工人下班后，机器能否在无人值守的情况下继续加工生产？这个制造难题，如今在航天科技集团四院401所有了答案。

去年，401所以智能制造为方向，形成了柔性制造单元夜间无人值守的加工生产模式——“黑灯工厂”模式。自2019年7月试运行至今，“黑灯工厂”已有4套设备成功应用，目前可实现多型号、多零件、混批次柔性的夜间无人值守加工，具备24小时连续作业的能力，单个产品的产能提升2~3倍。

401所工作人员在监测自动化设备。胡俊 摄

“黑灯工厂”不全“黑”

“简单说，‘黑灯工厂’模式就是工人下班后，设备仍‘坚守’岗位，按照系统命令进行检测、‘自主’加工，一个方箱上的4个顶盖加工完成后，另一个就会自动‘上场’。”8室副主任周峰介绍道，“它的核心是提高设备利用率和有效加工时间，难点是如何在现有设备上做文章，改造而不是重新引进自动化生产线。”

近几年，8室生产任务以每年30%左右的增量增长，“黑灯工厂”模式是目前解决科研生产能力提升问题的最优方案。

研发团队本着经济节约、省时省力、后续开发性强的原则，在人力和物力不增加的前提下，基于卧式加工中心等设备，进行了适度的设备信息化、生产过程自动化改造升级。

2019年年底，401所最终确定了现行的“黑灯工厂”模式——夜间自动化设备进行产品粗加工，白天工人上班后进行精加工及后续操作。

在这种“白+黑”的生产模式下，将适合机器干的事交给机器，适合人干的事交给人，形成了人歇、设备不歇的“人机协同”状态，既提高了设备开机率，又降低了工人的劳动强度，一经试行，就使生产效率大幅提升。

“黑灯工厂”配备“智慧大脑”

产品质量稳定性、生产连续性和加工过程安全性，这些是“黑灯工厂”模式能否顺利运行的关键。

为此，研发团队结合航天精细化管理、设备自动化、加工过程数字化三方面要求，针对现有设备和单元制造模式，“量身定制”进行系统开发和工艺优化，成功应用了刀具寿命管理技术、刀具破损检测技术、机床防撞监控模块等关键技术，为其打造了一个能够“自主”识别、判断、控制、说话的“智慧大脑”。

设备负载监控就像“智慧大脑”的一双“火眼金睛”，具备“看穿”机器运行状态的能力，对设备加工负载进行实时监测、采集、显示，判断设备是否处于正常运行状态，并做出相应处理，为“黑灯工厂”的运行提供了安全可靠的保障。

针对加工生产的主力军——刀具，研发团队开发了能实现刀具磨损、破损在线检测、“提醒”和自动补偿的刀具破损检测功能，还进行了刀具优化、寿命管理等6个方面的优化升级，该功能模块使得刀具的使用、更换和成本的控制变得一目了然，还能“提醒”工人及时“补换货”。

工件在线检测功能的实现，就像在机器里放进了一个“产品检验官”，能实时检测零件的加工尺寸是否符合公差要求，判断产品的稳定性，并根据产品质量和刀具破损的状态“叫停”生产，且只用花费人工检验时间的1/3。

此外，团队还针对“黑灯工厂”模式可能发生的问题，例如机床严重撞击和产品批次报废等，进行反向推理和验证，完成了包括程序、工装准备、计量器具、设备连续加工等9项共30多个方面的优化和完善，解决了检测零件尺寸、异常处理、坐标系确认、刀具维护、设备关机等相关操作和安全生产问题，保证了设备在无人干预的前提下实现连续加工和自动关机。

软件更智能，设备更“聪明”，辅助生产机器更“贴心”，工艺不断细化、量化和优化，上下游工序加速整合。当“黑灯工厂”与生产制造融合更紧密时，8室的产能和质量提升效率也更高了。

“十四五”期间，401所将围绕柔性制造未来趋势，继续引设备、优系统、攻克工艺课题，持续建设“黑灯工厂”，让智能加工车间的高质量发展之路越走越远。（胡俊）