客車工廠智能中控系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施

劉波

摘要：本文以國內(nèi)某知名大中型客車整車新建項(xiàng)目為藍(lán)本，從現(xiàn)狀評估、需求分析著手，系統(tǒng)地總結(jié)了客車企業(yè)在智能制造轉(zhuǎn)型升級方向所作出的規(guī)劃探索，展望了“智能化客車工廠”的美好愿景。重點(diǎn)介紹了智能制造戰(zhàn)略路徑上關(guān)鍵的智能中控系統(tǒng)項(xiàng)目，詳細(xì)描述了智能中控系統(tǒng)的規(guī)劃、功能及實(shí)施，為推動實(shí)現(xiàn)客車企業(yè)智能化工廠成功愿景提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：客車;智能工廠;中控系統(tǒng);功能;實(shí)施

中圖分類號：U468.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0178-02

0? 引言

智能制造轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)成為汽車行業(yè)的普遍共識，本客車新基地建設(shè)項(xiàng)目以高標(biāo)準(zhǔn)、智能化、前瞻性和高技術(shù)水平為設(shè)計(jì)原則，選用先進(jìn)、自動化生產(chǎn)設(shè)備，采用自動與智能化物流輸送，加強(qiáng)過程控制能力，提升信息化程度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程智能跟蹤與產(chǎn)品生產(chǎn)過程、質(zhì)量可追溯，致力于打造成全球客車行業(yè)智能、綠色的新標(biāo)桿工廠。

1? 智能客車工廠的規(guī)劃藍(lán)圖

1.1 智能客車工廠規(guī)劃理念? 與乘用車相比較，客車企業(yè)“個(gè)性化”需求較多，無法組織標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模化生產(chǎn);自動化和信息化水平較低，產(chǎn)品的一致性、質(zhì)量比較難控制，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)較難追溯。新基地智能化規(guī)劃從企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀出發(fā)，以解決客車制造中生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量管控難、管理精細(xì)度不夠等核心問題，實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、節(jié)能環(huán)保等為目標(biāo)，構(gòu)建符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，價(jià)值最優(yōu)化的客車智能工廠。其建設(shè)路徑基本為：工藝裝備智能化—物流輸送智能化—信息化管理。

1.2 客車智能工廠整體架構(gòu)? 為應(yīng)對客車定制化下的快速設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，客車制造的價(jià)值鏈流程相比乘用車增加了銷售技術(shù)和訂單設(shè)計(jì)部分。本客車新基地建設(shè)項(xiàng)目智能制造架構(gòu)搭建核心以O(shè)TD價(jià)值鏈流程為主線，以先進(jìn)的信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從定單到交付的全流程自動化。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，將采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)自動排產(chǎn)、自動生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、能源管理、質(zhì)量管理、智能經(jīng)營決策等，通過數(shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)客車全自動化過程可視。圖1為某大中型客車智能工廠理想架構(gòu)圖。

1.3 客車智能工廠實(shí)施策略? 當(dāng)前，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)智能制造還處于逐步探索實(shí)踐階段，智能制造發(fā)展整體介于2.0與3.0之間。在充分調(diào)研了國內(nèi)外汽車行業(yè)智能制造案例，結(jié)合客車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及企業(yè)實(shí)際，從經(jīng)濟(jì)性及價(jià)值最大化的角度考慮，本新基地建設(shè)項(xiàng)目智能制造采取“整體規(guī)劃、分步實(shí)施、循序漸進(jìn)”的實(shí)施戰(zhàn)略。

1.4 智能中控系統(tǒng)? 客車智能工廠優(yōu)先實(shí)現(xiàn)客車生產(chǎn)線設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與分析、能源管控、設(shè)備管理、狀態(tài)監(jiān)控、故障維修預(yù)警、ANDON等功能，這部分稱之為智能中控系統(tǒng)。圖2是智能中控系統(tǒng)功能規(guī)劃。

2? 智能中控系統(tǒng)的實(shí)施及效益

2.1 系統(tǒng)方案及軟硬件規(guī)則

2.1.1 工廠編碼等統(tǒng)一? 為了使中控系統(tǒng)能順利地采集到設(shè)備的各種有用信息，從項(xiàng)目初始階段，就要對整個(gè)工廠的所有控制系統(tǒng)的代碼、程序編制規(guī)則、符號代碼編寫規(guī)則等進(jìn)行統(tǒng)一;并對工廠的IP地址網(wǎng)段統(tǒng)一分配，車身代碼規(guī)則各車間按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行……

2.1.2 硬件配置統(tǒng)一? 交換機(jī)層級，不同類型信號的通訊方式，設(shè)備與中控系統(tǒng)接口形式，工程界面，供電方式等統(tǒng)一規(guī)劃。中控系統(tǒng)及相關(guān)的光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)供電采用雙電源供電，以免停電造成中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的丟失。中控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也可以采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較圖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，但成本更高。

2.2 中控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)? 為了保證中控系統(tǒng)可靠運(yùn)行，服務(wù)器機(jī)柜房間要求恒溫恒濕、地面防靜電處理。服務(wù)器房間和監(jiān)控室分開，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮顯示器和電腦的電源插口。

中控系統(tǒng)軟件架構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)化工具、模塊化功能組件、柔性化配置界面，穩(wěn)定性、安全性、復(fù)用性、移植性均有可靠保障。

常規(guī)中控系統(tǒng)具備的基本功能，如生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備班次管理、設(shè)備故障查詢、設(shè)備趨勢管理等常規(guī)功能由于篇幅限制不在此贅述。本文重點(diǎn)闡述在常規(guī)中控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加的具有大中型客車項(xiàng)目特色的功能。

2.2.1 預(yù)防性維修? 預(yù)防性維修主要是指在機(jī)械設(shè)備沒有發(fā)生故障或尚未造成損壞的前提下即展開一系列檢查的維修方式，通過對產(chǎn)品的系統(tǒng)性檢查、設(shè)備測試和更換以防止功能故障發(fā)生，使其保持在正常工作狀態(tài)。毫無疑問，預(yù)防性維修能減少設(shè)備故障時(shí)間和生產(chǎn)停臺時(shí)間。通過采集所有設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)，形成設(shè)備日常正常運(yùn)行的狀態(tài)，但被檢測設(shè)備偏離了正常狀態(tài)值時(shí)，中控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示，形成設(shè)備維修報(bào)表，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的預(yù)防性維修。

2.2.2 質(zhì)量管理? 客車生產(chǎn)質(zhì)量管控過程主要由檢查、維修、分析原因改進(jìn)改善。如何讓質(zhì)檢人員的檢查結(jié)果直接傳遞給維修人員、維修人員處理后質(zhì)檢人員如何快速的復(fù)檢、所有的質(zhì)量問題如何快速錄入并統(tǒng)計(jì)分析得出有效結(jié)論，提升質(zhì)量管控效率？

中控系統(tǒng)在關(guān)鍵質(zhì)量檢查工位配置了觸摸屏，觸摸屏上顯示當(dāng)前車身信息，車身三維立體示意圖，檢查者發(fā)現(xiàn)被檢查車身問題后，直接在操作屏上點(diǎn)選對應(yīng)的缺陷即可完成質(zhì)量檢查信的系統(tǒng)錄入。

2.2.3 生產(chǎn)物流跟蹤? 為了實(shí)現(xiàn)焊裝后的白車身在后續(xù)生產(chǎn)過程中的位置跟蹤，以掌握車身的生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)質(zhì)量，在焊裝車間、電泳車間、涂裝車間、總裝車間均設(shè)置了高頻射頻識別系統(tǒng)。車輛信息在焊裝時(shí)被自動寫入安裝在滑橇上的數(shù)據(jù)載體內(nèi)，當(dāng)車輛經(jīng)過不同的讀寫站時(shí)，車身信息能通過讀寫站從載體中讀出，自動指導(dǎo)作業(yè)人員根據(jù)車型選擇對應(yīng)的材料、對應(yīng)的顏色進(jìn)行作業(yè)，自動將車型信息傳送給機(jī)器人進(jìn)行噴涂作業(yè)。通過中控系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確知道某臺車身當(dāng)前位置、質(zhì)量缺陷、修復(fù)程度、經(jīng)過某個(gè)烘干爐時(shí)烘烤的工藝參數(shù)及烘干時(shí)間等等。圖3射頻識別系統(tǒng)圖。

2.2.4 Andon系統(tǒng)? 在生產(chǎn)過程中，各個(gè)工位的工人可以通過Andon系統(tǒng)的按鈕、拉繩開關(guān)、觸摸屏等向班組長發(fā)出產(chǎn)品質(zhì)量異常、設(shè)備故障、物料短缺等幫助請求，Andon系統(tǒng)采集這些呼叫請求，并以報(bào)警燈、廣播、看板、郵件、微信等多種方式逐級通知，形成自下而上的快速響應(yīng)機(jī)制，使生產(chǎn)過程中的問題得到及時(shí)處理，減少生產(chǎn)線停工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)生產(chǎn)需要，配置有質(zhì)量、設(shè)備、物料Andon系統(tǒng)，可根據(jù)問題類型、報(bào)警時(shí)長設(shè)置自動應(yīng)答處理機(jī)制，對計(jì)劃完成率，停線次數(shù)、累計(jì)停線時(shí)間、直通率等多種方式的統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.5 能源管控平臺

通過對工廠所有三級儀表信息的采集，將不同區(qū)域、不同類型的設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。系統(tǒng)在設(shè)定好的掃描周期內(nèi)記錄能源消耗數(shù)據(jù)，可根據(jù)使用者需要，生成定制化報(bào)表?？筛鶕?jù)設(shè)定策略，自動起停生產(chǎn)線設(shè)備。根據(jù)在線產(chǎn)能和節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)自動能耗管理，如電機(jī)降頻運(yùn)行、烘干爐降溫待機(jī)。

2.3 中控系統(tǒng)預(yù)期效益

實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制等的全過程自動化;實(shí)現(xiàn)從訂單錄入到生產(chǎn)入庫出貨全流程的可視化;提高資源利用率，減少能源消耗，生產(chǎn)效率提升，從而提升企業(yè)效益，為精益化管理及科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支撐。

3? 結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)客車智能工廠的目標(biāo)還任重而道遠(yuǎn)，通過優(yōu)先實(shí)現(xiàn)智能中控系統(tǒng)的搭建，有效地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與管理的統(tǒng)一。系統(tǒng)投入后，在推動各相關(guān)部門快速響應(yīng)、生產(chǎn)相關(guān)信息快速傳遞等方面提供了有效支持，有效的保障了自動化生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化管理。未來，根據(jù)生產(chǎn)需要不斷的進(jìn)行信息化功能擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)理想中的客車智能工廠目標(biāo)必定為時(shí)不遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型方法與實(shí)踐[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2020.