文／阮子劍，賈春華，張濤·珠海格力電器股份有限公司

通過(guò)工控機(jī)+可編程序控制器（PLC）+現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速采集、分析，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備等方面的在線監(jiān)控，準(zhǔn)確共享，取代原有落后的數(shù)據(jù)收集方式，有效提升空調(diào)行業(yè)噴涂生產(chǎn)線信息化管理水平，產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率得到提高。

近年來(lái)，全球空調(diào)制造技術(shù)迎來(lái)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線信息化的應(yīng)用愈發(fā)成熟，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念更加深入人心，原來(lái)落后的生產(chǎn)系統(tǒng)及管理方式不能滿足“小批量、多切換”的生產(chǎn)需求。同時(shí)，在當(dāng)前空調(diào)企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀下，在高效率、高質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升設(shè)備的信息化生產(chǎn)能力也是必須滿足的要求。

噴涂線在我司的應(yīng)用已有二十余年，前期設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)的管控多采用人工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，無(wú)法實(shí)時(shí)性的進(jìn)行監(jiān)控。針對(duì)目前空調(diào)外觀零件生產(chǎn)制造過(guò)程中存在的質(zhì)量異常、生產(chǎn)低效等問(wèn)題，為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率，保障工藝質(zhì)量穩(wěn)定，企業(yè)首次利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)將信息化應(yīng)用到噴涂線的生產(chǎn)模式中。

噴涂生產(chǎn)線信息化項(xiàng)目背景

生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理原始、簡(jiǎn)單

目前，制約生產(chǎn)線質(zhì)量及效率的主要問(wèn)題，為生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理原始、簡(jiǎn)單以及出現(xiàn)異常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，主要包括以下4 點(diǎn)：⑴生產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù)人工記錄管理不可控；⑵數(shù)據(jù)信息反饋滯后，存在質(zhì)量隱患；⑶無(wú)分析平臺(tái)，數(shù)據(jù)沒(méi)有上層應(yīng)用；⑷零件掉落烘道未察覺(jué)導(dǎo)致批量質(zhì)量事故。

異常頻發(fā)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除

珠海格力共9 條生產(chǎn)線，分別來(lái)自三個(gè)生產(chǎn)廠家，設(shè)備維護(hù)尤為重要，異常的發(fā)生直接影響生產(chǎn)效率及質(zhì)量，甚至發(fā)生停產(chǎn)停線。表1 列舉近年發(fā)生的典型設(shè)備異常，導(dǎo)致的工藝質(zhì)量問(wèn)題。

表1 典型設(shè)備異常導(dǎo)致工藝質(zhì)量問(wèn)題

噴涂生產(chǎn)線信息化項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目方案

⑴數(shù)據(jù)管理邏輯。實(shí)施層級(jí)差別化權(quán)限管理，各個(gè)分廠和基地的生產(chǎn)及工藝數(shù)據(jù)對(duì)不同需求的人員開(kāi)放；生產(chǎn)線和車間分層管理，不同車間之間分級(jí)管理。根據(jù)不同的管理需求對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)放權(quán)限和報(bào)表內(nèi)容。

⑵系統(tǒng)邏輯構(gòu)成。平臺(tái)邏輯架構(gòu)共劃分為七層，分別為設(shè)備層、適配層、消息層、存儲(chǔ)層、分析層、服務(wù)層和展示層；以及非業(yè)務(wù)相關(guān)的平臺(tái)管理后臺(tái)。根據(jù)不同區(qū)塊劃分，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)管理，消息通知、數(shù)據(jù)分析和3D 工廠及報(bào)表展示。

⑶設(shè)備數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)布局適用于車間內(nèi)部的信息傳遞。采集單點(diǎn)位置傳輸可采用現(xiàn)有成熟的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

⑷平臺(tái)部署模式。平臺(tái)部署模式適用于全公司設(shè)備系統(tǒng)，通過(guò)云化部署的方式對(duì)子/分公司設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集監(jiān)控。各個(gè)分基地之間的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)匯總并可單獨(dú)管理，全公司數(shù)據(jù)在總部實(shí)現(xiàn)匯總管理，如圖1 所示。

⑸設(shè)備數(shù)據(jù)接入點(diǎn)設(shè)備共監(jiān)控52 個(gè)點(diǎn)，其中工藝參數(shù)30 個(gè)點(diǎn)，生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)22 個(gè)點(diǎn)，包括的工位有：開(kāi)爐、上料、熱水洗、預(yù)脫脂、主脫脂、水洗1、水洗2、陶化、水洗3、水洗4、純水洗、前處理烘道、烘干、固化、檢驗(yàn)、噴粉、下料、燃燒機(jī)、熱水爐、水電氣能耗等，如圖2 所示。

圖2 設(shè)備數(shù)據(jù)接入點(diǎn)布局圖

⑹噴塑設(shè)備采集方案。設(shè)備參數(shù)采集通過(guò)增加或更換，具有數(shù)據(jù)反饋功能的傳感器或者儀表。設(shè)備數(shù)據(jù)通過(guò)PLC 匯總上傳，反饋控制信號(hào)在PLC 端實(shí)現(xiàn)，信息化平臺(tái)只接收和分析數(shù)據(jù)，如圖3 所示。

圖3 噴塑設(shè)備采集方案

⑺ 噴涂信息化生產(chǎn)模式變革。粗放式管理模式：1)工藝參數(shù)專人定時(shí)監(jiān)控記錄；2)參數(shù)異常人工排除；3)每班人工檢查通道零件掉落情況；4)缺料數(shù)據(jù)人工計(jì)算。

信息化管理模式（圖4）：1)工藝參數(shù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控；2)參數(shù)異常系統(tǒng)自動(dòng)控制并排除；3)自動(dòng)感應(yīng)通道零件掉落情況；4)上下料訂單追蹤，缺料自動(dòng)追蹤；5)質(zhì)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析；6)生產(chǎn)數(shù)據(jù)異常提前預(yù)警。

圖4 噴涂線信息化管理模式

生產(chǎn)管理信息化應(yīng)用

⑴生產(chǎn)效率平臺(tái)管理。由大數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)當(dāng)月線體異常情況，包括異常次數(shù)和異常位置，產(chǎn)生異常時(shí)間，分析異常產(chǎn)生的原因，快速作出決策，如圖5 所示。

圖5 異常統(tǒng)計(jì)柱形圖

同時(shí)針對(duì)不同車間，不同線體上下料，換粉換色工位等按下急停時(shí)，可準(zhǔn)確直觀的看出急停時(shí)間、位置、停線次數(shù)，提供可靠的數(shù)據(jù)，生成急停曲線，為后續(xù)的生產(chǎn)效率的提升提供針對(duì)性的整改措施，如圖6 所示。

圖6 停線報(bào)表

⑵物料耗用分析。對(duì)不同的生產(chǎn)物料耗用每天進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)算出定額耗用率，例如噴粉設(shè)備使用的粉末，對(duì)每天粉末的領(lǐng)用及廢粉進(jìn)行稱重，記錄粉末耗用量，算出粉末利用率，通過(guò)柱狀圖進(jìn)行直觀分析預(yù)測(cè)，如圖7 所示。

圖7 物料耗用分析柱狀圖

⑶產(chǎn)出報(bào)表。電子看板可實(shí)時(shí)看到當(dāng)天各車間的總產(chǎn)出數(shù)量、產(chǎn)出面積，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃算出計(jì)劃完成率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃拉動(dòng)式管理，如圖8 所示。

圖8 產(chǎn)出報(bào)表圖

工藝質(zhì)量管理信息化應(yīng)用

⑴烘道實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用爐外激光長(zhǎng)距離檢測(cè)裝置，光線通過(guò)爐體側(cè)板的位置開(kāi)透光孔，紅外光束從小孔通過(guò)，無(wú)工件掉落或小工位掉落時(shí)，未擋到光束，不發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)有大工件掉落，且其高度擋到光束時(shí)，接收器無(wú)信號(hào)，則發(fā)出報(bào)警，表明有工件掉落。每條軌道下方配兩束激光光束檢測(cè)，光束以軌道為中心，向左右各偏離一定距離，寬度與風(fēng)槽同寬，用于檢測(cè)的個(gè)別工件正好直立在風(fēng)槽邊上，如圖9 所示。

圖9 激光檢測(cè)布局圖

⑵檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)與質(zhì)量管理。后臺(tái)手工在系統(tǒng)錄入檢驗(yàn)日期、零件編碼、零件名稱、生產(chǎn)總數(shù)、早晚班次，不同零件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的數(shù)量，計(jì)算每天生產(chǎn)零件的合格率，自動(dòng)生成合格率圖表、關(guān)鍵缺陷圖表、合計(jì)缺陷圖。針對(duì)不同零件出現(xiàn)的缺陷以及典型問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，制定改善對(duì)策，如圖10 所示。

圖10 質(zhì)量管理柱狀圖

⑶工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控。自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)噴涂線信息化界面，主畫面顯示設(shè)備的整個(gè)工藝流程，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品上件到下件的整線工藝參數(shù)全流程監(jiān)控，包括當(dāng)日停線時(shí)長(zhǎng)、當(dāng)日急停次數(shù)、壓縮空氣用量、自來(lái)水用量、工業(yè)電、天然氣等實(shí)時(shí)生產(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如圖11所示。

圖11 噴涂線信息化主界面

噴涂線共13 個(gè)工藝流程，主要對(duì)前處理（預(yù)脫脂、主脫脂、水洗一、水洗二、陶化、水洗三、水洗四、純水洗、烘干）各工序的溫度、壓力、流量、PH 值、水位、純水電導(dǎo)率等工藝參數(shù)，以及噴粉后工序（固化）、溫度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是否達(dá)標(biāo)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)折線圖進(jìn)行分類對(duì)比分析，可以直觀看出各個(gè)時(shí)間段工藝參數(shù)的波動(dòng)情況，如圖12 所示。

圖12 工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)圖

設(shè)備管理信息化應(yīng)用

⑴設(shè)備維保管理。針對(duì)每條噴涂線配套設(shè)備，設(shè)置維保計(jì)劃（專業(yè)點(diǎn)檢、計(jì)劃?rùn)z修），確定維保周期，明確工作內(nèi)容，劃分責(zé)任人，到期自動(dòng)提醒至終端手機(jī)APP，維保完成后報(bào)系統(tǒng)關(guān)閉即可，后臺(tái)可自主增加修改或維保計(jì)劃，根據(jù)生產(chǎn)安排可靈活進(jìn)行調(diào)整，確保每臺(tái)設(shè)備在合理的維保計(jì)劃，設(shè)備進(jìn)行維護(hù)后，會(huì)在系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)記錄，可實(shí)時(shí)進(jìn)行查看。

⑵設(shè)備異常管理。中央監(jiān)控系統(tǒng)可讀取PLC 監(jiān)測(cè)到的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、模擬采樣數(shù)據(jù)等信息，根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在屏幕上動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)車間的運(yùn)行情況。系統(tǒng)有自動(dòng)報(bào)警的功能，并能記錄故障時(shí)間、原因等信息，一旦發(fā)現(xiàn)故障報(bào)警信息，系統(tǒng)即顯示明顯報(bào)警畫面，向PLC 發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作指令，保存并記憶故障發(fā)生的時(shí)間、方位和原因等原始數(shù)據(jù)。

⑶設(shè)備能耗管理。可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)各生產(chǎn)線當(dāng)月每天的自來(lái)水（m3）、工業(yè)電（kW·h）、液化氣（m3）、壓縮空氣（m3）等重點(diǎn)能源的耗用情況，自動(dòng)生成能耗報(bào)表柱狀圖，直觀的展現(xiàn)各車間不同能源（自來(lái)水、壓縮空氣、液化氣）耗用情況，對(duì)能耗管理具有直接參考意義，如圖13 所示。

圖13 能耗曲線圖

噴涂行業(yè)信息化發(fā)展前景與展望

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及智能制造的發(fā)展趨勢(shì)，空調(diào)制造愈來(lái)愈離不開(kāi)信息化，我們的管理不能還是20 年前的抄抄寫寫。未來(lái)噴涂生產(chǎn)線可通過(guò)信息化、數(shù)字化的手段，將硬件設(shè)備設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)，緊密地融合聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)噴涂線聯(lián)網(wǎng)。將生產(chǎn)工藝參數(shù)、設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)端共享，消除人為不可控因素，出現(xiàn)異常報(bào)警和制動(dòng)，判斷工藝參數(shù)的符合性并提前對(duì)線體進(jìn)行整修，減少設(shè)備異常導(dǎo)致的額外停線。對(duì)生產(chǎn)增效、工藝質(zhì)量、成本管理、設(shè)備維護(hù)而言具有重要的意義。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造這個(gè)大背景下，我們不僅要有掌握信息化的手段工具，更要培養(yǎng)信息化的人才，不斷提升員工技能，發(fā)揮企業(yè)應(yīng)有優(yōu)勢(shì)，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的噴涂生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化, 內(nèi)容包括項(xiàng)目背景、設(shè)計(jì)方案、生產(chǎn)、效率、工藝質(zhì)量設(shè)備等信息化應(yīng)用。系統(tǒng)運(yùn)用工控機(jī)+可編程序控制器（PLC）+現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)本地控制、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制三種控制方式，具有極強(qiáng)的實(shí)用性及可操作性。目前該系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，成為企業(yè)信息化建設(shè)重要組成部分。