工程项目等公建和民建项目中。

二、案例应用场景和技术产品特点

（一）技术方案要点

　　1.生产过程自动化。开放性UC-Matic智能化木窗生产技术系统，采用自动化的加工模式，机械手臂自动上料，端头自动化加工及纵向加工，机械手自动下料，产线生产不需要人为干预具有较强的应用性和生产过程自动化,实现了木窗柔性化的生产。

　　图1型材自动化加工线

　　2.柔性加工模式。既能迅速实现小批量的木窗零售市场定制化的散单生产，同时也能在极短的时间内转化为适应大批量工程订单生产的生产模式。

（二）关键技术创新点

　　1.木窗智能化生产线具有开放特性，改变了传统木窗生产过程中对型材尺寸要求单一的弊病，实现多根同型长度不同型材工件的同时加工，提高生产效率。

　　2.本系统拥有简捷易用的加工操作系统，可实现木窗窗型的设计、刀具排列、型面排列的统一管理，友好的操作界面可保证现场培训和生产操作的方便易用，易于市场推广。

　　3.木窗智能化生产线四面刨Powermat1500的PowerLock刀轴及Powercom记忆系统，保证纵向型面的快速换刀和型面调整。

　　4.木窗智能化生产线可实现木窗生产过程中多根工件同时装夹，自动伺服控制台面，高精度控制系统可保证工件获得高精度的端头型面。自动进料系统保证工件的平稳进给，实现加工精度零误差。

　　5.木窗智能化生产线可完全独立操作，且可与软件联机实现全厂生产。按照客户需求，可配备料端条码扫描系统和出料端条码打印系统，实现木窗生产过程无纸化。

　　6.智能2D激光扫描喷涂机器人研发。搭配整套自动喷涂连线作业，实现木窗生产线自动喷涂。

　　7.本技术系统实现从销售接单到木窗入库发货全过程设计与控制。

三、案例实施情况

（一）案例实施情况

　　1.案例实施背景

　　节能木窗作为一种家居产品，受国家建筑门窗标准限定，全国各省市的水密性、气密性、抗风压性、保温、隔声性能标准不统一，同时受建筑物形式、客户喜好不同，呈现出多品种与多定制化等特点。

　　2.案例实践特点

　　本案例在“木窗智能制造”的实践主要体现为以下三点：一是“智能工厂”，重点体现在打造智能化生产系统和网络化生产设施，实现传统木窗制造流程的升级;二是“智能生产”，涉及整个生产物流管理、人机互动等在木窗生产过程中的应用等;三是“智能物流”，通过互联网、物联网技术，整合物流资源，充分提升现有物流资源的运作效率。

　　本案例通过MS-6M系统集成管理平台(墨瑟木窗智能制造集成管理系统，简称MS-6M系统)，可以实现客户在线选择，满意后直接付款下单，订单无须通过邮件回传，系统自动拆解图纸、制图并存于系统之中，自动产生材料出库单、生产图纸、排定生产计划、通过各部门、工序的操作自动记录时间节点，入库齐套，实时显示下单状态、店审、生产预处理、原材料出入库状态、发货状态，可以有效减少报价、人工设计制图时间，提高部门协作效率。

　　客户在经销商处确定合同、图纸信息后，订单就开始在系统进行流转，包括下单进度、付款进度、预计交付期等信息。生产系统看到信息提示后根据订单类型、结合物料采购进度、订单交付期等数据排定生产各工序计划，对每天的订单采购进度、生产进度进行汇总，形成日报表，过程中对质量情况进行时时监控，发生异常及时进行预警提示。客户在整个过程中可以从手机上时时关注自己订单的开展情况及预交付信息。

　　通过MS-6M系统实现了生产MES、ERP系统与设备工控系统的实时无缝对接，以及双向传递数据，将“下单就开工，有单必完工”的智能生产管理理念落地。

　　图2 物料下单页面

　　图3 物料出库页面

　　图4 木窗智能MES加工流程图

（二）案例创新举

　　1.使生产线具有开放性。木窗智能化生产线具有开放特性，可实现多根同型长度不同的工件同时加工。既可以完成大批量同规格的生产，也可同时实现散单多批组合生产;既可与其它设备进行软件联机，也可无软件单独运行;既可以独立工作加工传统产品，也可以与铣型打孔机等其它设备联机，实现特殊产品的加工，开放即灵活。

　　图5 不同型号型材加工

　　2.生产控制简洁易用。本系统拥有简捷易用的木窗型材加工操作系统，可实现木窗窗型的设计、刀具排列、型面排列的设置等等，友好的操作界面也保证了现场培训和生产操作的轻松实现，方便技术市场推广。

　　图6 简单易用的操作系统

　　3.刀具更换和型才调整灵活。木窗智能化生产线四面刨Powermat1500的PowerLock刀轴及Powercom记忆系统，同时保证了纵向型面的快速换刀和型面调整。

　　图7 系统操作界面

　　图8 型材加工刀具

　　4.生产过程实现高精度、高产能。木窗智能化生产线可实现木窗生产过程中多根工件同时装夹，自动伺服控制台面以及精度控制系统可保证工件获得高精度的端头型面。自动进料系统保证工件的平稳进给。木窗部件纵向双型面同时加工，加工精度几乎零误差。纵向铣型采用Powermat 1500四面刨，六个刀轴分别为一上一下，双左双右，左右刀轴主铣型，纵向铣型效果更好，速度更快。

　　图9 产线设备

　　5.实现软件的灵活联机。木窗智能化生产线可完全独立操作也可以与软件联机实现全厂生产，根据客户具体要求可配备上料端的条码扫描系统和出料端的条码打印系统，实现产线生产无纸化。

　　6.实现木窗产品的智能喷涂。传统木窗生产在喷漆环节是传统的人工喷涂，生产效率低、漆膜厚度不一致、产品一致性差。既不能无法保证整体市场的需求量，也无法满足现有顾客的高标准需求。

　　通过UC-Matic木窗智能化生产线实践，完成了2D激光扫描智能喷涂机器人测试研发工作，以及整套的自动喷涂连线作业，实现木窗喷漆环节的自动喷涂。

　　智能喷涂机器人系统：此套系统为2D激光扫描智能机器人喷涂系统，CurveRobot建立了一支包含中国科学院自动化所博士、微软亚太研究院博士、人民大学计算机系硕士等高精尖技术人才的研发团队，他们在运动控制、图像处理、软件工程等领域都有深入的研究，以原2D扫描机器人喷涂系统为原型，使用了激光结构光扫描技术，该技术是将图形进行了数据化的编码，并运用了大量的2D点云处理技术，经过PC机内具有自主知识产权的AI图像识别软件，形成工件仿真图像，再为其设计多年喷涂经验运用了拟人喷涂手法及最先进的喷涂工艺而生成的运动轨迹，最后传输给机器人，实现喷涂任务。可完成不同角度放置的木窗喷涂任务，喷涂定位精度±1mm，单台每日可完成500平方木窗的生产任务。

　　智能喷涂机器人带来的好处：①产品质量能得到有效控制，漆膜厚度接近0偏差，产品一致性得到保证;②现有年产能比原有传统年产能效率提升2倍，现有设备比传统喷涂单条流水线节省人员4人，年节省约20万人工费;③智能喷涂机器人只需对程序进行设置，可实现360度无死角，实现整框或扇内型外观均匀喷涂工作，设备通过激光识别框/扇大小尺寸，实现自动喷涂工作。

　　图10 智能喷涂机器人

　　7.生产全流程可控。项目已实现了零售系统销售接单至木窗入库发货的过程设计与控制。具体流程包括自助下单、依靠信息化系统代替人工下单、材料模型的模型库建立、订单跟踪的信息化查询、生产过程信息化控制、产品条码信息化追踪、基于平台的订单进度/交期查询。客户在整个过程中可以从手机上时时关注自己订单的开展情况及预交付信息。

四、应用成效

（一）产品下单智能化

　　系统分为标准订单和非标订单，标准产品由经销商直接填写订单基础信息，通过公司自动拆单工作站，下单完成即订单拆解完成，同时系统自动核算订单报价(包含零售价、出厂价)，减少原来技术人工拆单、报价和核算交货期的模式。同时经销商提交订单后，公司内部财务人员进行审核，审核通过后自动扣除订单款项，改变原有人工对账环节，缩短下单周期。即经销商下单财务核价后即到生产制造分配，将原来人员7-10天的处理周期缩短到2天完成。

（二）产品生产信息化、流程化

　　一是实现生产模式的转变。由原来的按订单加工生产转变按零件流转，生产计划执行后，相应的岗位看到成组后零件信息。组装和漆线全部完成后再进行订单的齐套管理，以产品和订单的形式流转至成装和打包环节。

　　二是实现生产过程的无纸化。根据生产过程的实际情况，工人可依靠系统随时、快捷的调用相关电子图纸及产品加工要求，提升了生产效率，降低了人工操作失误率。同时系统其他相关图纸的防漏措施，依靠系统严格的权限管理，使各岗位仅能查看到自己所需信息。

　　三是实现全生产过程的条码化，从原材料出库、生产过程中的每个环节、成品入库、成品出库均采用条码化管理避免了多环节多人员操作带来的不及时性和不准确性。

　　通过软件系统的导入实现生产加工设备与软件系统的对接，完成了生产线的信息化改造。软件系统与威力优选锯等设备的对接，将系统加工文件直接导入设备中，设备自动进行下料和打印标签，工人仅需上料、贴签、分拣即可，极大的发挥了智能设备的作用，改变了传统的人工输入加工数据的木窗加工流程。

（三）采购方式的信息化

　　改变原有根据经验备料，导致库存积压和按订单采购批量小、批次多，没有主动权的现象。系统根据生产需求、仓库安全库存、物料清单汇总自动生成物料申购单，改变原有人工核算模式。

（四）技术设计的标准化、智能化

　　系统与三维设计软件进行对接，将公司成熟的产品按照标准的加工工艺及要求建立三维模型，前端经销商选择窗型，完善产品尺寸、材质等加工信息后，系统自动调用三维模型进行拆解，无需人工介入，将原来3天订单拆解时间缩短为3分钟。部分无法通过三维软件建立的标准模型的产品通过非标的形式，由经销商提交后，技术人员单独创建模型再进行上传系统的模式操作。

（五）数据统计与分析的智能化

　　系统自动统计形成统计表报，主要包含客户的分析、销售报表的统计、经销商财务对账报表、物料库存报表、采购报表等。

　　执笔人:

　　河北奥润顺达窗业有限公司(冯建新、刘江南、张二伟)

　　审核专家:

　　骆汉宾(华中科技大学，教授)

　　张声军(中国建筑科学研究院，研究员)