基于信息化技術(shù)的輪軸生產(chǎn)線信息集成

魯 喻 馮 嵩

(中車株洲車輛有限公司 湖南 株洲 412003)

0 引言

中車株洲車輛有限公司以新技術(shù)MES(生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng))的引入為契機(jī)，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，融合現(xiàn)有HMIS(鐵路貨車信息化系統(tǒng))和ERP系統(tǒng)(生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃系統(tǒng))，提高了企業(yè)輪軸生產(chǎn)線信息化集成程度，由原先各個(gè)系統(tǒng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力地各自報(bào)工，達(dá)到一次報(bào)工可將3套系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享串聯(lián)的目的，從而減少報(bào)工次數(shù)，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。并結(jié)合企業(yè)的“以機(jī)代人”設(shè)備升級(jí)改造，打造了物流、信息自動(dòng)化生產(chǎn)線，為公司提高工作效率創(chuàng)造更大的生產(chǎn)價(jià)值，下文對(duì)此進(jìn)行介紹。

1 輪軸生產(chǎn)線現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)線組成結(jié)構(gòu)

目前，中車株洲車輛有限公司整條輪軸生產(chǎn)線由整備班、車軸班、磨床班、探傷班、油壓班和輪軸班組成，如圖1所示。

圖1 輪軸生產(chǎn)線

1.2 生產(chǎn)線存在的問題

1.2.1報(bào)工次數(shù)多

員工完成加工操作之后需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工位報(bào)工，原先僅需要在ERP系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行報(bào)工即可，2017年開始為符合國鐵公司下發(fā)實(shí)施的《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》部署了HMIS輪軸系統(tǒng)，員工需要同時(shí)在2套互不兼容的系統(tǒng)內(nèi)報(bào)工，造成了勞動(dòng)量的增大和時(shí)間的浪費(fèi)。

1.2.2報(bào)工準(zhǔn)確度不高

員工報(bào)工都是手動(dòng)在ERP、HMIS系統(tǒng)中輸入報(bào)工信息，給報(bào)工數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度帶來隱患，很多數(shù)據(jù)都需要上傳至國鐵公司，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠直接影響企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，所以如何提高報(bào)工數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性成了亟待解決的問題。

1.2.3信息流傳遞方面

由ERP下達(dá)產(chǎn)線計(jì)劃，信息傳遞時(shí)通過紙質(zhì)記錄、《過程控制卡》、手工報(bào)工等方式記錄生產(chǎn)過程，造成信息追溯困難，尋找原始記錄繁瑣且不真實(shí)易被篡改。

2 解決問題的思路和方式

2.1 系統(tǒng)整合

通過MES系統(tǒng)對(duì)HMIS、ERP系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)形成一個(gè)整體：?jiǎn)T工報(bào)工后僅需在HMIS輪軸中報(bào)工一次即可，由設(shè)計(jì)的后臺(tái)數(shù)據(jù)接口向MES系統(tǒng)傳導(dǎo)數(shù)據(jù)，并通過MES系統(tǒng)將數(shù)據(jù)與ERP系統(tǒng)進(jìn)行共享，完成報(bào)工后自動(dòng)將輪軸信息同步至相應(yīng)系統(tǒng)，一次報(bào)工完成三套系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理，減少了員工的工作量。

2.2 改變報(bào)工方式

通過在車軸、輪餅、軸承等關(guān)鍵物料粘貼二維條碼(全車間單件管理)，將整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行串聯(lián)。員工采用移動(dòng)PDA直接掃關(guān)鍵物料二維碼完成報(bào)工，系統(tǒng)報(bào)工時(shí)自動(dòng)匹配父子項(xiàng)關(guān)系，將信息傳遞至下一工位，減少人為干預(yù)，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠性，并使企業(yè)具備了減員增效的條件。對(duì)各班組各工位職能進(jìn)行梳理，改變傳統(tǒng)的按照班組進(jìn)行統(tǒng)一報(bào)工的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榘凑展の环止で闆r，各工位獨(dú)立報(bào)工的模式，使得工序傳遞更加優(yōu)化，上下工位之間銜接更加緊密(見圖2)。

圖2 報(bào)工流程

2.3 優(yōu)化信息傳遞模式

密切關(guān)注“以機(jī)代人”的實(shí)施進(jìn)度，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物理工位的布局，實(shí)現(xiàn)工位制生產(chǎn)；對(duì)上線產(chǎn)品通過二維碼的跟蹤實(shí)現(xiàn)輪座、輪轂孔復(fù)核等記錄電子化，具備實(shí)現(xiàn)車間無紙化管理?xiàng)l件(目前已取消“過盈量選配”記錄)。綜合應(yīng)用二維碼、手持PDA等信息手段，實(shí)現(xiàn)車間現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)狀態(tài)等信息的快速采集、反饋和處理，做到記錄追溯查詢簡(jiǎn)潔方便，且無法被人工篡改，保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

3 實(shí)施步驟

3.1 數(shù)據(jù)采集

為滿足檢測(cè)設(shè)備和壓裝設(shè)備的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸條件，實(shí)現(xiàn)手持設(shè)備和電腦共享數(shù)據(jù)，先期對(duì)臺(tái)車車間輪軸生產(chǎn)線的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了數(shù)據(jù)接口開發(fā)的工作。完成車軸檢測(cè)機(jī)、泰格線輪對(duì)壓裝機(jī)、輪對(duì)檢測(cè)機(jī)、軸承壓裝機(jī)、車軸三徑檢測(cè)機(jī)、軸承內(nèi)徑檢測(cè)機(jī)、標(biāo)志板刻打機(jī)、兩臺(tái)磨合機(jī)等設(shè)備的數(shù)據(jù)接口開發(fā)，做到了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和自動(dòng)上報(bào)，避免了數(shù)據(jù)錯(cuò)漏情況的發(fā)生。

3.2 拓展報(bào)工方式

拓展報(bào)工方式的多樣性，員工既可以通過手持PDA掃碼報(bào)工，也可以通過電腦完成報(bào)工(見圖3)，而且所有數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享，無論手持設(shè)備還是電腦所有的報(bào)工資料均可實(shí)現(xiàn)交互。為保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)謹(jǐn)性，嘗試?yán)霉芾硎侄喂膭?lì)操作者采取手持PDA報(bào)工的模式，經(jīng)過一段時(shí)間的推廣，所有工位的操作人員利用手持PDA參與報(bào)工的比例已經(jīng)接近100%。

圖3 手持PDA報(bào)工

3.3 掃描二維碼

實(shí)現(xiàn)“一碼通”，所有關(guān)鍵物料全部通過二維碼進(jìn)行信息傳遞。上線后立足于用戶需求，不斷完善程序，將整條輪軸生產(chǎn)線手工填寫的紙質(zhì)記錄納入報(bào)工操作，具備實(shí)現(xiàn)車間現(xiàn)場(chǎng)辦公無紙化的條件。目前下發(fā)了17部手持終端設(shè)備，全線采用掃碼完成報(bào)工。針對(duì)原來錯(cuò)誤率尤為突出的輪餅信息內(nèi)容錯(cuò)漏進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)了降低差錯(cuò)率的目的，全輪軸生產(chǎn)線保守預(yù)計(jì)可以將錯(cuò)誤率減少65%。HMIS輪軸系統(tǒng)中所有關(guān)鍵物料全部通過二維碼進(jìn)行信息傳遞。二維碼攜帶的信息來源于已經(jīng)做好數(shù)據(jù)互聯(lián)的ERP系統(tǒng)，每張二維碼均攜帶物料單件號(hào)信息。為每一個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行全生命周期的追溯，在HMIS輪軸系統(tǒng)完成質(zhì)檢后所有信息會(huì)實(shí)時(shí)同步至MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，該單件號(hào)也會(huì)作為其在MES系統(tǒng)中的唯一標(biāo)識(shí)，方便以后進(jìn)行信息追蹤，具體如圖4所示。

車軸二維碼 輪餅二維碼 軸承二維碼

3.4 編寫數(shù)據(jù)對(duì)接口

編寫輪對(duì)壓裝機(jī)和軸承壓裝機(jī)的專用掃碼數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)掃碼槍掃碼后可以將部件攜帶信息，自動(dòng)寫入壓裝設(shè)備，減少人為參與，實(shí)現(xiàn)信息流自動(dòng)化(見圖5)。轉(zhuǎn)向架作為鐵路貨車走行部最基礎(chǔ)的核心部件，直接關(guān)系到車輛的運(yùn)行安全，而將車軸與輪餅壓裝成輪對(duì)，將輪對(duì)與軸承壓裝成輪軸的壓裝工位又是轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)的重中之重。在實(shí)施HMIS輪軸系統(tǒng)之前的輪對(duì)壓裝和軸承壓裝工位，壓裝信息的錄入只能依靠人工，操作者的工作狀態(tài)直接影響壓裝合格率。因?yàn)榍捌诘臄?shù)據(jù)來源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化傳遞，相關(guān)壓裝信息的收集也由紙質(zhì)傳遞升級(jí)為數(shù)據(jù)流，因此，開發(fā)了壓裝機(jī)專用數(shù)據(jù)接口，在獲取壓裝結(jié)果數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還能將前部工位收集的數(shù)據(jù)在壓裝準(zhǔn)備階段自動(dòng)寫入。

圖5 直接掃碼導(dǎo)出數(shù)據(jù)至壓裝設(shè)備

3.5 實(shí)現(xiàn)無紙化辦公

將一些紙質(zhì)質(zhì)?？▋?nèi)容納入輪軸系統(tǒng)，員工報(bào)工時(shí)，將所需質(zhì)保資料填寫入手持終端PDA中，該數(shù)據(jù)將保留在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，并做好導(dǎo)出模塊，方便質(zhì)檢人員隨時(shí)查詢(見圖6)。

圖6 系統(tǒng)自動(dòng)形成電子記錄

3.6 強(qiáng)化功能設(shè)置

根據(jù)使用者的不同需求和習(xí)慣積極修改系統(tǒng)界面和功能，滿足不同崗位的需要。質(zhì)檢員的工作具有其獨(dú)特性和嚴(yán)肅性，為了凸顯這個(gè)作用，為質(zhì)檢員配備了具備指紋簽名功能的手持PDA，質(zhì)檢員檢查產(chǎn)品并通過質(zhì)檢之后，完成確認(rèn)的環(huán)節(jié)必須使用指紋簽名，對(duì)不符合要求的產(chǎn)品有權(quán)將其返修至上游工位進(jìn)行再次加工。為了更好地指引操作者完成操作，對(duì)界面進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)設(shè)置閾值，只有閾值范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)才符合操作條件，超出閾值數(shù)據(jù)無法保存，并提示操作者進(jìn)行修改；有些工位的操作必須要由2個(gè)操作員同時(shí)完成，兩人的操作有合作也有分工。界面的顏色太過于單調(diào)不利于操作，因此對(duì)關(guān)鍵項(xiàng)的顏色進(jìn)行區(qū)分，用醒目的色調(diào)提醒操作員注意(見圖7)。

圖7 系統(tǒng)界面

4 結(jié)束語

企業(yè)圍繞“建設(shè)數(shù)字化車間”的目標(biāo)，以工位化管理為指引，實(shí)施生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，解決現(xiàn)有生產(chǎn)過程中的突出問題。實(shí)現(xiàn)了車軸生產(chǎn)線手持報(bào)工，全程對(duì)輪、軸、軸承貼碼，操作工采用掃碼報(bào)工方式，提高了報(bào)工的準(zhǔn)確率和及時(shí)率，同時(shí)手工填報(bào)記錄均已通過系統(tǒng)錄入，為減人減紙創(chuàng)造條件。通過MES、ERP、HMIS多系統(tǒng)信息化集成應(yīng)用，最終達(dá)到了提高生產(chǎn)率、提高物料配送率、節(jié)約制造成本，提升現(xiàn)場(chǎng)管理等目的。由于是三套系統(tǒng)進(jìn)行集成，并且傳輸?shù)膬?nèi)容包括近300項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，所以接口相當(dāng)繁復(fù)。每套系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的格式不一樣，為了將這300項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)謹(jǐn)和準(zhǔn)確性，通過近半年的努力，進(jìn)行接口程序的開發(fā)、測(cè)試、連調(diào)，實(shí)現(xiàn)了三套系統(tǒng)數(shù)據(jù)的順利對(duì)接，本次信息系統(tǒng)集成的實(shí)施為企業(yè)減少生產(chǎn)輔助人員，減少現(xiàn)場(chǎng)紙質(zhì)記錄提供了軟件基礎(chǔ)，達(dá)到了企業(yè)通過信息化手段降本增效的目的。□