小米“黑燈工廠”每分鐘生產60部智能手機、武漢美的智能工廠每18秒有一台空調外機下線……眾多智能製造行業生產能力的“硬核”提升都源於智能化生產模式。記者近日在航天科技四院401所內，也見識到了這種“黑燈工廠”。

“黑燈工廠”不全“黑”

生產線上映入眼簾的是一排排加工機械設備正自動進行著各項作業任務。“簡單說，’黑燈工廠’模式就是工人下班後，設備仍能’堅守’崗位，按照系統命令進行機床負載監控、孔加工刀具破損等各類檢測，檢測完成後，開始’自主’加工，一個方箱上的4個頂蓋加工完成後，另一個方箱就會自動’上場’”，航天科技四院401所八室副主任周峰介紹，“它的核心是如何提高設備利用率，難點是如何在現有設備上做文章，改造現有設備，而不是重新引進自動化生產線。”

“’黑燈工廠’模式是目前解決科研生產能力提升問題的最優方案。”周峰介紹，研發團隊以提高設備使用開機率和有效加工時間為核心目的，本著經濟節約、省時省力、後續開發性強的原則，在人力和物力不增加的前提下，基於現有的臥式加工中心等設備，進行了適度的設備信息化、生產過程自動化改造和升級。經過幾個月的試行，2019年底，最終確定了適用於點火裝置金屬件和安全機構柔性製造單元的“黑燈工廠”模式——夜間自動化設備進行產品粗加工，白天工人上班後進行精加工及後續操作。

這種“白+黑”的生產模式將適合機器幹的事交給機器，適合人幹的事交給人，形成了人歇、設備不歇的“人機協同”狀態，既提高了設備使用的開機率，又降低了工人的勞動強度，一經試行，就達到了生產效率提升2倍的預期效果。

“黑燈工廠”配備“智慧大腦”

產品質量穩定性、生產的連續性和加工過程安全性，這些是“黑燈工廠”模式能否順利運行的關鍵性問題。為此，團隊對設備進行了“量身定制”的系統開發和工藝優化，成功應用了刀具壽命管理技術、刀具破損檢測技術、機床防撞監控模塊等關鍵技術，為其打造一個能夠“自主”識別、判斷、控制、說話的“智慧大腦”。設備負載監控就像“智慧大腦”的一雙“火眼金睛”，具備“看穿”機器運行狀態的能力，對設備加工負載進行實時監測、採集、顯示，判斷設備是否在正常運行狀態並做出相應處理，是一個可靠的“黑燈工廠”運行“安全員”。

針對加工生產的主力軍——刀具，團隊開發了能實現刀具磨損、破損在線檢測、“提醒”和自動補償的刀具破損檢測功能，還進行了刀具優化、刀具壽命管理等6個方面的優化和升級。刀具的使用、更換和成本的控制變得一目了然，還能“提醒”下班前檢查狀態的工人及時“補換貨”。

工件在線檢測能在機械加工完成後，對加工部位進行檢測，判斷加工工件的尺寸是否符合公差要求。就像在機器裡放進了一個“產品檢驗官”，能實時檢測零件的加工尺寸、判斷產品的穩定性，並根據產品質量和刀具破損的狀態“叫停”生產，且只需花費人工檢驗時間的三分之一。

此外，團隊還從“黑燈工廠”模式可能會發生的機床嚴重撞擊和產品批次報廢問題著手，進行反向推理和驗證，解決了需要人員進行的檢測零件尺寸、異常處理、坐標系確認、刀具維護、設備關機等相關操作和安全生產問題，保證了設備在無人干預的前提下實現連續加工和自動關機。自2019年7月試運行至今，在示範車間裡，該模式已有4套設備成功應用，目前可實現點火頂蓋、安全機構零件殼體、蓋的多型號、多零件、混批次柔性的夜間無人值守加工，具備24小時連續作業的能力，單個產品的產能提升2到3倍，成功實現了智能製造生產能力。