智能化接箍加工車間MES 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

張 歌，劉 偉，趙 云

（科大智能物聯(lián)技術(shù)股份有限公司，上海 201601）

現(xiàn)如今智能制造、大數(shù)據(jù)處理等前沿技術(shù)在傳統(tǒng)制造行業(yè)中的影響與應(yīng)用逐漸增多，并且在相關(guān)的行業(yè)內(nèi)已經(jīng)得到成熟運(yùn)用；但伴隨著在龐大復(fù)雜的系統(tǒng)與平臺(tái)實(shí)際落地困難，投入成本巨大的情況下，傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)積累較慢、生產(chǎn)投入周期長(zhǎng)、生產(chǎn)場(chǎng)景特殊、回報(bào)不理想等，傳統(tǒng)制造業(yè)升級(jí)革新的腳步變得緩慢。通過(guò)使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行模式結(jié)合實(shí)際制造場(chǎng)景，根據(jù)具體生產(chǎn)當(dāng)中的實(shí)際需求與制造特點(diǎn)，采用靈活多變的局部改革帶動(dòng)整體發(fā)展，推進(jìn)智能制造局部至全局的改革，是符合企業(yè)利益的最佳路徑［1-4］。

建立開(kāi)發(fā)和集成動(dòng)態(tài)生產(chǎn)管理系統(tǒng)是建立敏捷車間系統(tǒng)的核心，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）則是企業(yè)實(shí)施敏捷制造戰(zhàn)略以及實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段［5］。MES 系統(tǒng)即制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行管理系統(tǒng)，是應(yīng)用于制造公司內(nèi)部的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及到制造數(shù)據(jù)分析、計(jì)劃安排、生產(chǎn)調(diào)度、庫(kù)存數(shù)據(jù)、質(zhì)量監(jiān)控、人力資源管理、設(shè)備管理、采購(gòu)等管理模塊［6］。

這里結(jié)合達(dá)力普石油專用管有限公司（簡(jiǎn)稱達(dá)力普）接箍生產(chǎn)車間實(shí)際，設(shè)計(jì)了一整套智能化車間制造執(zhí)行系統(tǒng)［7］。智能化車間制造執(zhí)行系統(tǒng)具備以下四大特點(diǎn)［8］。

（1）智能化：對(duì)接部分設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入自動(dòng)化，減少人工操作；

（2）計(jì)劃性：通過(guò)對(duì)車間計(jì)劃數(shù)據(jù)的讀取，支持手工對(duì)設(shè)備單元進(jìn)行計(jì)劃排產(chǎn)；

（3）可追溯性：可以對(duì)每一批次物料的原料批次、經(jīng)過(guò)的機(jī)臺(tái)、操作的工人進(jìn)行詳細(xì)追溯查詢；

（4）效能分析：對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算OEE（Overall Equipment Effectiveness，設(shè)備綜合效率）。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)車間能耗進(jìn)行監(jiān)控和分析［9］。

1 系統(tǒng)架構(gòu)方案

1.1 項(xiàng)目需求

接箍智能加工車間位于原機(jī)加工車間內(nèi)，引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化螺紋加工機(jī)床、智能磁粉探傷裝置、螺紋數(shù)字化檢測(cè)儀、機(jī)械手及其他配套設(shè)備，打造接箍智能化生產(chǎn)車間。車間按功能區(qū)分為4 個(gè)部分：原材料鋸切下料及粗加工區(qū)、螺紋加工檢驗(yàn)區(qū)及探傷打碼區(qū)、螺紋處理區(qū)、成品接箍倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)。

接箍車間是接收不同規(guī)格的接箍料，將接箍料切成一節(jié)一節(jié)再進(jìn)行外圓加工、螺紋車絲加工、打碼、質(zhì)檢探傷、磷化等工序最終形成接箍成品發(fā)出。制造執(zhí)行系統(tǒng)記錄管道入車間、各工序加工（如操作時(shí)間、數(shù)量、異常原因、物料批次等）、質(zhì)檢過(guò)程、成品入庫(kù)等數(shù)據(jù)信息，旨在為生產(chǎn)過(guò)程追溯提供關(guān)鍵信息。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)體系

1.2.1 制造執(zhí)行功能架構(gòu)

搭建制造執(zhí)行系統(tǒng)總體采用靈活的模塊部署方式，可根據(jù)各工序情況靈活選擇加載相應(yīng)模塊。

（1）車間工單計(jì)劃模塊基于企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）只提供整個(gè)生產(chǎn)任務(wù)的期限，通過(guò)系統(tǒng)計(jì)算得出每道工序的計(jì)劃期限，再根據(jù)加權(quán)指標(biāo)的優(yōu)化算法制定車間排程計(jì)劃。

（2）車間聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控提供機(jī)器人取料數(shù)量、機(jī)臺(tái)產(chǎn)量取數(shù)模塊、上料口緩存位狀態(tài)采集模塊、機(jī)臺(tái)工況數(shù)據(jù)采集模塊等。

（3）車間生產(chǎn)管理按照加工運(yùn)作流程進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，主要包含計(jì)劃管理、工單管理、生產(chǎn)執(zhí)行、工藝展示和手持終端等模塊。

（4）車間線邊庫(kù)管理可針對(duì)車間內(nèi)靈活劃分的緩存區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，支持不同緩存區(qū)的模塊劃分，實(shí)現(xiàn)分區(qū)域模塊化管理。

（5）車間物料配送確保任何情況下貨物的移動(dòng)都是受控的，移動(dòng)完成的時(shí)間可根據(jù)移動(dòng)路徑及移動(dòng)方式進(jìn)行預(yù)測(cè)。包含人工配送模塊和手持安卓（Android）終端模塊等。

（6）刀具及資源管理能為工裝及其他生產(chǎn)資源的高效管理和組織提供全面的支持，并能提供這些資源當(dāng)前的狀態(tài)及其可用性等信息。

（7）質(zhì)量控制管理采集和評(píng)估從進(jìn)料到整個(gè)價(jià)值鏈的產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，包括對(duì)廢品率、原因、種類等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照機(jī)床、操作工、批次等進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)。通過(guò)采集和評(píng)估數(shù)據(jù)可以辨認(rèn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的故障，確定排除故障需要采取的措施，以及控制采取措施后的產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量。系統(tǒng)提供一個(gè)控制回路，能持續(xù)不斷地改善生產(chǎn)過(guò)程。

（8）分析報(bào)表功能是通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)對(duì)接箍加工成本、質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行、能耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.2.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)車間業(yè)務(wù)架構(gòu)

接箍車間制造執(zhí)行系統(tǒng)車間操作功能主要圍繞：接箍切斷、抽檢、外圓加工、抽檢、螺紋加工、檢驗(yàn)、磷化、成品入庫(kù)等工序并結(jié)合線邊庫(kù)暫存區(qū)及人工送料進(jìn)行功能架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1 所示。

圖1 車間操作架構(gòu)

1.2.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)層。

數(shù)據(jù)采集層利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（條碼、RFID 射頻識(shí)別讀寫器、RFID 標(biāo)簽、視頻監(jiān)控等），將“感知”擴(kuò)展到設(shè)備、線邊庫(kù)、人，實(shí)現(xiàn)對(duì)車間執(zhí)行系統(tǒng)需要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控與管理；利用車間自動(dòng)化設(shè)備，如可編程邏輯控制器（PLC）、分布式數(shù)控（DNC）以及傳感器自動(dòng)獲取速度、產(chǎn)量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)；分布式數(shù)控（通過(guò)人工參與手段，采用掌上電腦）、條碼、觸摸屏看板等人機(jī)交互設(shè)施，將現(xiàn)場(chǎng)反饋數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，借助網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保存、篩選，滿足生產(chǎn)過(guò)程跟蹤和管理需要。

數(shù)據(jù)層為制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)提供可供訪問(wèn)的有用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù)，也可來(lái)自于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（XML）等數(shù)據(jù)文件，可通過(guò)第三方系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口、物聯(lián)網(wǎng)中間件、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)獲取，也可直接來(lái)自于采集設(shè)備、傳感器等。數(shù)據(jù)層有效管理著系統(tǒng)涉及到的所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)平臺(tái)的重要基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層為制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，向上屏蔽數(shù)據(jù)來(lái)源，向下實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型設(shè)備及第三方數(shù)據(jù)等資源的有效訪問(wèn)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層應(yīng)提供兩種類型接口，即數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口和第三方集成輸入數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。

數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口主要用于訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或文件（比如ORACLE、SQL Server、OSCAR、OpenBASE、DB2 等數(shù)據(jù)庫(kù)以及XML 文件）中的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)或文件采用不同數(shù)據(jù)訪問(wèn)配置，通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)映射，滿足多類型數(shù)據(jù)源訪問(wèn)要求。

第三方集成輸入數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口用來(lái)滿足外部數(shù)據(jù)有效獲取，平臺(tái)除了提供第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入集成接口，還提供從采集終端獲取數(shù)據(jù)的采集接口，比如PLC、DNC 等數(shù)據(jù)接口服務(wù)等。

（2）基礎(chǔ)組件層。

基礎(chǔ)組件可以用來(lái)修改組件的外觀和行為。每個(gè)組件都有預(yù)定義的參數(shù)，并且它們可以被設(shè)置。每個(gè)組件還有一組屬于自己的方法、屬性和事件。使用組件，可以使程序設(shè)計(jì)與軟件界面設(shè)計(jì)分離，提高代碼的可復(fù)用性?；A(chǔ)組件層包括通用組件、業(yè)務(wù)組件和組件配置器。

（3）業(yè)務(wù)層。

實(shí)現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)的所有業(yè)務(wù)邏輯功能，將訪問(wèn)數(shù)據(jù)的需求下發(fā)給數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，將業(yè)務(wù)要展示內(nèi)容提供給應(yīng)用層顯示。業(yè)務(wù)層是系統(tǒng)平臺(tái)的重要部分。

制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)及組件庫(kù)組合，能快速搭建出滿足應(yīng)用單位需要的工業(yè)車間執(zhí)行系統(tǒng)功能模塊，功能模塊可由車間工單計(jì)劃、車間聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控、車間生產(chǎn)管理、車間線邊庫(kù)管理、車間物料配送管理、工裝及資源管理和質(zhì)量控制管理模塊等組成，滿足實(shí)際生產(chǎn)管理要求。

制造執(zhí)行系統(tǒng)集成輸出數(shù)據(jù)接口主要涉及向第三方系統(tǒng)提供所需要的制造執(zhí)行數(shù)據(jù)，將制造執(zhí)行數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的接口形式提供給第三方軟件（ERP），方便第三方系統(tǒng)獲取。

（4）外部訪問(wèn)服務(wù)層。

將應(yīng)用程序的不同功能單元通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口采用中立的方式進(jìn)行定義，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

（5）用戶展現(xiàn)層。

應(yīng)用層應(yīng)由兩部分組成，包括制造執(zhí)行系統(tǒng)展示界面及第三方系統(tǒng)展示界面。

制造執(zhí)行系統(tǒng)展示界面作為制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)用戶界面是用戶與系統(tǒng)友好交互的窗口。業(yè)務(wù)層通過(guò)應(yīng)用層向用戶展示其所提供的功能，系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)用戶操作，返回業(yè)務(wù)操作的結(jié)果。應(yīng)用層能支持多種展示方式，支持瀏覽器方式、Windows 客戶端方式，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集移動(dòng)終端以及其他顯示終端的展示方式。

第三方系統(tǒng)（ERP）可通過(guò)系統(tǒng)集成獲取制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)快捷的應(yīng)用和展示系統(tǒng)所需的制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，提升第三方系統(tǒng)的功能及易用性。

1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

制造執(zhí)行系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)主要圍繞達(dá)力普接箍智能加工車間工單計(jì)劃、接箍切斷、抽檢、外圓加工、抽檢、螺紋加工、檢驗(yàn)、磷化處理和成品入庫(kù)等工序進(jìn)行制造執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行流程設(shè)計(jì)。

1.3.1 車間工單計(jì)劃

從達(dá)力普企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)接收訂單，形成車間排產(chǎn)計(jì)劃、單元作業(yè)計(jì)劃，為每臺(tái)設(shè)備分配加工產(chǎn)品。車間工單計(jì)劃是通過(guò)拖放的方式編排或更改任務(wù)作業(yè)計(jì)劃。通過(guò)甘特圖的圖形化顯示，用戶能夠快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備的空余時(shí)段還可容納任務(wù)的排入。當(dāng)手動(dòng)作業(yè)分配出現(xiàn)計(jì)劃沖突，用戶會(huì)即刻得到提示。

生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)見(jiàn)的情況，例如，由于任務(wù)的取消或延遲產(chǎn)生設(shè)備空閑、設(shè)備出現(xiàn)故障或加工時(shí)間延長(zhǎng)而產(chǎn)生工序重疊等。面對(duì)這類情況，制造執(zhí)行系統(tǒng)車間工單計(jì)劃提供了預(yù)警功能。在插入所謂的優(yōu)先生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，制造執(zhí)行系統(tǒng)將檢驗(yàn)現(xiàn)有的分配情況并給出提示，是否存在空隙以容納新任務(wù)的插入，或插入新任務(wù)后會(huì)引發(fā)已有任務(wù)的延期及延遲導(dǎo)致的預(yù)計(jì)后果。

在生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)由于缺少刀具而導(dǎo)致生產(chǎn)延誤的情況。當(dāng)開(kāi)始加載任務(wù)出現(xiàn)了類似問(wèn)題，制造執(zhí)行系統(tǒng)不僅能考慮優(yōu)先生產(chǎn)方案，還能考慮備選方案，并為計(jì)劃員提供建議，例如，使用備選設(shè)備或者替代刀具。

車間工單計(jì)劃流程如圖2 所示。

圖2 車間工單計(jì)劃流程

（1）制造執(zhí)行系統(tǒng)車間工單計(jì)劃同步企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)車間工單計(jì)劃、物料清單（BOM）、車間設(shè)備信息、班組信息、人員信息以及標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（SOP）工藝（PDF 格式）等信息。便于計(jì)劃員手動(dòng)對(duì)工單進(jìn)行設(shè)備、班組、人員、物料清單、刀具、工裝、量輔具和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝關(guān)聯(lián)進(jìn)行排產(chǎn)；

（2）制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄線邊庫(kù)存信息，為計(jì)劃員提供最新的車間線邊庫(kù)存信息，便于計(jì)劃員更加準(zhǔn)確并充分利用線邊庫(kù)存進(jìn)行優(yōu)化排產(chǎn)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)會(huì)受車間員工加工熟練程度、刀具、工裝狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)等因素影響。制造執(zhí)行系統(tǒng)通過(guò)各工序手動(dòng)報(bào)工和自動(dòng)螺紋加工的智能報(bào)工對(duì)各工序加工標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行優(yōu)化和標(biāo)定，為計(jì)劃員提供實(shí)際的計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。

（4）系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)提供的車間工單信息、班組信息、人員信息、物料清單、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序、工藝指導(dǎo)及制造執(zhí)行系統(tǒng)提供的線邊庫(kù)庫(kù)存、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、刀具、工裝和量輔具最新信息操作車間工單計(jì)劃。形成車間排產(chǎn)計(jì)劃、單元作業(yè)計(jì)劃，為每臺(tái)設(shè)備分配加工產(chǎn)品。對(duì)每個(gè)工單設(shè)備、班組、人員、物料清單、毛坯料、刀具、工裝、量輔具、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝進(jìn)行生產(chǎn)執(zhí)行排產(chǎn)。

（5）系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)排產(chǎn)不合理（如交付時(shí)間超出，影響其他工單進(jìn)度），毛坯料不足，刀具、工裝及量輔具不滿足工單加工情況等因素進(jìn)行預(yù)警。

1.3.2 接箍切斷

接箍切斷流程如圖3 所示。

圖3 接箍切斷流程

（1）班組根據(jù)班組排產(chǎn)工單進(jìn)行工單執(zhí)行。

（2）通過(guò)移動(dòng)終端手動(dòng)將企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)同步的管子毛坯件信息與接箍切斷下料口料筐射頻識(shí)別信息進(jìn)行綁定。系統(tǒng)要求同一爐批號(hào)的管子必須放入接箍切斷下料口同一料筐中，不同爐批號(hào)的管子一旦混合入筐，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警提示。

（3）訂單執(zhí)行時(shí)手動(dòng)將刀具、工裝、量輔具信息與工單加工進(jìn)行綁定。

（4）系統(tǒng)根據(jù)“手工排產(chǎn)”標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF）進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在工單執(zhí)行中為操作人員展示該工單標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF 格式）。

（5）操作人員可暫停訂單執(zhí)行，選擇暫停原因，系統(tǒng)自動(dòng)記錄暫停時(shí)間。

（6）手動(dòng)報(bào)工：操作人員通過(guò)系統(tǒng)對(duì)每筐加工數(shù)量進(jìn)行手動(dòng)報(bào)工。

（7）人工配送：人工發(fā)起送料指令，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)線邊庫(kù)管理規(guī)則及按爐批號(hào)管理規(guī)則，自動(dòng)分配線邊庫(kù)區(qū)域。人工叉車手持移動(dòng)終端根據(jù)系統(tǒng)分配的線邊庫(kù)區(qū)進(jìn)行毛坯料運(yùn)送。

（8）抽檢：抽檢人員通過(guò)手持終端對(duì)接箍切斷毛坯件進(jìn)行抽檢，對(duì)于批量不合格品，系統(tǒng)提供“修改標(biāo)準(zhǔn)”申請(qǐng)功能，并記錄抽檢結(jié)果。對(duì)于少量不合格品，系統(tǒng)支持抽檢結(jié)果記錄。

1.3.3 外圓加工

外圓加工流程如圖4 所示。

圖4 外圓加工流程

（1）班組根據(jù)排產(chǎn)工單進(jìn)行工單執(zhí)行。

（2）班組通過(guò)系統(tǒng)手動(dòng)叫料，送料員通過(guò)移動(dòng)終端接收送料指令，并在線邊庫(kù)進(jìn)行送料執(zhí)行。送料員通過(guò)移動(dòng)終端掃碼料筐射頻識(shí)別對(duì)送料信息進(jìn)行防錯(cuò)驗(yàn)證（物料根據(jù)爐批號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證）。

（3）操作人員通過(guò)移動(dòng)終端對(duì)上料口物料筐射頻識(shí)別信息與下料口料筐射頻識(shí)別信息進(jìn)行綁定，系統(tǒng)要求同一爐批號(hào)的必須放在同一料筐中，不同爐批號(hào)物料一旦混合入筐，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警提示。

（4）訂單執(zhí)行時(shí)手動(dòng)將刀具、工裝、量輔具信息與工單加工進(jìn)行綁定。

（5）系統(tǒng)根據(jù)“手工排產(chǎn)”標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書關(guān)聯(lián)，在工單執(zhí)行中為操作人員展示該工單標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF 格式）。

（6）操作人員可暫停訂單執(zhí)行，選擇暫停原因，系統(tǒng)自動(dòng)記錄暫停時(shí)間。

（7）系統(tǒng)支持臨時(shí)插單轉(zhuǎn)線，重新進(jìn)行插單執(zhí)行，對(duì)執(zhí)行中的工單進(jìn)行掛起或者暫停加工操作。

（8）對(duì)于完工、轉(zhuǎn)線、暫停等工單物料，操作人員通過(guò)手持終端進(jìn)行退料操作，通過(guò)移動(dòng)終端掃料筐射頻識(shí)別當(dāng)前物料信息，記錄退料原因、數(shù)量，并呼叫人工將其送至?xí)捍鎺?kù)。

（9）手動(dòng)報(bào)工：操作人員通過(guò)系統(tǒng)對(duì)每筐加工數(shù)量進(jìn)行手動(dòng)報(bào)工。

（10）人工配送：人工發(fā)起送料指令，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)線邊庫(kù)管理規(guī)則及按爐批號(hào)管理規(guī)則，自動(dòng)分配線邊庫(kù)區(qū)域。人工叉車手持移動(dòng)終端根據(jù)系統(tǒng)分配的線邊庫(kù)區(qū)進(jìn)行毛坯料運(yùn)送。

（11）抽檢：抽檢人員通過(guò)手持終端對(duì)毛坯件進(jìn)行抽檢，對(duì)于批量不合格品，系統(tǒng)提供“修改標(biāo)準(zhǔn)”申請(qǐng)功能，并記錄抽檢結(jié)果。對(duì)于少量不合格品，系統(tǒng)支持抽檢結(jié)果記錄。

1.3.4 自動(dòng)螺紋加工

自動(dòng)螺紋加工流程如圖5 所示。

圖5 自動(dòng)螺紋加工流程

（1）班組根據(jù)排產(chǎn)工單進(jìn)行工單執(zhí)行。

（2）制造執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)接機(jī)械手軟件，獲取機(jī)械手上、下料數(shù)量信息，根據(jù)產(chǎn)品螺紋加工標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)及物料消耗情況進(jìn)行智能叫料。送料員通過(guò)移動(dòng)終端接收送料指令，并在線邊庫(kù)進(jìn)行送料執(zhí)行。送料員通過(guò)移動(dòng)終端掃碼料筐射頻識(shí)別對(duì)送料信息進(jìn)行防錯(cuò)驗(yàn)證（物料根據(jù)爐批號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證）。

（3）自動(dòng)螺紋加工上、下料口安裝射頻識(shí)別讀寫器，自動(dòng)讀取上、下料筐信息。操作人員通過(guò)移動(dòng)終端對(duì)上料口物料料筐射頻識(shí)別信息與下料口料筐射頻識(shí)別信息進(jìn)行綁定確定。系統(tǒng)要求同一爐批號(hào)的必須放在同一料筐中，不同爐批號(hào)物料一旦混合入筐，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警提示。

（4）訂單執(zhí)行時(shí)手動(dòng)將刀具、工裝、量輔具信息與工單加工進(jìn)行綁定。

（5）系統(tǒng)根據(jù)“手工排產(chǎn)”標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF）關(guān)聯(lián)，在工單執(zhí)行中為操作人員展示該工單標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF 格式）。

（6）操作人員可暫停訂單執(zhí)行，選擇暫停原因，系統(tǒng)自動(dòng)記錄暫停時(shí)間。

（7）系統(tǒng)支持臨時(shí)插單轉(zhuǎn)線，重新執(zhí)行插單，對(duì)執(zhí)行中的工單進(jìn)行掛起或者暫停加工操作。

（8）對(duì)于完工、轉(zhuǎn)線、暫停等工單物料，操作人員通過(guò)手持終端進(jìn)行退料操作，通過(guò)移動(dòng)終端掃料筐射頻識(shí)別當(dāng)前物料信息，記錄退料原因、數(shù)量，并呼叫人工將其送至?xí)捍鎺?kù)。

（9）手動(dòng)報(bào)工：操作人員通過(guò)系統(tǒng)對(duì)每筐加工數(shù)量進(jìn)行手動(dòng)報(bào)工。

（10）人工配送：人工發(fā)起送料指令，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)線邊庫(kù)管理規(guī)則及按爐批號(hào)管理規(guī)則，自動(dòng)分配線邊庫(kù)區(qū)域。人工叉車手持移動(dòng)終端根據(jù)系統(tǒng)分配的線邊庫(kù)區(qū)進(jìn)行物料運(yùn)送。

（11）檢驗(yàn)：檢驗(yàn)人員通過(guò)系統(tǒng)記錄成品檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于批量不合格品，系統(tǒng)提供“修改標(biāo)準(zhǔn)”申請(qǐng)功能，并記錄檢驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于少量不合格品，系統(tǒng)支持檢驗(yàn)結(jié)果記錄。

1.3.5 手動(dòng)螺紋加工

手動(dòng)螺紋加工流程如圖6 所示。

圖6 手動(dòng)螺紋加工流程

（1）班組根據(jù)排產(chǎn)工單進(jìn)行工單執(zhí)行。

（2）班組通過(guò)系統(tǒng)手動(dòng)叫料，送料員通過(guò)移動(dòng)終端接收送料指令，并在線邊庫(kù)進(jìn)行送料執(zhí)行。送料員通過(guò)移動(dòng)終端掃碼料筐射頻識(shí)別對(duì)送料信息進(jìn)行防錯(cuò)驗(yàn)證（物料根據(jù)爐批號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證）。

（3）操作人員通過(guò)移動(dòng)終端對(duì)上料口物料筐射頻識(shí)別信息與下料口料筐射頻識(shí)別信息進(jìn)行綁定。系統(tǒng)要求同一爐批號(hào)的必須放在同一料筐中，不同爐批號(hào)物料一旦混合入筐，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警提示。

（4）訂單執(zhí)行時(shí)手動(dòng)將刀具、工裝、量輔具信息與工單加工進(jìn)行綁定。

（5）系統(tǒng)根據(jù)“手工排產(chǎn)”標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在工單執(zhí)行中為操作人員展示該工單標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF 格式）。

（6）操作人員可暫停訂單執(zhí)行，選擇暫停原因，系統(tǒng)自動(dòng)記錄暫停時(shí)間。

（7）系統(tǒng)支持臨時(shí)插單轉(zhuǎn)線，重新執(zhí)行插單，對(duì)執(zhí)行中的工單進(jìn)行掛起或者暫停加工操作。

（8）對(duì)于完工、轉(zhuǎn)線、暫停等工單物料，操作人員通過(guò)手持終端進(jìn)行退料操作，通過(guò)移動(dòng)終端掃料筐射頻識(shí)別當(dāng)前物料信息，記錄退料原因、數(shù)量，并呼叫人工將其送至?xí)捍鎺?kù)。

（9）手動(dòng)報(bào)工：操作人員通過(guò)系統(tǒng)對(duì)每筐加工數(shù)量進(jìn)行手動(dòng)報(bào)工。

（10）人工配送：人工發(fā)起送料指令，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)線邊庫(kù)管理規(guī)則及按爐批號(hào)管理規(guī)則，自動(dòng)分配線邊庫(kù)區(qū)域。人工叉車手持移動(dòng)終端根據(jù)系統(tǒng)分配的線邊庫(kù)區(qū)進(jìn)行毛坯料運(yùn)送。

（11）檢驗(yàn)：檢驗(yàn)人員通過(guò)檢驗(yàn)功能執(zhí)行螺紋加工檢驗(yàn)操作，包含檢驗(yàn)叫料、檢驗(yàn)結(jié)果記錄、不合格品處理。對(duì)于批量不合格品，系統(tǒng)提供“修改標(biāo)準(zhǔn)”申請(qǐng)功能，并記錄抽檢結(jié)果。對(duì)于少量不合格品，系統(tǒng)支持抽檢結(jié)果記錄。

1.3.6 磷化處理

磷化處理流程如圖7 所示。

圖7 磷化處理流程

（1）班組根據(jù)排產(chǎn)工單進(jìn)行磷化處理。

（2）操作人員通過(guò)系統(tǒng)手動(dòng)叫料，送料員通過(guò)移動(dòng)終端接收送料指令，并在線邊庫(kù)進(jìn)行送料執(zhí)行。送料員通過(guò)移動(dòng)終端掃碼料筐射頻識(shí)別對(duì)送料信息進(jìn)行防錯(cuò)驗(yàn)證（物料根據(jù)爐批號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證）。

（3）磷化處理設(shè)備上、下料口安裝射頻識(shí)別讀寫器，對(duì)于磷化處理的成品料筐射頻識(shí)別自動(dòng)讀取磷化過(guò)程信息。

（4）系統(tǒng)根據(jù)“手工排產(chǎn)”標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在磷化處理中為操作人員展示該產(chǎn)品磷化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序工藝指導(dǎo)書（PDF 格式）。

（5）磷化處理射頻識(shí)別選型：抗金屬耐腐蝕標(biāo)簽定制標(biāo)簽。

1.3.7 過(guò)程追溯

生產(chǎn)過(guò)程追溯流程如圖8 所示。通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)接箍加工各工序信息進(jìn)行記錄。追溯人員通過(guò)系統(tǒng)或移動(dòng)終端在任意工序（接箍毛坯上料→切斷機(jī)下料→外形尺寸抽檢→粗車外圓加工→外形尺寸抽檢→螺紋加工→檢驗(yàn)→磁粉探傷→打碼→裝筐→磷化處理→成品入庫(kù)等過(guò)程追溯）掃料筐射頻識(shí)別系統(tǒng)，可正向、反向追溯成品或毛坯件爐批號(hào)，各工序加工設(shè)備、時(shí)間，料筐信息，刀具、工裝、量輔具，班組、暫存及檢驗(yàn)信息。

圖8 生產(chǎn)過(guò)程追溯流程

1.3.8 應(yīng)用場(chǎng)景

智能接箍加工單元生產(chǎn)模塊在制造執(zhí)行系統(tǒng)智能自動(dòng)化生產(chǎn)中尤為重要，經(jīng)過(guò)分析設(shè)計(jì)，將原車間接箍生產(chǎn)的車絲工序、打碼工序、檢測(cè)工序、磁粉探傷工序進(jìn)行設(shè)備改造，通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)+倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)的軟硬件控制實(shí)現(xiàn)了一條生產(chǎn)線一人檢測(cè)的自動(dòng)化流水線式生產(chǎn)方式，極大程度地提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)制造人工成本。

數(shù)字化螺紋檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)起到至關(guān)重要的作用，數(shù)字化螺紋檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接箍螺紋質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)錄入，統(tǒng)計(jì)分析和加工質(zhì)量預(yù)警?？蛻糁耙恢辈捎脵C(jī)械表進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，但機(jī)械表測(cè)量操作復(fù)雜，不易上手，工人需要手寫繁雜的報(bào)表和手工統(tǒng)計(jì)分析；數(shù)字化螺紋檢測(cè)系統(tǒng)采用通過(guò)數(shù)字化量具采集到數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線傳輸方式，發(fā)送到接受端，在接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，解析成規(guī)定的格式，再通過(guò)數(shù)字化量具協(xié)議棧推送到RabbitMQ 中，以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和質(zhì)量超差預(yù)警等，完美地解決了客戶之前遇到的難題。

2 結(jié)語(yǔ)

著重介紹了智能制造系統(tǒng)中智能化接箍加工車間的構(gòu)造與設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)運(yùn)用人工智能與大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對(duì)接箍的智能處理、加工、排產(chǎn)等操作起到了關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)金屬制造業(yè)的降本增效，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。