客車工廠智能中控系統(tǒng)規(guī)劃與實施

劉波

摘要：本文以國內(nèi)某知名大中型客車整車新建項目為藍本，從現(xiàn)狀評估、需求分析著手，系統(tǒng)地總結了客車企業(yè)在智能制造轉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。重點介紹了智能制造戰(zhàn)略路徑上關鍵的智能中控系統(tǒng)項目，詳細描述了智能中控系統(tǒng)的規(guī)劃、功能及實施，為推動實現(xiàn)客車企業(yè)智能化工廠成功愿景提供了實踐經(jīng)驗。

關鍵詞：客車;智能工廠;中控系統(tǒng);功能;實施

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

0? 引言

智能制造轉型升級已經(jīng)成為汽車行業(yè)的普遍共識，本客車新基地建設項目以高標準、智能化、前瞻性和高技術水平為設計原則，選用先進、自動化生產(chǎn)設備，采用自動與智能化物流輸送，加強過程控制能力，提升信息化程度，實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能跟蹤與產(chǎn)品生產(chǎn)過程、質量可追溯，致力于打造成全球客車行業(yè)智能、綠色的新標桿工廠。

1? 智能客車工廠的規(guī)劃藍圖

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)“個性化”需求較多，無法組織標準規(guī)?；a(chǎn);自動化和信息化水平較低，產(chǎn)品的一致性、質量比較難控制，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)品質量管控難、管理精細度不夠等核心問題，實現(xiàn)自動化、柔性化、節(jié)能環(huán)保等為目標，構建符合企業(yè)生產(chǎn)實際，價值最優(yōu)化的客車智能工廠。其建設路徑基本為：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? 為應對客車定制化下的快速設計實現(xiàn)，客車制造的價值鏈流程相比乘用車增加了銷售技術和訂單設計部分。本客車新基地建設項目智能制造架構搭建核心以OTD價值鏈流程為主線，以先進的信息系統(tǒng)實現(xiàn)從定單到交付的全流程自動化。運用大數(shù)據(jù)分析，將采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質量數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)等信息進行分析，實現(xiàn)自動排產(chǎn)、自動生產(chǎn)管理、設備管理、能源管理、質量管理、智能經(jīng)營決策等，通過數(shù)字孿生，實現(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圖。

1.3 客車智能工廠實施策略? 當前，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)智能制造還處于逐步探索實踐階段，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，結合客車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及企業(yè)實際，從經(jīng)濟性及價值最大化的角度考慮，本新基地建設項目智能制造采取“整體規(guī)劃、分步實施、循序漸進”的實施戰(zhàn)略。

1.4 智能中控系統(tǒng)? 客車智能工廠優(yōu)先實現(xiàn)客車生產(chǎn)線設備的數(shù)據(jù)采集與分析、能源管控、設備管理、狀態(tài)監(jiān)控、故障維修預警、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)能順利地采集到設備的各種有用信息，從項目初始階段，就要對整個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)則各車間按標準執(zhí)行……

2.1.2 硬件配置統(tǒng)一? 交換機層級，不同類型信號的通訊方式，設備與中控系統(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)及相關的光纖網(wǎng)絡交換機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)絡結構可以采用環(huán)網(wǎng)結構，也可以采用星型網(wǎng)絡結構，星型網(wǎng)絡結構較圖環(huán)網(wǎng)結構更加穩(wěn)定，但成本更高。

2.2 中控系統(tǒng)功能實現(xiàn)? 為了保證中控系統(tǒng)可靠運行，服務器機柜房間要求恒溫恒濕、地面防靜電處理。服務器房間和監(jiān)控室分開，設計時需要考慮顯示器和電腦的電源插口。

中控系統(tǒng)軟件架構采用標準化工具、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)、設備狀態(tài)監(jiān)控、設備班次管理、設備故障查詢、設備趨勢管理等常規(guī)功能由于篇幅限制不在此贅述。本文重點闡述在常規(guī)中控系統(tǒng)的基礎上增加的具有大中型客車項目特色的功能。

2.2.1 預防性維修? 預防性維修主要是指在機械設備沒有發(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，預防性維修能減少設備故障時間和生產(chǎn)停臺時間。通過采集所有設備的正常運行狀態(tài)，形成設備日常正常運行的狀態(tài)，但被檢測設備偏離了正常狀態(tài)值時，中控系統(tǒng)發(fā)出報警提示，形成設備維修報表，從而實現(xiàn)對設備的預防性維修。

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

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

2.2.3 生產(chǎn)物流跟蹤? 為了實現(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)質量，在焊裝車間、電泳車間、涂裝車間、總裝車間均設置了高頻射頻識別系統(tǒng)。車輛信息在焊裝時被自動寫入安裝在滑橇上的數(shù)據(jù)載體內(nèi)，當車輛經(jīng)過不同的讀寫站時，車身信息能通過讀寫站從載體中讀出，自動指導作業(yè)人員根據(jù)車型選擇對應的材料、對應的顏色進行作業(yè)，自動將車型信息傳送給機器人進行噴涂作業(yè)。通過中控系統(tǒng)，能夠準確知道某臺車身當前位置、質量缺陷、修復程度、經(jīng)過某個烘干爐時烘烤的工藝參數(shù)及烘干時間等等。圖3射頻識別系統(tǒng)圖。

2.2.4 Andon系統(tǒng)? 在生產(chǎn)過程中，各個工位的工人可以通過Andon系統(tǒng)的按鈕、拉繩開關、觸摸屏等向班組長發(fā)出產(chǎn)品質量異常、設備故障、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機制，使生產(chǎn)過程中的問題得到及時處理，減少生產(chǎn)線停工時間，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)生產(chǎn)需要，配置有質量、設備、物料Andon系統(tǒng)，可根據(jù)問題類型、報警時長設置自動應答處理機制，對計劃完成率，停線次數(shù)、累計停線時間、直通率等多種方式的統(tǒng)計分析。

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、不同類型的設備的數(shù)據(jù)進行分析比較。系統(tǒng)在設定好的掃描周期內(nèi)記錄能源消耗數(shù)據(jù)，可根據(jù)使用者需要，生成定制化報表?？筛鶕?jù)設定策略，自動起停生產(chǎn)線設備。根據(jù)在線產(chǎn)能和節(jié)拍，實現(xiàn)自動能耗管理，如電機降頻運行、烘干爐降溫待機。

2.3 中控系統(tǒng)預期效益

實現(xiàn)設備控制、數(shù)據(jù)采集、質量控制等的全過程自動化;實現(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決策提供數(shù)據(jù)支撐。

3? 結束語

實現(xiàn)客車智能工廠的目標還任重而道遠，通過優(yōu)先實現(xiàn)智能中控系統(tǒng)的搭建，有效地實現(xiàn)生產(chǎn)與管理的統(tǒng)一。系統(tǒng)投入后，在推動各相關部門快速響應、生產(chǎn)相關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)、準時化管理。未來，根據(jù)生產(chǎn)需要不斷的進行信息化功能擴充，實現(xiàn)理想中的客車智能工廠目標必定為時不遠。

參考文獻：

[1]工業(yè)智能化轉型方法與實踐[M].上?？茖W技術出版社，2020.