李相搏

摘要：中國(guó)制造2025的核心要求是以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展為主題，以兩化深度融合為發(fā)展主線，以智能制造為主攻方向，推進(jìn)企業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化轉(zhuǎn)型。對(duì)于制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，車間是生產(chǎn)制造的核心，因此車間的數(shù)字化是智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的第一階段。本文以輪胎裝備行業(yè)為例，分析裝備加工車間信息化集成和數(shù)字化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：輪胎成型；數(shù)字化車間；智能化

數(shù)字化車間，是智能制造系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)單元，包含設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流等全生命周期過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通等功能。

輪胎裝備制造行業(yè)是面向橡膠輪胎企業(yè)，提供輪胎生產(chǎn)過(guò)程中從配料、密煉、壓延、裁斷、成型、硫化、檢測(cè)和立體庫(kù)各工序的數(shù)字化裝各；其生產(chǎn)制造過(guò)程以機(jī)械加工和裝備裝配為主。輪胎裝備制造過(guò)程的集成優(yōu)化和智能管理，要求能夠精確計(jì)劃、調(diào)度、發(fā)送、跟蹤、監(jiān)控車間生產(chǎn)信息和過(guò)程的車間級(jí)的管理信息系統(tǒng)，也是實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)智能化的基本體現(xiàn)，也是實(shí)現(xiàn)輪胎裝備制造設(shè)備集成、信息集成、功能集成的重要模式。

1.輪胎裝備數(shù)字化車間制造過(guò)程控制系統(tǒng)

該項(xiàng)目對(duì)數(shù)字化機(jī)械裝備制造過(guò)程進(jìn)行信息化集成和智能化改造，主要建設(shè)機(jī)械裝配過(guò)程控制模塊和機(jī)械加工過(guò)程控制模塊兩部分內(nèi)容，并通過(guò)信息化和智能化技術(shù)的集成應(yīng)用，快速、精準(zhǔn)地發(fā)送、回饋制造現(xiàn)場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)等各類信息；同時(shí)進(jìn)行快速精準(zhǔn)分析、并動(dòng)態(tài)根據(jù)車間狀況進(jìn)行排產(chǎn)、指揮、決策，實(shí)現(xiàn)輪胎裝備制造車間的數(shù)字化管控。

1.1機(jī)械加工過(guò)程控制模塊。機(jī)械加工過(guò)程控制模塊包含數(shù)控機(jī)床通信模塊、數(shù)控機(jī)床信息采集和統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)控程序管理模塊、刀具參數(shù)管理模塊、數(shù)控程序三維編輯與仿真模塊五個(gè)子模塊。

1.1.1數(shù)控機(jī)床通信模塊：

本模塊是機(jī)械加工過(guò)程控制模塊的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程通信等功能，可為數(shù)控機(jī)群構(gòu)建了一個(gè)以服務(wù)器為中心的通訊網(wǎng)絡(luò)，所有數(shù)控機(jī)床在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中都可以對(duì)服務(wù)器內(nèi)預(yù)存Nc程序進(jìn)行調(diào)用、加工，利用服務(wù)器完成大程序量上傳、存儲(chǔ)，進(jìn)行在線加工及共享網(wǎng)絡(luò)中所有的NC加工程序，并可對(duì)機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)及刀具數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

1.1.2數(shù)控機(jī)床信息采集和統(tǒng)計(jì)模塊：

該模塊是將數(shù)控機(jī)床作為一個(gè)信息的節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)納入到企業(yè)整合信息化的管理中，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、自動(dòng)的為整個(gè)信息系統(tǒng)提供及時(shí)、有效、真實(shí)的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理層與執(zhí)行層信息的交流和協(xié)同工作。

1.1.3數(shù)控程序管理模塊：

該模塊對(duì)NC程序進(jìn)行全壽命周期管理，對(duì)于加工程序，從創(chuàng)建、編輯、校對(duì)、審核、試切、定型、歸檔、使用直到刪除，模塊中均有詳細(xì)的記錄，進(jìn)行嚴(yán)格的流程管理，并可進(jìn)行逆向查詢處理，對(duì)Nc程序的處理可進(jìn)行有效的權(quán)限控制。

1.1 4刀具參數(shù)管理模塊：

該模塊通過(guò)將對(duì)刀儀連接到數(shù)字化機(jī)械裝備制造過(guò)程的信息化集成應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工車間數(shù)控設(shè)備的刀具參數(shù)網(wǎng)絡(luò)化管理和無(wú)紙化傳遞。

1.1.5數(shù)控程序三維編輯與仿真模塊：

該模塊是專為數(shù)控編程而設(shè)計(jì)的專業(yè)軟件，可以實(shí)現(xiàn)方便的程序編輯、智能的程序比較和強(qiáng)大的程序仿真。

1.2機(jī)械裝配過(guò)程控制模塊。機(jī)械裝配過(guò)程控制模塊由企業(yè)自主研發(fā)，依據(jù)輪胎生產(chǎn)制造管理實(shí)際情況，結(jié)合智能制造的發(fā)展要求，研發(fā)符合公司生產(chǎn)計(jì)劃管理需求機(jī)械裝配過(guò)程控制。機(jī)械裝配過(guò)程控制模塊包含計(jì)劃調(diào)度、條碼物流、工位終端、生產(chǎn)可視化、質(zhì)量管理和設(shè)備管理六個(gè)子模塊。

1.2.1計(jì)劃調(diào)度模塊：

從ERP系統(tǒng)導(dǎo)入項(xiàng)目/生產(chǎn)訂單的周期計(jì)劃，通過(guò)系統(tǒng)指派計(jì)劃執(zhí)行的車間工位、生產(chǎn)班組進(jìn)行計(jì)劃排程，編制完成的計(jì)劃應(yīng)包括工位作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃、物料配送計(jì)劃、生產(chǎn)班組排班計(jì)劃；完成計(jì)劃編制后，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃校驗(yàn)，重點(diǎn)檢查能力和約束規(guī)則對(duì)計(jì)劃的影響，將存在執(zhí)行問(wèn)題的計(jì)劃進(jìn)行提示，以便修訂計(jì)劃。

1.2.2條碼物流模塊：

該模塊可實(shí)現(xiàn)車間配送收貨和外協(xié)收貨、物料投料消耗、物料追溯功能；實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)部生產(chǎn)物資流轉(zhuǎn)的跟蹤和控制，提高物資管理的自動(dòng)化水平，優(yōu)化崗位和流程，提高工作效率，保證車間物資管理的帳物準(zhǔn)確性。

1.2.3位終端：

該模塊可實(shí)現(xiàn)日生產(chǎn)記錄、計(jì)劃進(jìn)度查詢、設(shè)計(jì)圖紙查詢、報(bào)工記錄查詢等功能；該模塊可以監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程，向生產(chǎn)管理層提供決策支持以提高生產(chǎn)效率。

1.2.4生產(chǎn)可視化模塊：

實(shí)現(xiàn)車間工位、機(jī)床設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與進(jìn)度控制，為管理者提供在線監(jiān)控和關(guān)鍵KPI指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析功能。

1.2.5質(zhì)量管理模塊：

該模塊主要實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)記錄、質(zhì)量跟蹤與追溯、質(zhì)量分析報(bào)告、SPC分析功能；跟蹤和分析產(chǎn)品和加工過(guò)程的質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制和確定生產(chǎn)中需要注意的問(wèn)題。

1.2.6設(shè)備管理模塊：該模塊主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬、修理計(jì)劃與費(fèi)用管理、工具管理、備品備件管理、故障管理、安全管理、設(shè)備監(jiān)控等功能。

2.智能制造過(guò)程的數(shù)據(jù)信息采集

系統(tǒng)可依據(jù)數(shù)控設(shè)備型號(hào)采用不同的數(shù)據(jù)采集，RS-232協(xié)議串口模式數(shù)控設(shè)備使用宏B變量輸出功能，讀取機(jī)床信息；TCP/IP協(xié)議網(wǎng)卡模式數(shù)控設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)集成接口，系統(tǒng)可依據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)獲取機(jī)床信息；條碼掃描采集，該方式與數(shù)控設(shè)備無(wú)關(guān)，可在數(shù)控網(wǎng)絡(luò)中添加條碼掃描設(shè)備，并定義企業(yè)條碼標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)條碼完成生產(chǎn)信息采集。

3.車間級(jí)移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用

項(xiàng)目集成應(yīng)用了移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了與COA協(xié)同辦公平臺(tái)移動(dòng)通信系統(tǒng)集成，移動(dòng)通信系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的API接口方式，可供數(shù)字化機(jī)械裝備制造過(guò)程的信息化集成應(yīng)用調(diào)用，移動(dòng)通信應(yīng)用主要在兩個(gè)方面：

①數(shù)控設(shè)備即將進(jìn)入維護(hù)期或在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)警告、故障等信息，系統(tǒng)自動(dòng)將數(shù)控設(shè)備的基礎(chǔ)信息（如設(shè)備號(hào)、型號(hào)、車間位置等）和維護(hù)信息以短信形式發(fā)送維護(hù)人員手機(jī)，維護(hù)人員可根據(jù)短信內(nèi)容及時(shí)了解設(shè)備情況，迅速解決。

②系統(tǒng)內(nèi)業(yè)務(wù)流程的移動(dòng)審批，生產(chǎn)計(jì)劃完成并提交審批后，系統(tǒng)自動(dòng)以短信形式通知相關(guān)人員，該人員可通過(guò)手機(jī)登陸企業(yè)移動(dòng)辦公平臺(tái)，查閱生產(chǎn)計(jì)劃信息，并完成審批工作。

4.車間級(jí)系統(tǒng)集成優(yōu)化

項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了車間級(jí)的系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)化。項(xiàng)目采用EAI（企業(yè)應(yīng)用集成）技術(shù)完成與ERP、WMS、COA等系統(tǒng)集成，接口集成開(kāi)發(fā)時(shí)定義信息交換的數(shù)據(jù)模型和通信模型，實(shí)現(xiàn)了信息共享的特定目標(biāo)，通過(guò)建立并使用標(biāo)準(zhǔn)資源，以支持大系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)及其各系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并確保預(yù)定效能得以發(fā)揮的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。

5.實(shí)施效果

通過(guò)論證實(shí)施和調(diào)試，優(yōu)化后的輪胎裝備的數(shù)字化車間，在生產(chǎn)效率提升、節(jié)能降耗和管理提升方面改善明顯，智能制造基礎(chǔ)進(jìn)一步鞏固并加強(qiáng)。

5.1效率提升。優(yōu)化后，車間實(shí)現(xiàn)滿足多目標(biāo)、多條件下的計(jì)劃排產(chǎn)、調(diào)度和優(yōu)化要求，實(shí)現(xiàn)了物流、控制流、信息流和價(jià)值流的閉環(huán)控制，能夠“提高產(chǎn)能5%以上”、“減少生產(chǎn)脫節(jié)時(shí)間5%以上”，實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序自動(dòng)傳輸，能夠“減少加工準(zhǔn)備時(shí)間10%以上”。

5.2節(jié)能降耗

數(shù)字化車間實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃排產(chǎn)與工單調(diào)度的一體化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控及數(shù)據(jù)信息采集，可提高生產(chǎn)設(shè)備的有效開(kāi)機(jī)時(shí)間5%以上，節(jié)約能源消耗50萬(wàn)元以上；

5.3管理提升

5.3.1車間可視化管理

車間實(shí)現(xiàn)了原料采購(gòu)、計(jì)劃排產(chǎn)、工藝執(zhí)行、物料消耗、機(jī)床狀態(tài)等信息都通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢，生產(chǎn)工單和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際信息通過(guò)系統(tǒng)能夠順暢的交互；

5.3.2信息共享與集成

車間可提供快速、準(zhǔn)確的信息支持，各環(huán)節(jié)KPI統(tǒng)計(jì)分析幫助管理者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及資源瓶頸，及時(shí)解決問(wèn)題，優(yōu)化資源配置；

5.3.3提升客戶的滿意度

通過(guò)系統(tǒng)可提升“產(chǎn)品質(zhì)量”、“交貨及時(shí)性”，成本的降低又可提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)用系統(tǒng)打造企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。