總裝車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動推送的研究

韋軍　李德群　駱華泰

摘? 要：總裝車間工藝設備的參數(shù)隨車型而變，大部分設備依靠人工掃碼方式識別生產(chǎn)數(shù)據(jù)。文章研究生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動推送至工藝設備的解決方案，包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)及工藝關系的梳理以及現(xiàn)有框架瓶頸的研究，從而建立整體框架、硬件體系、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)流程、后臺管理系統(tǒng)，優(yōu)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳遞的模式，提高生產(chǎn)效率。

關鍵詞：生產(chǎn)數(shù)據(jù);硬件框架;數(shù)據(jù)邏輯;管理系統(tǒng)

中圖分類號：U468.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）34-0057-03

Abstract： The parameters of the process equipment in the assembly workshop vary with the type of vehicle， and most of the equipment depends on manual code sweeping to identify the production data. This paper studies the solution of automatic push of production data to process equipment， including the carding of production data and process relationship and the research of existing framework bottleneck， so as to establish the overall framework， hardware system， data flow flow， background management system and optimize the mode of production data transmission and improve production efficiency.

Keywords： production data; hardware framework; data logic; management system

前言

某公司總裝車間采用柔性生產(chǎn)模式，每條生產(chǎn)線至少負責生產(chǎn)3款車型，按品種的細分，總共有12-18種配置種類，從物料的拉動、裝配工藝的實施、工藝設備的參數(shù)設定均圍繞整車的生產(chǎn)數(shù)據(jù)精準執(zhí)行，其中工藝設備需要通過人工掃碼的方式獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)。本文通過研究生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動推送的方法，大幅取消人工掃碼方式，提高生產(chǎn)效率。

1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)

生產(chǎn)數(shù)據(jù)按種類總共有50種，與總裝車間工藝設備執(zhí)行相關的主要有生產(chǎn)基地、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)線、VIN、VSN、加注、力矩、生產(chǎn)序列、車身代碼、零件號、銘牌信息、油耗信息、3C代碼。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)源于工程序列清單，歷經(jīng)SAP上傳系統(tǒng)，再形成生產(chǎn)物料BOM，以及人工維護數(shù)據(jù)的MIS系統(tǒng)?？傃b車間實際生產(chǎn)的車型用AVI系統(tǒng)進行識別，然后與MIS系統(tǒng)聯(lián)動，生成整車信息單。各工位站點，利用目視確認、掃碼識別的方式運用生產(chǎn)數(shù)據(jù)。流程圖如圖1。

由于工程序列清單的數(shù)據(jù)更新迭代，有固定的流程體制，以及SAP、生產(chǎn)BOM、MIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳、更新、維護也有固定的時間頻率，與總裝生產(chǎn)線的實時性無法做到協(xié)同。而與生產(chǎn)數(shù)據(jù)相關的工藝設備需要實時地索引MIS數(shù)據(jù)，這造成了需求與實際不匹配的瓶頸，如圖2。

2 硬件框架

工藝設備有固定的程序去調(diào)整自身參數(shù)，其程序語言、控制方式因品牌不同，差異廣泛。若去改變現(xiàn)有的程序、硬件直接與數(shù)據(jù)系統(tǒng)對接，需要改造的成本巨大。本文是基于不改變現(xiàn)有工藝設備的程序，研究數(shù)據(jù)自動推送的辦法?，F(xiàn)有工藝設備用人工掃描方式，是通過掃描槍的串口進行數(shù)據(jù)輸入。本文研究出3種數(shù)據(jù)自動推送方案，并最終選擇其中一種作為某公司總裝車間執(zhí)行方案。

第1種是基于RFID技術，在生產(chǎn)線的輸送載體上安裝RFID標簽，每個轉(zhuǎn)接點，設置讀寫器，負責對標簽寫入生產(chǎn)數(shù)據(jù)。該讀寫器的數(shù)據(jù)來源由AVI系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結合的中間系統(tǒng)獲得。另外，每個工藝設備需外接一個標簽讀寫器，獲取標簽信息。

第2種是用工控機推送數(shù)據(jù)的方式，即每個轉(zhuǎn)接點線頭設置一臺工控機，用人工掃描的方式獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)并傳遞至工控機上，由該工控機負責發(fā)送生產(chǎn)數(shù)據(jù)到工業(yè)以太網(wǎng)，每臺工藝設備需外接一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器，負責從以太網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為串口數(shù)據(jù)堆棧在其寄存器中，工藝設備每執(zhí)行一臺，即數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器根據(jù)獲取工藝設備的執(zhí)行指令再發(fā)一條生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

第3種是建設一個數(shù)據(jù)推送系統(tǒng)，用于承接MIS系統(tǒng)信息，AVI系統(tǒng)信息，并將信息轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)數(shù)據(jù)后推送至各工藝站點;每個工藝站點安裝一個帶寄存器的串口服務器，用于將工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串口數(shù)據(jù)。

從成本、周期、網(wǎng)絡穩(wěn)定性、運營效率、功能拓展等方面綜合考慮，本文研究選定第3種作為執(zhí)行方案。其建設范圍、硬件框架如圖3。

主要的建設內(nèi)容包括：（1）現(xiàn)有MIS系統(tǒng)的程序改造，需在現(xiàn)有MIS系統(tǒng)中開通數(shù)據(jù)接口，并加入腳本輸出數(shù)據(jù);（2）現(xiàn)有的AVI系統(tǒng)程序改造，開通數(shù)據(jù)接口并加入腳本輸出數(shù)據(jù);（3）建設數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)承接數(shù)據(jù)并輸出，同時跟蹤每個工藝設備數(shù)據(jù)接收的狀態(tài);（4）每個工藝設備安裝一個串口服務器，用于承接以太網(wǎng)數(shù)據(jù)并寄存、轉(zhuǎn)換為串口服務器。每個工藝段轉(zhuǎn)接的第一工位，保留一個掃描槍用于數(shù)據(jù)校驗，因生產(chǎn)過程各工藝段的數(shù)據(jù)受輸送系統(tǒng)短停、緩沖移位、車輛調(diào)整等因素影響，車體流動非剛性、不同步。

3 數(shù)據(jù)邏輯

MIS系統(tǒng)當中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)車間性質(zhì)，不同車間將索引對應數(shù)據(jù)。本文研究在現(xiàn)有數(shù)據(jù)邏輯基礎上，建立數(shù)據(jù)自動推送的數(shù)據(jù)框架。該框架將數(shù)據(jù)分為4個層級。第一個層級，數(shù)據(jù)隊列管理層，該數(shù)據(jù)層包括接受車輛上線數(shù)據(jù)的隊列管理、車輛隊列的校驗以及調(diào)整，還包括車輛數(shù)據(jù)的預警及維護，對工藝設備數(shù)據(jù)的狀態(tài)進行實時監(jiān)控;第二個層級，工藝設備的數(shù)據(jù)管理層，包括工位及工藝設備關系數(shù)據(jù)的維護，以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工藝設備數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)校驗規(guī)則、調(diào)整邏輯、結果查詢;第三個層級數(shù)據(jù)執(zhí)行及監(jiān)控層，包括工藝設備網(wǎng)絡連接狀態(tài)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)下發(fā)、重發(fā)，采集執(zhí)行結果及分析，以及數(shù)據(jù)指令的解鎖;第四層為數(shù)據(jù)實際應用層，包括數(shù)據(jù)實際的狀態(tài)跟蹤及報警，數(shù)據(jù)的時間管理，以及人工調(diào)整數(shù)據(jù)端。圖4以電動工具的數(shù)據(jù)邏輯為例。

4 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的搭建，結合運營管理的需求，功能主要包括：（1）權限管理;（2）數(shù)據(jù)調(diào)整及維護;（3）后臺車間數(shù)據(jù)運行狀態(tài)監(jiān)控。

管理權限設定為三類，第一類系統(tǒng)管理員，擁有修復系統(tǒng)后臺的權限，處理軟件本身的故障;第二類數(shù)據(jù)維護員，負責更新維護生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工藝設備數(shù)據(jù)的關聯(lián);第三類為數(shù)據(jù)運營員，負責處理日常數(shù)據(jù)傳輸故障、重發(fā)、調(diào)整;每個類別的權限相互獨立。

數(shù)據(jù)調(diào)整及維護，系統(tǒng)需能對故障站點進行數(shù)據(jù)重發(fā)、異常數(shù)據(jù)刪除，并能對工藝設備站點的移動、新增、刪除做對應調(diào)整。此外，系統(tǒng)能對每個站點的數(shù)據(jù)狀態(tài)，能自動形成清單，把生產(chǎn)序列、工段、編號、工藝輸出狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳遞、時間狀態(tài)進行展示，并且可以根據(jù)客戶需要按時間段或者按工位篩選清單信息;每當生產(chǎn)數(shù)據(jù)與車型關系發(fā)生變更時，系統(tǒng)能有手工調(diào)整界面，讓管理員維護關聯(lián)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)運行監(jiān)控層，系統(tǒng)需能將整個車間的工藝站點在界面上進行全局以及分局部的展示，并且該界面可以手動調(diào)整工藝站點的數(shù)量及位置。監(jiān)控層能將每個工藝站點的數(shù)據(jù)傳遞狀態(tài)，通過不同顏色進行標示;系統(tǒng)除了能有圖形類的狀態(tài)顯示，也需要有具體故障狀態(tài)的文字描述，類似圖5。

5 結束語

本文結合某公司總裝車間的實際情況，采用系統(tǒng)推送數(shù)據(jù)的模式將生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動傳遞至工藝站點。從生產(chǎn)數(shù)據(jù)的結構及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)模式、現(xiàn)有硬件狀態(tài)進行分析，并從系統(tǒng)推送數(shù)據(jù)的硬件框架、數(shù)據(jù)層級、數(shù)據(jù)邏輯、管理系統(tǒng)功能等方面進行研究，從而建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動傳遞至工藝站點的解決方案。本文采用的方案可以推廣至其他生產(chǎn)線，具有低成本、輕結構的特點，為后續(xù)工廠數(shù)字化能力、生產(chǎn)效率提升帶來幫助。

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