鐵路貨車(chē)檢修管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李風(fēng)明

（中車(chē)石家莊車(chē)輛有限公司，河北 石家莊 050000）

引言

生產(chǎn)型企業(yè)通常需要對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效控制，主要包括對(duì)生產(chǎn)線的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)督、設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分統(tǒng)計(jì)等，這不僅是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的必然要求，也是大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下的必要手段。工業(yè)4.0以加強(qiáng)數(shù)據(jù)間的連通性為目標(biāo)，因此鐵路貨車(chē)檢修管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于整個(gè)維修過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和有效控制，也能夠提升維修檢測(cè)的智能化和自動(dòng)化程度。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要組成部分有服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、地面讀出設(shè)備、LED顯示屏等，采用局域網(wǎng)的形式確保了各個(gè)功能模塊間的相互通訊[1-2]。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1）車(chē)輛參數(shù)、質(zhì)量、狀態(tài)信息管理：監(jiān)測(cè)過(guò)程中將所需的各項(xiàng)信息實(shí)施輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中，并整合成相應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表更加直觀地顯示出來(lái)。

2）車(chē)輛位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：采用集成硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)車(chē)輛位置的自動(dòng)更新或者在需要的情況下在系統(tǒng)中手動(dòng)設(shè)置車(chē)輛位置。

3）LED顯示：為了確保信息現(xiàn)實(shí)的有效性和全面性，首先對(duì)于需要的信息進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃，判斷出合理的區(qū)域范圍和數(shù)字大小后，將相應(yīng)信息放置在對(duì)應(yīng)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)信息顯示的目標(biāo)；通過(guò)對(duì)顯示屏的操控實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置，通過(guò)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)使得顯示屏發(fā)出的指令能夠及時(shí)發(fā)送至設(shè)備處。

4）二維碼生成：將需要讀取的信息以二維碼的形式粘貼在產(chǎn)品上。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別

車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)能夠顯著提升車(chē)號(hào)抄錄的效率和準(zhǔn)確率，不同車(chē)輛上裝有不同的識(shí)別卡，能夠反應(yīng)出車(chē)輛的相關(guān)信息，在車(chē)輛經(jīng)過(guò)的路徑上設(shè)置有讀取設(shè)備，在車(chē)輛到達(dá)該區(qū)域后通過(guò)讀取識(shí)別卡的方式獲取車(chē)輛的對(duì)應(yīng)信息。相關(guān)設(shè)備將讀取的車(chē)號(hào)數(shù)據(jù)信息放大、解譯、校核后進(jìn)行打印和存儲(chǔ)等操作，確保能夠及時(shí)有效地掌握車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置、當(dāng)前的使用情況、管理維修情況、運(yùn)行狀態(tài)等等。鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的主要組成部分包括車(chē)輛標(biāo)簽、地面AEI設(shè)備、數(shù)據(jù)識(shí)別讀取程序。

1）車(chē)輛標(biāo)簽。車(chē)輛標(biāo)簽是車(chē)輛信息的重要載體，包含了車(chē)輛的相關(guān)信息以及技術(shù)參數(shù)，通常被放置在車(chē)輛底部中梁上，通過(guò)識(shí)別車(chē)輛標(biāo)簽即可有效獲取車(chē)輛的相關(guān)信息。

2）地面AEI設(shè)備。主要組成部分包括傳感器、地面天線、讀出主機(jī)、電源防雷、通信等，主要作用為及時(shí)采集相關(guān)的車(chē)輛信息，并將采集的信息通過(guò)通信設(shè)備及時(shí)進(jìn)行處理、傳輸和形式轉(zhuǎn)化，便于后續(xù)數(shù)據(jù)分析和處理過(guò)程。

3）數(shù)據(jù)識(shí)別。接受傳輸而來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)其內(nèi)部程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解譯，提取其中的車(chē)號(hào)、生產(chǎn)日期等相關(guān)信息，將信息匯總后存儲(chǔ)至對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，日后需要使用相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)用。

2.2 LED顯示

生產(chǎn)看板在信息化的生產(chǎn)車(chē)間發(fā)揮著不可替代的作用，作為新興的可視化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，其通過(guò)全面完善的顯示界面，將生產(chǎn)車(chē)間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)直觀的展示在我們的眼前，使得我們能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲取相應(yīng)的生產(chǎn)信息和所需的各項(xiàng)參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。伴隨LED技術(shù)的逐漸興起，遠(yuǎn)程顯示技術(shù)已經(jīng)逐漸覆蓋在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，收獲了一致好評(píng)。其主要優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)LED顯示屏實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，能夠擺脫單片機(jī)硬件電路的束縛，通過(guò)網(wǎng)口的控制卡直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和控制的目的。對(duì)于一些大型企業(yè)而言，生產(chǎn)車(chē)間數(shù)量較多、車(chē)間的分布并無(wú)規(guī)律、因此數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程較為復(fù)雜，通過(guò)LED顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，使得企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的管理和控制更加高效。

2.3 二維碼

二維碼作為產(chǎn)品信息的載體，主要優(yōu)點(diǎn)包括高密度編碼、信息范圍廣、編碼過(guò)程簡(jiǎn)便、可靠性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)成本較低、使用壽命較長(zhǎng)、制作流程簡(jiǎn)便等等。正是由于上述諸多優(yōu)點(diǎn)使得二維碼當(dāng)前在各個(gè)行業(yè)逐漸普及并受到了廣泛的青睞。尤其是高新技術(shù)企業(yè)、物流行業(yè)等，由于其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求量較大加上其企業(yè)實(shí)際經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸距離較遠(yuǎn)，因此可以采用遠(yuǎn)程信息管理系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)所需的各項(xiàng)參數(shù)生成相應(yīng)的二維碼信息，將二維碼放置在便于讀取的位置確保信息能夠有效讀取。通過(guò)對(duì)二維碼信息的實(shí)時(shí)讀取能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)品信息的管理以及物流信息的監(jiān)測(cè)，使得企業(yè)能過(guò)遠(yuǎn)程操控的方式更加便捷的操控產(chǎn)品，提升了操作過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 車(chē)輛信息管理

3.1.1 配置信息

車(chē)輛維修時(shí)，需要提前獲取車(chē)輛的出車(chē)時(shí)間，以便制動(dòng)、車(chē)鉤緩沖裝置等提前配套，避免了不必要的浪費(fèi)，同時(shí)能夠自動(dòng)讀取相關(guān)信息并生成對(duì)應(yīng)生產(chǎn)信息動(dòng)態(tài)報(bào)表，確保企業(yè)管理人員能夠及時(shí)獲取車(chē)間的生產(chǎn)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保證生產(chǎn)過(guò)程有序進(jìn)行。

3.1.2 質(zhì)量信息

使用消項(xiàng)管理的模式，將所需的質(zhì)量信息進(jìn)行采集和，為了確保質(zhì)量信息的管理能夠有相關(guān)的參考依據(jù)，需要建立相應(yīng)的故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行信息的錄入和分析，通過(guò)一定量數(shù)據(jù)的積累能夠?qū)Φ湫偷墓收项?lèi)型進(jìn)行總結(jié)，以便制定相應(yīng)的改進(jìn)和預(yù)防措施，提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證車(chē)輛安全進(jìn)行。

3.1.3 狀態(tài)信息

通過(guò)分析車(chē)輛的在廠和各車(chē)間的天數(shù)，用對(duì)應(yīng)的顏色顯示，通過(guò)顏色種類(lèi)可以直觀的進(jìn)行相關(guān)信息的判斷。

3.2 車(chē)輛在廠位置更新

3.2.1 單位之間

車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置可以由信息采集設(shè)備采集后傳輸至系統(tǒng)之中，系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的邏輯處理后進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)更新，初步定位出車(chē)輛所處的生產(chǎn)線以及工位。

從當(dāng)前生產(chǎn)的實(shí)際情況來(lái)看，拋丸除銹工序、車(chē)體組裝工序等完工區(qū)域，需要增設(shè)地面讀出設(shè)備AEI。車(chē)間之間車(chē)體轉(zhuǎn)移采用自動(dòng)化轉(zhuǎn)移的方式，從車(chē)輛進(jìn)入移車(chē)臺(tái)位開(kāi)始計(jì)算時(shí)間。通過(guò)該方式確保對(duì)車(chē)輛維修過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)和工序所占時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)。

3.2.2 車(chē)間內(nèi)部

對(duì)于車(chē)輛的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，采用“存車(chē)線擺排”功能，將檢測(cè)的位置和對(duì)應(yīng)工序的要求進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，確定汽車(chē)當(dāng)前位于何種工序之中，以便提升車(chē)輛的管理效率。這一過(guò)程能夠通過(guò)jQueryUI Sortable實(shí)現(xiàn)，其主要作用是使用鼠標(biāo)能夠點(diǎn)擊網(wǎng)格信息進(jìn)行重新排布；用u1標(biāo)簽表示工序，Li標(biāo)簽表示車(chē)輛，通過(guò)拼接html的方式可以將對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)線信息顯示于網(wǎng)頁(yè)之中，在網(wǎng)頁(yè)中通過(guò)移動(dòng)對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽?zāi)M車(chē)輛生產(chǎn)過(guò)程中的對(duì)應(yīng)位置[3]。

3.3 LED顯示生產(chǎn)信息

BX-SE3支持超大面積LED顯示屏；能夠通過(guò)局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)信息傳輸，基于以上優(yōu)點(diǎn)本次設(shè)計(jì)選取BX-SE3控制卡。

3.3.1 LED屏參設(shè)置

使用前需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)和顯示信息進(jìn)行設(shè)置，LedshowTW屬于圖文編輯軟件的一種，具有操作簡(jiǎn)便、功能范圍強(qiáng)大等特點(diǎn)，使得用戶(hù)能夠?qū)ED屏幕進(jìn)行有效管理[4]。

屏幕參數(shù)設(shè)置過(guò)程中應(yīng)當(dāng)明確，屏幕的IP地址需要同Web服務(wù)器處于同一網(wǎng)段，確保二者間的信息能夠有效傳遞。

3.3.2 動(dòng)態(tài)生成節(jié)目文件

節(jié)目文件（Program）的主要作用是對(duì)顯示屏顯示的內(nèi)容和各項(xiàng)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的顯示區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，主要流程如下：建立節(jié)目，設(shè)置邊框；根據(jù)顯示內(nèi)容劃分區(qū)域，設(shè)置邊框；將所需內(nèi)容放置在節(jié)目中。如果相關(guān)內(nèi)容不支持顯示，則屏幕中該區(qū)域會(huì)處于空白狀態(tài)。

鑒于生產(chǎn)過(guò)程始終處于動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)，因此需要首先生成動(dòng)態(tài)節(jié)目文件，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞较蝻@示屏發(fā)送數(shù)據(jù)。LED顯示屏的數(shù)據(jù)主要包括以下三部分：標(biāo)題、顯示內(nèi)容以及歡迎詞。

3.4 車(chē)輛信息二維碼生成

在現(xiàn)有系統(tǒng)的功能基礎(chǔ)上，加設(shè)二維碼生成打印功能將所需的信息轉(zhuǎn)化為二維碼的形式，將二維碼打印并粘貼在指定區(qū)域，通過(guò)圖片的方式使得智能設(shè)備能夠更為便捷的獲取相應(yīng)的信息，無(wú)需調(diào)取后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)即可完成識(shí)別。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需求使用ZXing庫(kù)完成二維碼的動(dòng)態(tài)生成。ZXing庫(kù)的主要優(yōu)勢(shì)在于代碼編寫(xiě)高效、所需內(nèi)存較少等。

4 結(jié)語(yǔ)

鐵路貨車(chē)檢修管理系統(tǒng)的構(gòu)建，能夠?qū)?chē)輛維修過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。選取地面讀出設(shè)備AEI、PC作為上位機(jī)，LED顯示屏作為下位機(jī)，通過(guò)網(wǎng)口LED控制卡實(shí)現(xiàn)二者間的遠(yuǎn)程信息傳輸，有效解決了車(chē)間數(shù)量較多、車(chē)間分布不規(guī)律、數(shù)據(jù)傳輸距離過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛生產(chǎn)動(dòng)態(tài)可視化管理。二維碼技術(shù)的使用提升了車(chē)輛的檢修和配置效率，避免了配件錯(cuò)裝、漏裝等產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，鐵路貨車(chē)檢修管理系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用能夠顯著提升車(chē)輛的檢修效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。